Category Archives: Двигатель

Нк 33 ракетный двигатель: Репозиторий Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королёва: Недопустимый идентификатор

Космос: Наука и техника: Lenta.ru

Ракета-носитель Antares на пусковой площадке. Фото: Orbital Sciences Corporation

Вечером 28 октября 2014 года (в Москве уже наступило 29 октября) на космодроме острова Уоллопс в Вирджинии после старта взорвалась частная ракета-носитель Antares. Направлявшийся на МКС беспилотный грузовой корабль Cygnus с продовольствием и научным оборудованием был потерян. Конструктивные элементы ракеты создавались при участии трех стран: США, России и Украины. Общественность тут же принялась искать виновника катастрофы.

Рабочая версия причин взрыва

Для расследования причин аварии в США создана специальная комиссия. 4 ноября 2014 года на встрече глав космических ведомств России и США, возможно, огласят предварительные итоги. Некоторыми экспертами выдвигалась версия о неполадках в ракетном двигателе AJ-26, который является модифицикацией советского НК-33, разработанного Самарским научно-техническим комплексом имени Николая Кузнецова, в 2011 году вошедшем в состав ОАО «Кузнецов».

Материалы по теме:

Эти двигатели предназначались для советской лунной программы. К концу 1960-х годов предприятием, называвшимся тогда Куйбышевский моторный завод, было произведено несколько десятков двигателей НК-33. Они так и остались невостребованными, и их отправили на склад. Лишь более чем через 30 лет им нашлось применение в ракетах-носителях семейства «Союз-2», в двухступенчатой ракете Kistler K-1 компании Rocketplane Kistler и в Antares («Антарес»).

Версия о причастности российской стороны к взрыву в Вирджинии сомнительна. Двигатели НК-33 в России и США подвергались предэксплуатационным проверкам, в ходе которых каких-либо нарушений не было выявлено. С другой стороны, не исключается, что неполадки могли возникнуть из-за некорректности модификации до версии AJ-26, осуществлявшейся американской компанией Aerojet Rocketdyne.

«В силу определенной специфики говорить о конструктивных особенностях самой ракеты-носителя и взаимодействии всех ее систем во время запуска на стартовом столе и в условиях полета не представляется возможным, поскольку это поле деятельности американских специалистов. Однако во время вчерашнего старта двигатели первой ступени AJ-26 (модификация НК-33) работали в штатном режиме», — сообщила пресс-служба самарского предприятия ОАО «Кузнецов» в интервью «Интерфаксу».

Пусковая площадка космодрома после взрыва

Фото: NASA / Terry Zaperach

Украинский фактор

В создании Antares принимало участие днепропетровское предприятие «Южмаш», которое под контролем конструкторского бюро «Южное» и ряда других украинских предприятий производило основную конструкцию ракеты — систему подачи топлива и связанное с ней оборудование. Интересно припомнить высказывания американской стороны, прозвучавшие почти за месяц до аварии Antares. Так, Бернард Кейси (Bernard Casey), президент Американской торговой палаты на Украине, сообщил о готовности американского бизнеса помочь Украине развивать аэрокосмическую отрасль.

В числе продукции украинского КБ «Южное» находятся ракеты-носители серии «Зенит», «Днепр» (в американской терминологии «Сатана»), спутники наблюдения над Землей, ракетные двигатели и другая техника. В том же украинском городе налажен промышленный выпуск аэрокосмической техники на предприятии «Южмаш».

«Мы будем содействовать развитию конкурентной способности Украины и продвижению ее аэрокосмической отрасли в мире, в том числе созданию аэрокосмической долины в Днепропетровской области», — заявил Кейси в ходе международного аэрокосмического форума «Космическая отрасль Украины: существенное значение для экономической модернизации», прошедшем в Киеве 25 сентября 2014 года.

Было предложено организовать аэрокосмические центры в Киеве, Харькове и Днепропетровске. «Необходимо поднять украинские технологии до мирового уровня, создать десятки тысяч новых рабочих мест, а также условия, чтобы Украина к 2020 году стала членом G20. Мы хотим структурировать и увеличить инвестиции в украинскую аэрокосмическую отрасль», — добавил Кейси.

Президент Палаты добавил, что от кризиса на Украине страдает ее аэрокосмическая промышленность. Кейси предложил налаживать контакты. «Президент Украины Порошенко нуждается в нашей помощи, и мы готовы ему помочь», — заключил американец.

Что дальше?

Частная американская компания — головной разработчик ракеты Antares и космического грузовика Cygnus — рассматривала возможность замены модифицированных двигателей НК-33 (AJ-26 в американской версии) самарского ОАО «Кузнецов» еще с середины 2013 года. В своем интервью после катастрофы с Antares президент Orbital Sciences Corporation Дэвид Томпсон (David Thompson) отметил, что у его фирмы уже имеются новые поставщики.

Ракета-носитель Antares с грузовиком Cygnus

Фото: Orbital Sciences Corporation

Как сообщили «Известия» со ссылкой на источник в Роскосмосе, Научно-производственное объединение (НПО) «Энергомаш» выиграло тендер на поставку новых двигателей для американских ракет-носителей Antares, которые придут на смену AJ-26. Эти двигатели представляют собой упрощенную версию агрегатов, используемых в ракетах семейства «Ангара».

«Победу в тендере одержал двигатель РД-193 химкинского НПО «Энергомаш». Нам это стало известно давно. Сейчас стороны согласовывают формат объявления результатов конкурса, тут есть тонкий политический момент. Также люди, принимающие решения в Orbital, ведут консультации относительно гарантий поставок этих двигателей в нынешних условиях», — рассказал изданию собеседник в космическом ведомстве.

Двигатель РД-193 — упрощенная версия РД-191, устанавливаемых на российских ракетах «Ангара». По сравнению с РД-191 у него меньше размеры, масса и мощность. Выбор нового двигателя особенно актуален в связи с аварией ракет-носителей Antares.

Ракетный двигатель РД-191

Фото: НПО «Энергомаш»

Предприятие НПО «Энергомаш» — крупнейший в России производитель жидкостных ракетных двигателей. Кроме того, с конца 1990-х годов «Энергомаш» поставляет двигатели РД-180 для американской ракеты-носителя Atlas V («Атлас-5») производства ULA (United Launch Alliance) — совместной компании Lockheed Martin и Boeing. Эти двигатели в другой модификации использовались в советской программе «Энергия — Буран». Санкции США и Европы, введенные в отношении России, не меняют статус контрактов ULA с НПО «Энергомаш»: российская и американская стороны не отказываются от своих обязательств.

ОАО «Кузнецов» — производитель советского НК-33 — также участвовал в тендере, однако уступил, несмотря на три предыдущих успешных запуска ракет Antares. В конкурсе принимали участие и иностранные компании, в частности ATK Aerospace, однако им также не удалось выиграть. Orbital Sciences Corporation пока официально не объявила итоги тендера, в связи с чем НПО «Энергомаш» отказалось от комментариев.

ОАО «Кузнецов». Производство ракетных, авиационных и наземных двигательных установок.

ОАО «Кузнецов». Производство ракетных, авиационных и наземных двигательных установок.[авг. 11, 2015|08:13 pm]

Gelio (Степанов Слава)

[Tags|aviation, ind, Самара, авиация, космос, промышленность]

ОАО «Кузнецов» является ведущим двигателестроительным предприятием России. Здесь осуществляется проектирование, изготовление и ремонт ракетных, авиационных и газотурбинных установок для газовой отрасли и энергетики.

С этими двигателями были запущены пилотируемые космические корабли «Восток», «Восход», «Союз» и автоматические транспортные грузовые космические аппараты «Прогресс». 100% пилотируемых космических пусков и до 80% коммерческих производится с использованием двигателей РД107/108 и их модификаций, произведённых в Самаре. Продукция завода имеет особое значение для поддержания боеготовности дальней авиации России. На «Кузнецове» были сконструированы, произведены и технически обслуживаются двигатели НК-12 для дальних бомбардировщиков Ту-95МС, НК-25 для бомбардировщиков Ту-22М3 и НК-32 для уникальных стратегических бомбардировщиков Ту-160.

Сегодня перед самарским предприятием стоят задачи по возобновлению производства двигателей НК-32 серии 02, росту объёмов производства ракетных двигателей, повышению надёжности индустриальных двигателей для ОАО «Газпром», развитию перспективных авиационных разработок.

1. 55 лет назад в Самаре начали серийно производить ракетные двигатели, которые не только подняли на орбиту первого космонавта Юрия Гагарина, но и вот уже более полувека используются российской космонавтикой и тяжелой авиацией. Предприятие «Кузнецов», которое входит в Госкорпорацию Ростех, объединило несколько крупных самарских заводов. Сначала они занимались производством и обслуживанием двигателей для ракетоносителей ракет «Восток» и «Восход», сейчас — для «Союза». Второе направление работы «Кузнецова» сегодня — силовые установки для самолетов.

ОАО «Кузнецов» входит в состав Объединённой двигателестроительной корпорации (ОДК).

2. Механообрабатывающее производство.

Это один из начальных этапов процесса производства двигателя. Здесь сконцентрировано высокоточное обрабатывающее и контрольно-испытательное оборудование. Например, фрезерный обрабатывающий центр DMU-160 FD, способен обрабатывать крупногабаритные детали сложной формы диаметром до 1,6 метра и весом до 2 тонн.

3. Оборудование эксплуатируется в 3 смены.

4. Обработка статорных колец компрессора двигателя НК-32 на токарно-карусельном станке.

5. НК-32 устанавливается на стратегическом бомбардировщике Ту-160, а НК-32-1 в 1996 г. — на летающей лаборатории Ту-144ЛЛ.

6. Скорость установки позволяет обрабатывать швы до 100 метров в минуту.

7. Металлургическое производство.

Этот участок способен отливать заготовки диаметром до 1600 мм и весом до 1500 кг, необходимые для корпусных деталей газотурбинных двигателей индустриального и авиационного применения. На фото показан процесс заливки детали в вакуумно-плавильной печи.

8. Фрагмент литниково-питающей системы после заливки.

9. Контроль литья методом ЛЮМ-А.

10. Типовые испытания клапана ракетного двигателя в условиях -55°C.

11. Испытания представляют собой процесс охлаждения ванны со спиртом с помощью жидкого азота до указанной температуры.

12. Участок сборки моделей лопаток в модельный блок.

13.

14. Контроль профиля компрессорной лопатки.

15. Прокалка керамических форм лопаток в электрической печи.

16. Нанесение керамики на модель лопаток.

17. Процесс индукционной пайки сопла камеры сгорания ракетного двигателя. Температура процесса составляет 975°C.

18. Установка полуколец на критическое сечение камеры сгорания ракетного двигателя на участке сварки.

19. Фрезеровка каналов горючего камеры сгорания ракетного двигателя.

20. «Наружная рубашка» сопла камеры сгорания РД с разметкой под рентген-контроль.

21. Сборка рулевого агрегата РД. Устанавливается совместно с маршевыми двигателями РД-107А/РД-108А для управления и корректировки вектором тяги.

22. Камеры сгорания.

23. Сейчас на «Кузнецове» трудится около 12 тысяч человек.

24. Сборка очередного опытного образца двигателя НК-361 для российской железной дороги.

Новым направлением развития ОАО «Кузнецов» является выпуск механических приводов силового блока ГТЭ-8,3/НК для тяговой секции магистрального газотурбовоза на базе ГТД НК-361.

25. Первый опытный экземпляр газотурбовоза с двигателем НК-361 в 2009 году во время испытаний на экспериментальном кольце в Щербинке провел состав весом более 15 тысяч тонн, состоящий из 158 вагонов, установив тем самым мировой рекорд.

26. Цех окончательной сборки авиационных газотурбинных двигателей.

27. Сборка узла форсажной камеры двигателя НК-32.

28. Двигатель НК-25 — турбореактивный двигатель для самолета Ту-22М3, основного российского бомбардировщика средней дальности. Наряду с НК-32 долгое время является одним из самых мощных авиационных двигателей в мире.

29. Обвязка двигателя НК-25.

30. Контроль оболочки двигателя НК-32 перед сборкой.

31. Топливный коллектор форсажной камеры.

32.

33. Слесари-сборщики за работой по сборке НК-14СТ.

Газотурбинный двигатель НК-14СТ используется в составе агрегата для транспортировки газа. Интересно то, что двигатель использует природный газ, перекачиваемый по трубопроводам, в качестве топлива. Является модификацией двигателя НК-12, который устанавливался на стратегический бомбардировщик Ту-95.

34. Цех окончательной сборки серийных ракетных двигателей.

Здесь производится сборка двигателей РД-107А/РД-108А разработки ОАО «НПО «Энергомаш». Этими двигательными установками оснащаются первые и вторые ступени всех ракет-носителей типа «Союз».
Принципы работы РД-107 и РД-108 схожи, но назначение разное. Сто седьмой стоит на первой ступени ракеты, а сто восьмой — на второй.

35. Доля предприятия в сегменте ракетных двигателей на российском рынке составляет 80%, по пилотируемым пускам – 100%. Надежность двигателей – 99,8%. Запуски ракет-носителей с двигателями ОАО «Кузнецов» осуществляются с трех космодромов – Байконур (Казахстан), Плесецк (Россия) и Куру (Французская Гвиана). Стартовый комплекс под «Союзы» также будет построен на российском космодроме «Восточный» (Амурская область).

36. Полный цикл создания ракетного двигателя составляет около 10 месяцев.

37. Проверка комплектации ракетного двигателя при сборке.

38. Подготовка изделия к окончательной сдаче контрольным службам и представителю заказчика.

39. Здесь же, в цехе, ведутся работы по адаптации и сборке ракетного двигателя НК-33, предназначенного для первой ступени ракеты-носителя легкого класса «Союз-2-1в».

40. Двигатель НК-33 — один из тех, что планировалось уничтожить после закрытия лунной программы. Двигатель прост в эксплуатации и техническом обслуживании, и вместе с тем имеет высокую надежность. При этом его стоимость в два раза ниже стоимости существующих двигателей того же класса по тяге.

41. Выполнение операции по термоусаживанию защитной трубки провода авиационного жгута.

42. Подготовка к распайке контактов жгута в электроразъеме авиационного кабеля.

43.

44. В цехе окончательной сборки ракетных двигателей расположена целая галерея с фотографиями советских и российских космонавтов, которые отправлялись в космос на ракетах с самарскими двигателями.

45. Монтаж двигателя НК-14СТ на испытательный стенд.

46. Подстыковка маслоситемы к двигателю для проведения испытаний.

47. Пультовая испытательного стенда.

48. Пьезометры. Применяются для измерения перепада и низких давлений при испытании газотурбинных двигателей.

49. Система шумоглушения испытательных стендов газотурбинных двигателей.

50. Ракетный двигатель РД-107А/108А на стенде. За несколько минут до начала огневых испытаний.

Подтвердить почти стопроцентную надежность изделия можно только одним способом: отправить готовый двигатель на испытания. Его крепят на специальном стенде и запускают. Силовая установка должна работать так, как будто уже выводит на орбиту космический корабль.

51. За более чем полвека работы на «Кузнецов» было выпущено около 10 тысяч жидкостных ракетных двигателей восьми модификаций, которые вывели в космос более 1800 ракет-носителей типа «Восток», «Восход», «Молния» и «Союз».

52. По минутной готовности в систему охлаждения факела подается вода, создается водяной ковер, который уменьшает температуру факела и шум от работающего двигателя.

53. При испытании двигателя производится регистрация около 250 параметров, по которым оценивается качество изготовления двигателя.

54. Наклонные огневые испытания серийного ракетного двигателя на испытательном комплексе ОАО «Кузнецов» в поселке Винтай.

55. Коллектив расчетной группы производит обработку полученной информации и выдает протокол испытаний. По полученным данным инженерным составом производится оценка результатов испытаний и дается заключение о его пригодности для установки на ракету-носитель.

56. Подготовка двигателя на стенде длится несколько часов. Производится его обвязка датчиками, проверка их работоспособности, опрессовка магистралей, комплексные проверки работы автоматики стенда и двигателя.

57. Контрольно-технологические испытания длятся около минуты. За это время сжигается 12 тонн керосина и около 30 тонн жидкого кислорода.

58. Испытания окончены. После этого двигатель отправляется в сборочный цех, где его разбирают, проводят дефектацию узлов, собирают, проводят окончательный контроль, а затем отправляют заказчику – на АО «РКЦ «Прогресс». Там его устанавливают на ступени ракеты.

59.

Благодарю пресс-центр ОАО «Кузнецов», в частности, Мельникову Янину за помощь в создании репортажа!

По всем вопросам, касающимся использования фотографий, пишите на электронную почту: gelio@inbox. ru

Смотрите также:
• Производство авиадвигателей. Уфимское моторостроительное производственное объединение (УМПО)
• Космодром Байконур. Запуск «Союз ТМА-12М» на МКС

Ракетный двигатель НК-33

Пухов Андрей Александрович

кафедра “Автоматизированного проектирования ЛА”

МАТИ

МАТИ

Ракетный двигатель НК-33 предназначен для выведения автоматических космических аппаратов и транспортных кораблей на низкие околоземные орбиты, геопереходные и геостационарные орбиты

ОАО «Моторостроитель» является инициатором и участником разработки и создания ракетно-космического комплекса «Аврора», базирующегося на модернизации РКК «Союз» с применением в качестве двигателя второй ступени ракетного двигателя НК-33, созданного под лунную программу Н-1.

Двигатель НК-33 прост в эксплуатации и техническом обслуживании, но вместе с

тем обладает улучшенными характеристиками и надежностью. При этом его

стоимость в 2 раза ниже стоимости существующих двигателей того же класса по тяге.

Простота конструкции и уникальный технологический подход устраняют необходимость в применении экзотических материалов, покрытий и сложных

производственных процессов.

НК-33 является самым надежным двигателем, работающем на кислороде и керосине, и демонстрирует максимальное отношение тяги к массе.

стартовая масса

 

360 т

 

 

 

 

 

 

 

горючее

керосин

 

 

 

 

в пустоте

171,475 Тс

 

 

 

удельный импульс тяги:

у Земли

297,23 с

 

 

расчетный суммарный расход компонентов топлива

 

через двигатель в т. ч. :

 

 

 

окислителя

376 кг/с

 

 

 

 

залитого

1393 кг

 

 

 

 

диаметр среза сопла

1490,5 мм

 

 

 

Пухов Андрей Александрович

кафедра “Автоматизированного проектирования ЛА”

МАТИ

МАТИ Двигатель ПС-90А

ПС-90А (ПС–Павел Соловьев) является одним из важных достижений российской авиационной промышленности девяностых годов. Он позволил почти вдвое повысить экономичность самолетов нового поколения и одновременно обеспечить их соответствие мировым нормам по экологии. Унифицированный, турбовентиляторный, двухконтурный, двухвальный, со смешением потоков наружного и внутреннего контуров, с реверсом в наружном контуре и системой шумоглушения. Сертифицирован в 1992 году. В 1997 году на двигатель получено дополнение к Сертификату типа о переходе на эксплуатацию двигателя по состоянию без фиксированных межремонтных ресурсов. ПС-90А имеет сертификаты соответствия нормам ICAO по уровням шума и выбросу вредных веществ

Тяга, кгс

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Взлетный режим TH< +30°C , PH > 730 мм рт.ст., H=0

16000

Крейсерский режим Н=11 км, М=0,8

3500

Удельный расход топлива (с реальным соплом), кг/кгс ч

0,595

Высота полета, м

 

до 13100

Температура воздуха у земли для запуска и работы,° С

-47…+45

Высотность аэродромов, м

До 3500

Скорость ветра для наземной работы, не более м/с

15

боковой

 

попутный

 

5

Длина двигателя, мм

4964

Диаметр вентилятора по концам рабочих лопаток, мм

1900

Поставочная масса, кг

4160

Расход топлива и масла находится на уровне лучших мировых двигателей Расход топлива не превышает 7000…8000 кг на 1 час летного времени на самолете Ил-96-

300; 3500 кг на 1 час летного времени на самолете Ту-204; Расход масла — не более 0,3 кг на 1 двигатель на 1 час летного времени. Высокая надежность и ресурс двигателя обеспечиваются:

•применением новых методов проектирования деталей и узлов на заданный ресурс;

•всесторонней доводкой основных элементов на специальных стендах на полный ресурс;

•эффективной диагностикой состояния двигателя в эксплуатации.

Двигатель имеет модульную конструкцию. Число модулей — 11. Отдельные модули могут быть заменены в эксплуатации.

Оборудован двухканальной электронной системой управления и контроля параметров, обеспечивающей своевременное выявление неисправностей и эксплуатацию по состоянию. Спроектирован на общетехнический ресурс

-горячей части — 12500 часов;

-холодной части — 25000 часов.

График увеличения циклического ресурса роторных деталей «горячей» и «холодной» двигателя ПС-90А по годам эксплуатации.

МАТИ

МАТИ

ТурбореактивныйПуховдвухконтурныйАн рей Александрович кафедра “Ав оматизированного проектирования ЛА”

двигатель Д-36

Трехвальный турбореактивный двухконтурный двигатель Д-36 предназначен для установки на самолет Як-42 и другие пассажирские и транспортные самолеты.

Двигатель выполнен по трехвальной схеме с осевым четырнадцатиступенчатым компрессором, промежуточным корпусом, кольцевой камерой сгорания, пятиступенчатой турбиной и раздельными нерегулируемыми соплами наружного и внутреннего контуров.

Особенность трехвальной схемы — разделение ротора компрессора на три самостоятельных ротора, каждый из которых приводится во вращение своей турбиной. При этом роторы имеют различные оптимальные для них частоты вращения и связаны между собой только газодинамической связью.

Двигатель выполнен по модульной схеме, что обеспечивает возможность восстановления его эксплуатационной пригодности заменой деталей и узлов в условиях эксплуатации, а высокая контролепригодность способствует переходу от планово-предупредительного обслуживания к обслуживанию по состоянию.

 

Условное обозначение двигателя

 

Д-36

 

 

 

 

 

Тип двигателя

 

трехвальный, турбореактивный,

 

 

 

двухконтурный

 

 

 

 

 

 

Сухая масса двигателя, кг

 

1106

 

 

 

 

 

 

 

Габаритные размеры двигателя, мм:

 

 

 

 

длина (с коком)

 

3469,5

 

 

ширина

 

1541,0

 

 

высота

 

1711,5

 

 

Компрессор

 

осевой, 14-иступенчатый

 

 

Камера сгорания

 

кольцевая

 

 

Турбина

 

осевая, 5-иступенчатая

 

 

Тяга двигателя на взлетном режиме в условиях МСА,

 

 

 

 

кгс

 

6500

 

 

Тяга двигателя в режиме малого газа в условиях

 

 

 

 

МСА, кгс

 

400

 

 

Высотность двигателя, м

 

10000

 

 

Степень двухконтурности (взлетный режим)

 

около 6

 

 

 

 

 

 

Пухов Андрей Александрович

кафедра “Автоматизированного проектирования ЛА”

МАТИ

МАТИ

Двигатель Д-18Т серии 3

Тип: Турбореактивный двухконтурный двигатель

Взлетный режим

 

 

 

Тяга, кгс

23430

 

 

Расход топлива, кг/кгс. год

0.340

Температура газов под рабочим

1600

колесом турбины, К

 

 

 

Максимальный крейсерский режим

 

 

 

Мощность, кгс

4860

 

 

Расход топлива, кг/кгс.год

0.546

 

 

Степень повышения давления

23

 

 

Степень двухконтурности

5.6

 

 

Габаритные размеры, мм

 

 

 

— длина

5400

 

 

— высота

2937

 

 

— ширина

2792

 

 

Сухая масса двигателя, кг

4100

 

 

почему США продолжат закупать российские ракетные двигатели — РТ на русском

Российское НПО «Энергомаш» и американская компания United Launch Alliance (ULA) подписали новый контракт на поставку двигателей РД-180 сроком до 2020 года. Эксперты называют такое решение закономерным — Соединённые Штаты так и не смогли найти замену этим двигателям. Более того, американцы пытались наладить производство РД-180, но, несмотря на предоставленную в их распоряжение техническую документацию, безрезультатно. По мнению специалистов, договор с российской стороной будет продлён и после 2020 года.

Российское НПО «Энергомаш» и американская United Launch Alliance (ULA), совместное предприятие Boeing и Lockheed Martin, подписали новый контракт на поставку в США ракетных двигателей РД-180. Об этом журналистам рассказал глава «Энергомаша» Игорь Арбузов.  

«Мы подписали контракт уже на 2020 год, в рамках которого поставим нашим партнёрам ещё шесть двигателей РД-180», — цитирует слова Арбузова РИА Новости.

Это соглашение продолжает предыдущие контракты — например, в текущем году американская сторона получит по условиям ранее подписанного договора две партии двигателей РД-180 и РД-181. 

Также по теме


Успеть нельзя зависеть: конгрессу США посоветовали покупать у России ракетные двигатели

Конгрессу нельзя ограничивать закупки у России ракетных двигателей, пока у Соединённых Штатов не готова собственная альтернатива,. ..

Двигатели РД-180 используются для разгона первой ступени одноразовой двухступенчатой ракеты-носителя Atlas V, с помощью которой на орбиту выводится аппаратура как гражданского, так и военного назначения. Договор на поставку РД-180 на сумму почти в $1 млрд Москва и Вашингтон заключили ещё в 1997 году. 

Ещё один двигатель — РД-181 — поставляется для одноразовой ракеты-носителя Antares, разработанной Orbital Sciences Corporation и предназначенной для запуска на орбиту грузов массой до 8 тонн — в первую очередь речь идёт о доставке грузов на МКС. Первый испытательный запуск Antares состоялся в 2013 году. При этом на разработку и запуск в производство двигателя РД-181 НПО «Энергомаш» потребовался лишь один год.

В июне «Энергомаш» по итогам испытания ракеты-носителя Antares заявил, что его двигатели могут использоваться и на многоразовых ступенях.

Решение закупить двигатели РД-180 руководство Orbital Sciences Corporation приняло после неудачного испытания Antares в 2014 году — ракета-носитель с двигателями советского производства НК-33 взорвалась на старте. По мнению экспертов, такой результат был предсказуем: НК-33 были построены ещё для лунной программы СССР, а в США их продали в 1990-х годах.

Проблема воспроизводства

По условиям текущего контракта США получили не только готовые двигатели РД-180, но и техническую документацию для их производства на своей территории. Срок лицензионного соглашения истекает в 2030 году.

Как пояснил в интервью RT ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт, американцы уже пытались наладить производство двигателей у себя, но безрезультатно.

Также по теме


New York Times: Пентагон осознал поспешность своего отказа от российских ракетных двигателей

Конгресс США отказался от российских ракетных двигателей, обвинив Россию в участии в конфликте на востоке Украины. Тем самым…

«Это совершенно закономерный итог: даже передача технологий с одного на другое предприятие внутри страны всегда сопровождается серьёзными проблемами — документация отражает далеко не всё, есть множество неуловимых тонкостей», — отметил специалист.

По мнению военного эксперта Алексея Леонкова, причин, по которым США так и не начали производство РД-180 у себя, может быть множество.

«Даже получив все чертежи, можно столкнуться с дефицитом сырья — для такой техники активно используются редкоземельные металлы, — пояснил эксперт в интервью RT. — Именно они позволяют создавать сплавы, выдерживающие экстремальные нагрузки. Для копирования производства нужны не только специалисты и документация, но и аналогичная материальная база. Судить о том, что именно помешало США воспроизвести РД-180, сложно. Видимо, причины были веские, потому что американцы просто так денег на ветер не бросают».

Эйсмонт напомнил, что в истории ракетного двигателестроения Москва всегда была на шаг впереди Вашингтона. 

«Момент, когда США начали условно отставать по некоторым направлениям, — это середина и конец 1960-х годов. Причин было много — например, неготовность ждать и тратить слишком большие ресурсы, — говорит эксперт. — В частности, по своим характеристикам двигатели, с помощью которых США осуществили миссию на Луну, были плохи. Их единственным, пусть и немаловажным плюсом была высокая надёжность».

Как пояснил Эйсмонт, отечественные конструкторы очень долго шли к созданию РД-180: двигатель, разработанный в середине 1990-х годов на основе РД-170, стал весьма дорогостоящим и трудоёмким проектом, однако в итоге были получены «совершенные технологии».

«Потолок технологических возможностей»

На сегодняшний день наиболее значительных результатов по замещению российских двигателей аналогами местного производства добилась частная компания Blue Origin, основанная мультимиллиардером Джеффом Безосом. Предприятие начало разработку аналога РД-180 ещё в 2011 году, успешные испытания двигателя BE-4 состоялись в апреле текущего года.

  • Джефф Безос
  • Reuters

Американские инженеры утверждают, что двигатель будет дешевле импортируемых из России узлов примерно на 40%. Заявлено, что многоразовый BE-4 будет работать на метане, а не на керосине, что для многоразовых ракет может стать конструктивным преимуществом, считают эксперты. Впрочем, до запуска серийного производства BE-4 ещё далеко. BE-4 предназначен главным образом для ракеты-носителя большой грузоподъёмности Vulcan, над которой сейчас работают конструкторы ULA.

Ракета в будущем должна заменить Atlas V — в ULA также обратились к популярной идее многоразовых ракетных узлов, однако, в отличие от конкурентов из SpaceX, компания планирует возвращать не всю ступень, а только самую дорогостоящую её часть — двигатель. Тем не менее пока сроки начала реального использования BE-4 остаются неопределёнными, а первый запуск ракеты-носителя Vulcan запланирован на 2019 год.

Ещё одну альтернативу российским двигателям предлагает SpaceX Илона Маска — в июне этого года частная компания подписала контракт с Пентагоном, взяв на себя обязательство вывести на орбиту в 2020 году военный спутник AFSPC-52 при помощи тяжёлой ракеты Falcon Heavy. Для ракеты, первый тестовый запуск которой состоялся только в феврале текущего года, SpaceX применяет двигатели собственной разработки Merlin. По мнению специалистов, этот двигатель — любопытная разработка, хотя он и уступает российским аналогам. При этом самой Falcon Heavy ещё только предстоит наработать статистику успешных пусков, отмечают эксперты.

«Говорить о том, какие американские разработки сейчас более перспективны, просто рано, — считает Эйсмонт. — В принципе, главные характеристики любых двигателей — это удельный импульс и надёжность, последнюю нужно долго нарабатывать. Но очень сомнительно, что какой-то из аналогов сможет превзойти РД-180 — дело в том, что в нём был достигнут потолок технологических возможностей».

В целом создание нового двигателя — очень долгий процесс. Любое отклонение от запланированных параметров требует доработок, которые очень сильно растягивают сроки, пояснил эксперт.

«Надёжная и эффективная ракета»

Учитывая, что вывод американских разработок в серийную эксплуатацию пока откладывается, ни в NASA, ни в Пентагоне пока не спешат расторгать контракты на поставку российских комплектующих.  

Вашингтон был вынужден вывести эти договоры из-под действия антироссийских санкций, запрещающих сотрудничество с Москвой в оборонной сфере. С такой просьбой к конгрессу обратился Пентагон — в ведомстве признали, что отказ от российских двигателей ограничит возможность запуска военных спутников США.

Также по теме


«Союз» нерушимый: американцы будут летать на российских кораблях и после 2018 года

Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) и «Роскосмос» решили не заключать новый…

Конгресс ограничил импорт ракетных двигателей российского производства ещё в 2014 году на фоне ухудшения политических отношений с Россией. Это вынудило компанию ULA приостановить работы по запуску американских спутников.

В результате запрет на поставки был снят, в конгрессе пообещали проводить ежегодную оценку потребностей национальной космонавтики в российских двигателях, чтобы не допустить дефицита, пока американские компании будут искать возможности для импортозамещения. Как заявил впоследствии бывший астронавт, член комитета сената по делам вооружённых сил Билл Нельсон, поспешный отказ от импорта РД-180 способен поставить под удар национальную безопасность США.

Администрация Дональда Трампа продолжает эту линию: вводя новые санкции против России, власти США неизменно обходят стороной вопрос сотрудничества в сфере ракетного двигателестроения.

Как сообщила в прошлом году газета The Wall Street Journal, закупки РД-180 продлятся как минимум до 2025 года. Об этом изданию рассказали источники в правительстве и промышленных корпорациях. Распоряжение конгресса по замене российских двигателей американской продукцией к 2019 году на практике оказалось невыполнимым.  

  • Двигатель РД-180
  • Gettyimages.ru
  • © Craig F. Walker

Эти оценки разделяют и российские эксперты. По прогнозу Натана Эйсмонта, велика вероятность того, что договор на поставку РД-180 будет продлён и после 2020 года, а все разговоры о расторжении этого сотрудничества с большой долей вероятности носят спекулятивный характер. Дело в том, что, заявляя о сворачивании импорта РД-180, американские чиновники не говорят о скором выводе из эксплуатации ракеты Atlas V.

«Напротив, на ней запланированы миссии и в более поздние годы. Соответственно, потребуются и двигатели для этих ракет. Сейчас именно на Atlas V реализуется больше половины американских миссий научного и хозяйственного назначения, это надёжная и эффективная ракета. И разговоры о скором отказе от РД-180 могут быть на руку разве что тем, кто хочет по каким-то причинам вывести из эксплуатации Atlas V», — подвёл итог эксперт.

США потребуется шесть лет и 1,5 млрд долларов, чтобы заменить российские ракетные двигатели

NASA

ВСЕ ФОТО

США необходимо разработать отечественные ракетные двигатели, чтобы заменить российские, которые использовались для запусков американских военных спутников. Разработка может занять до шести лет и обойтись в 1,5 млрд долларов. К таким выводам пришла специальная комиссия, передает Bloomberg News.

Речь идет о поставках ракетных двигателей РД-180 и НК-33, которые, как дал понять вице-премьер РФ Дмитрий Рогозин, Россия согласна продавать с условием, что они не будут использоваться для запуска военных аппаратов.

Пока Пентагон и командование ВВС США не дает никаких рекомендаций по поводу замены российских двигателей. ULA располагает шестнадцатью РД-180, закупленными для ракет Atlas V, притом что до 2020 года запланировано 38 плановых запусков. Помимо Atlas, предприятие производит ракеты Delta IV, но нарастить их количество, чтобы компенсировать задержки, невозможно, утверждает Bloomberg. В то же время чиновники ULA утверждают, что не получали никаких официальных уведомлений от НПО «Энергомаш» о прекращении поставок.

В свою очередь вице-президент Aerojet Rocketdyne (фирмы, создавшей AJ-26 — американизированную версию российских двигателей НК-33) Джули Ван Клик полагает, что для разработки российских двигателей потребуется не меньше четырех лет и достаточное количество денег.


«Мы считаем, что это может быть сделано в течение четырех лет. Мы смогли доработать ракетный двигатель, значит, сможем создать стартовый двигатель с нуля», — сказала она Aviation Week.


Напомним, еще в марте глава Пентагона Чак Хэйгел обещал конгрессменам изучить вопрос о целесообразности использования двигателей российского производства в свете последних событий на Украине. В первых числах мая судья Сюзан Брэйден приняла решение запретить закупки, посчитав, что покупка двигателей, произведенных на «Энергомаше», нарушает санкции США, введенные против России.

В решении суда оговаривалось, что запрет носит временный характер и может быть отменен, если Министерство финансов, Министерство торговли и Госдепартамент США подготовят заключение о том, что поставки в США российских РД-180 «не противоречат указу президента» о санкциях. По просьбе корпорации ULA три правительственных ведомства представили судье документ, в котором говорилось, что использование российских двигателей ни прямо, ни косвенно не нарушает санкции. В связи с этим запрет на поставки был снят.


Как посчитали наблюдатели, истинной причиной рассмотрения этого дела в суде стала не политика, а конкурентная борьба. Частная калифорнийская космическая компания SpaceX решила использовать выгодную для себя политическую конъюнктуру, чтобы разрушить монополию на запуски военных спутников, которой сейчас владеет ULA, и получить свой кусок пирога в виде правительственных заказов — с ULA подписан эксклюзивный многолетний контракт ВВС на запуск разведывательных спутников на миллиарды долларов.

SpaceX, имеющая собственную ракету Falcon-9, подала судебный иск против корпорации, а также федерального правительства в лице Военно-воздушных сил, утверждая, что они нарушают режим санкций. Как уточняет «Голос Америки», Atlas выводит на околоземную орбиту от 9 800 до 18 100, а на геостационарную — от 4 750 до 8 900 килограммов, в то время как Falcon на околоземную орбиту 13 150, на геостационарную — 4 850 килограммов. Таким образом у SpaceX были существенные шансы перехватить контракты.

Вынесенный судебный запрет уже снят, однако на стороне SpaceX по-прежнему есть мощный союзник в виде общих тенденций российско-американских отношений, констатирует радиостанция, отмечая, что если эти тенденции сохранятся хотя бы еще несколько лет, то процесс полного отказа США от продукции и услуг космической отрасли России может пройти «точку возврата».


Украинский кризис может лишить мир МКС


Отметим, украинский кризис и противостояние на этом фоне РФ и Запада имел влияние на российскую космическую отрасль не только в том, что касается поставок в США ракетных двигателей. Так, со своей стороны США запретили поставку в Россию космических аппаратов американского производства и тех, в которых используются американские комплектующие. Таким образом под запрет попали несколько европейских проектов, в том числе телекоммуникационный космический аппарат Astra 2G люксембургской компании SAS, турецкий спутник Turksat 4B и др.


Под ударом оказалась и Международная космическая станция. Вице-премьер Рогозин дал понять, что Россия может отказаться от эксплуатации МКС после 2020 года вопреки просьбам партнеров, в первую очередь США. Он также предложил NASA отправлять своих астронавтов на орбиту с помощью батута.


Со стороны Госдепартамента США тут же последовали заверения в том, что Соединенные Штаты надеются на продолжение сотрудничества в космической отрасли. А в NASA посчитали, что обойдутся без русских, с которыми «очень трудно иметь дело, будучи слабыми». При этом в прессе появились предположения по поводу возможного силового захвата российских модулей МКС.

Самара. Космический ракетный двигатель НК-33 корпорации»Кузнецов» на выставке на площади Куйбышева (2016 год)

Для полноценной работы с фотобанком необходимо, чтобы в браузере был включён JavaScript.
Пожалуйста, включите его.

Интернет

стандартная¹
лицензия
расширенная²
лицензия
  www 564×886 пикс. , 72 dpi

200 ₽р.

1 200 ₽р.

837×1314

Интернет и полиграфия

 
A7 7×11 см

837×1314 пикс.,
300 dpi

260 ₽р.

1 200 ₽р.

A6 10×16 см

1184×1858 пикс.,
300 dpi

360 ₽р.

2 200 ₽р.

A5 14×22 см

1674×2628 пикс.,
300 dpi

700 ₽р.

4 400 ₽р.

A4 20×31 см

2367×3717 пикс.,
300 dpi

1 900 ₽р.

6 800 ₽р.

  A3+ 29×45 см

3375×5299 пикс.,
300 dpi

3 600 ₽р.

9 600 ₽р.

Другие виды
использования фото

Печать в частных целях³1 400 ₽р.

(пакетом дешевле)

Время верстать календари!

Изображение № 23092352

©
FotograFF
/ Фотобанк Лори

Дата съёмки

SAMARA, RUSSIA — JUNE 12, 2016: Space rocket engine NK-33 by the Corporation «Kuznetsov» at the free exposition on Kuibyshev square in sunny day

Только редакционное использование!

Использование
этого изображения в рекламных и промо-материалах запрещено
(подробнее)

Изображения с той же съёмки (все 45 шт. )
Рубрики каталога

Транспорт

  • 107023,
    Москва,
    площадь Журавлёва, д. 10, офис 214,
    Фотобанк Лори

    (адрес для отправки документов курьером)

  • 125009,
    Москва,
    ул. Тверская, д. 9,
    а/я 123,
    Фотобанк Лори

    (почтовый адрес — только для писем и документов)

  • Все контакты и реквизиты

    org/Organization»>

    Покупателям

    • О фотобанке
    • Условия лицензий
    • Образцы лицензий и договоров
    • Договор оферты на оказание услуг
    • Реквизиты ООО «Лори»

    Авторам

    • Агентский договор
    • Инструкция по работе с фотобанком
    • Список авторов фотобанка
    • Баннеры фотобанка Лори
    • Политика конфиденциальности

    Мы в социальных сетях

    Спецпроекты

    • Наши работы в действии
    • Проект «Хорошая кухня»
    • Эксклюзивная коллекция

    Основные разделы

    • Свежие поступления
    • Последние продажи
    • Тематические подборки
    • Рубрики фотобанка
    • Справка по фотобанку

    Наши друзья

    Российские ракетные технологии приходят с холода

    • по:
    • Кристина Панос

    Спустя десятилетия после окончания космической гонки с мыса Канаверал стартовала американская ракета. Это был обычный запуск для вывода спутника связи на орбиту, но такая ситуация была первой в истории. У рассматриваемой ракеты был мощный российский двигатель, не похожий ни на один из когда-либо построенных в Штатах. Хотя этот конкретный двигатель был новым, его конструкция восходит к космической эре.

    К началу 1960-х русские на дрожжах опережали США в освоении космоса. Они уже запустили спутник и отправили Юрия Гагарина на орбиту Земли. В общем, русские, похоже, были готовы отправить человека на Луну. Российские технологии достаточно обеспокоили американцев, чтобы шпионить за ними с помощью спутников, и полученные изображения показали нечто впечатляющее. В казахской пустыне русские строили огромную дамбу и две стартовые площадки. Как оказалось, у США были все основания для беспокойства.

    Проект ракетного двигателя замкнутого цикла. Изображение из Википедии

    Российская космическая программа в основном контролировалась одним человеком, Сергеем Павловичем Королевым. Именно его дизайнерский рабочий процесс сделал русских такими успешными. Вместо того, чтобы проводить тысячи часов за чертежной доской, они просто строили ракеты, запускали их и улучшали в зависимости от результата. Как только президент Кеннеди объявил о намерении американцев отправить человека на Луну к концу десятилетия, гонка началась. Королев прекрасно знал, какое огромное количество ракетной мощности необходимо для отправки человека на Луну. Из-за этого он искал нового производителя ракетных двигателей и нашел его в Николае Кузнецове.

    В ракетном двигателе «Сатурн-5» жидкий кислород и керосин закачиваются отдельно в двигатель под высоким давлением. Сначала они проходят через предварительную горелку, которая выбрасывает выхлопные газы в воздух. Королев и Кузнецов разработали двигатель с замкнутым циклом, который возвращал выхлопные газы предварительной горелки обратно в систему, а не тратил их впустую. Для первого запуска Н-1 ракета была оснащена 30 такими двигателями замкнутого цикла, каждый из которых работал примерно на 1/6 тяги двигателя «Сатурн-5». Качаете ли вы или киваете головой от того, насколько ужасно опасен этот дизайн, вы правы. Проблема с одним двигателем может вызвать взрывную цепную реакцию в других двигателях.

    НК-33, переименованный в Aerojet AJ26. Изображение из Википедии

    Смена караула

    Королев умер в 1966 году, и программу взял на себя инженер-ракетчик Василий Мишин. Первая ракета Н-1 была собрана в начале 1967 года и имела высоту 35 этажей. Напряженность была высокой в ​​феврале 1969 года, когда русские готовились к первому беспилотному запуску. Н-1 взлетел со стартовой площадки, и все шло хорошо. Примерно через минуту после начала полета в один из двигателей попал металлический обломок, и ракета взорвалась.

    В течение следующих нескольких месяцев команда внесла улучшения и запланировала еще один запуск на начало июля 1969 года, всего за несколько недель до миссии «Аполлон-11». Н-1 взлетел и тут же с невероятной силой рухнул на стартовую площадку. Хотя успех «Аполлона-11» фактически положил конец космической гонке, Мишин и Кузнецов выстояли. В НК-33 были внесены улучшения, в том числе добавлены фильтры для предотвращения попадания мусора в двигатели. Испытательные пуски продолжались до тех пор, пока Кремль не отменил программу и не приказал уничтожить все ракеты Н-1, чтобы сохранить технологию в узде. Часть деталей использовалась для постройки свинарников.

    Лес двигателей

    После окончания холодной войны американские инженеры узнали о секретной ракетной технологии, разработанной русскими в 1960-х годах. В конечном итоге для проверки были приглашены инженеры из Aerojet и Lockheed. Кузнецов увез их далеко в пустыню, на большой склад, где тайно хранились более 60 двигателей замкнутого цикла.

    Компания Aerojet хотела доказать мощность и возможности двигателей, и 19 октября им разрешили забрать один из них в Сакраменто для испытаний.95. Он сделал все, что они обещали, и достиг всех заявленных показателей. Вскоре после этого начались работы над новым двигателем РД-180. Он будет в два раза больше НК-33, а его тяга в пять раз больше, чем у реактивного самолета.

    Тем не менее, РД-180 не был блестящей конструкцией. Из-за конструкции с замкнутым циклом двигатель создавал очень сильное сгорание, которое было достаточно горячим, чтобы расплавить металл двигателя. Новая высокотемпературная нержавеющая сталь была создана разработчиком РД-180, НПО Энергомаш, и РД-180 успешно запустила ракету Atlas III в мае 2000 г.

    Спасибо за подсказку, [M]!

    Retrotechtacular — это колонка, рассказывающая о хаках, технологиях и китче прошлых веков. Помогите сохранить его свежим, присылая свои идеи для будущих выпусков.

    Posted in Hackaday Columns, Retrotechtacular, SliderTagged Atlas III, ракетный двигатель замкнутого цикла, холодная война, ракета Н-1, НК-33, РД-180, Сатурн v

    НК-33 – Параболическая дуга

    Новости 10

    Вертикальный Антарес на стартовой площадке на острове Уоллопс. (Фото: Орбитальная АТК)

    Ракета-носитель «Антарес», которая должна стартовать в воскресенье вечером, представляет собой модернизированную версию ракеты-носителя, эффектно взорвавшейся после запуска почти два года назад.

    Ключевым изменением является замена двух двигателей Aerojet Rocketdyne AJ-26 на первой ступени на двигатели РД-181 производства НПО Энергомаш России. Новые двигатели работают на жидком кислороде (LOX) и керосине.

    (далее…)

    Новости 5

    Дно Antares взрывается сразу после старта.

    Группа независимого обзора НАСА
    Отчет о расследовании авиационного происшествия с орбитой «Орб–3»

    Краткое изложение

    Ключевые выдержки

    Группа IRT провела подробный анализ и обзор телеметрии Антареса, а также фотоматериалов, собранных до и во время запуска. и видеоносители, запечатлевшие запуск и отказ. Основываясь на этом анализе, IRT определила, что непосредственной причиной отказа ракеты-носителя Antares был взрыв внутри AJ26 9.Ракетный двигатель 0092 2 установлен в положение Main Engine 1. В частности, произошел взрыв турбонасоса E15 Liquid Oxygen (LO2), который затем повредил ракетный двигатель AJ26, обозначенный как E16, установленный на позиции главного двигателя 2. В результате взрыва двигатели потеряли тягу, и ракета-носитель упала на Землю и ударилась о землю, что привело к полному разрушению машины и ее груза. На рис. 3 показан один двигатель AJ26, хранящийся на транспортно-технологической платформе. На рис. 4 показана задняя часть типичной ракеты-носителя Antares с обоими установленными двигателями AJ26.

    (подробнее…)

    (далее…)

    Новости 8

    Мощный взрыв произошел сразу после удара ракеты Антарес о землю.

    Орбитальная АТК получила первые два ракетных двигателя РД-181 российского производства для использования в модернизированной ракете-носителе компании «Антарес», сообщает ТАСС.

    РКК «Энергия» сообщила, что двигатели прибыли в США 16 июля после отправки из России накануне. Энергия является управляющей организацией производителя двигателей, НПО Энергомаш.

    (далее…)

    Новости 14

    Мощный взрыв произошел сразу после удара ракеты Antares о землю. (Фото: NASA TV)

    Иногда дела идут так хорошо, что мы забываем — или пытаемся не помнить — насколько трудными могут быть задачи. Например, полет в космос.

    Эта реальность стала реальностью в течение трех дней в октябре, когда в Вирджинии взорвался одноразовый ускоритель, а в пустыне Мохаве в Калифорнии разбился экспериментальный космический самолет. Это первая часть серии, состоящей из нескольких частей, посвященных этим авариям и их последствиям.

    ++++++++

    28 октября ракета Orbital Sciences Corporation Antares эффектно взорвалась после взлета с острова Уоллопс, штат Вирджиния. На борту ракеты находился грузовой корабль Cygnus, направлявшийся на Международную космическую станцию. (МКС) по контракту с НАСА.

    (далее…)

    Новости 7

    В то время как напряженность вокруг Украины продолжает нарастать, United Launch Alliance предпринимает шаги по ускорению доставки RD. -180, которые питают его ракету-носитель Atlas V. Тем временем на Капитолийском холме в Палате представителей циркулирует законопроект, запрещающий компании использовать эти двигатели для запуска каких-либо важных полезных нагрузок министерства обороны.

    Эти шаги были предприняты в связи с тем, что SpaceX подает апелляцию на решение ВВС США о заключении с ULA контракта на поставку 36 ядер ракет для своих ракет-носителей Atlas V и Delta IV. Компания, которая стремится открыть определенные запуски для проведения конкурсных торгов, назвала сделку с единственным источником несправедливой и раскритиковала продолжающуюся зависимость США от российских ракетных двигателей для запуска космических кораблей военного назначения.

    (далее…)

    Новости 6

    Антарес взлетает с острова Уоллопс. (Фото: НАСА)

    В Space News есть обновленная информация о поиске компанией Orbital Sciences нового двигателя для ракеты-носителя Antares:

    ступенчатые двигатели для ракеты Orbital Antares. Предлагаемые двигатели включают в себя двигатель российского производства, модифицированный в США, который в настоящее время используется для Antares.

    В ходе телефонной конференции с инвесторами исполнительный директор Orbital Дэвид У. Томпсон сказал, что его компания располагает достаточным запасом двигателей российского производства еще на три года эксплуатации Antares. У Orbital есть три конструкции первой ступени Antares, построенные украинским производителем на объекте Orbital, и еще две будут отправлены в ближайшее время.

    Компания Orbital, расположенная в Даллесе, штат Вирджиния, ищет альтернативного поставщика двигателей отчасти потому, что нынешнему российскому производителю, NK Engines, необходимо возобновить давно прекращенную производственную деятельность, чтобы поддерживать поставки для Antares в течение следующих нескольких лет. Двигатели импортируются в Соединенные Штаты компанией Aerojet Rocketdyne из Сакраменто, Калифорния, отремонтированы и проданы Orbital как AJ26.

    Томпсон сказал, что потребуется еще два или три месяца, чтобы выбрать победителя торгов, но обе альтернативы текущему поставщику «могут быть предпочтительнее, чем продолжать использовать наши текущие двигатели».

    По его словам, как только решение будет принято, Orbital завершит закупку двигателей для запуска Antares в период с 2017 по 2020 год. выполнение заказа, а затем возмещение этих затрат с течением времени за счет заказов двигателя.

    Читать полностью.

    Новости 25

    Испытательные стрельбы РД-180. (Фото: НАСА)

    Корпорация Orbital Sciences отказалась от антимонопольного иска против ULA по поводу ракетного двигателя РД-180 — по крайней мере, на данный момент.

    «Теперь стороны обязуются обсудить деловое решение для доступа Orbital к ракетному двигателю РД-180 при условии получения всех необходимых разрешений от правительств США и России», — говорится в заявлении Orbital. «Если взаимоприемлемое решение не будет достигнуто, у Orbital будет возможность повторно подать иск».

    (далее…)

    Новости 0

    Экспедиция 37 отправляется на Международную космическую станцию. (Фото: НАСА)

    Дуглас Мессье
    Управляющий редактор

    В 2013 году Россия снова стала мировым лидером по количеству запусков на орбиту, обеспечивая Международную космическую станцию ​​исследовательским потоком членов экипажа и грузов, зарабатывая твердую валюту с помощью запуски коммерческих спутников.

    Хотя подавляющее большинство запусков в России были успешными, впечатляющий июльский провал ракеты «Протон», которая вскоре после старта нырнула в землю, ускорил усилия по реформированию национальной космической программы, склонной к сбоям. К концу года у российского космического агентства «Роскосмос» появился новый руководитель, и были предприняты серьезные усилия по консолидации значительной части раздутого и неэффективного космического сектора в рамках единой государственной компании.

    В 2013 году Россия представила новый вариант своей знаменитой ракеты «Союз», а также добилась прогресса в строительстве нового космодрома на Дальнем Востоке и разработке более крупного пилотируемого космического корабля для замены транспортного корабля «Союз» и тяжелой ракеты-носителя для облегчения освоения дальнего космоса. .

    (далее…)

    Новости 24

    Лебедь выпущен с Международной космической станции. (Фото: НАСА)

    Часть 2 из 2

    Дуглас Мессье
    Parabolic Arc Управляющий редактор

    В 2013 году у американских провайдеров запусков были проблемы.  Сегодня мы рассмотрим задачи, которые стоят перед каждой компанией.

    В конце звездного года каждый из трех американских провайдеров запусков — Orbital Sciences Corporation, SpaceX и United Launch Alliance (ULA) — оказывается в совершенно другом месте и сталкивается с уникальными проблемами. Наступающий год может начать значительную перестройку глобального рынка запусков со значительными последствиями для всех трех игроков и конкурирующих поставщиков за рубежом.

    (далее…)

    Новости 4

    Российская ракета-носитель «Союз-1». Фото: Павел Колотилов

    Российский корабль «Союз 2-1в» стартовал с космодрома Плесецк в субботу, успешно обведя спутник и две калибровочные сферы при первом запуске новой ракеты-носителя.

    «Легкая» ракета-носитель, предназначенная для подъема небольших грузов, представляет собой значительно модифицированную версию знаменитой ракеты-носителя «Союз», которая с 1966 года была основой советских и российских космических программ. он очень разный внутри.

    Модификации включают использование двигателя НК-33 на первой ступени, отказ от четырех ракет-носителей первой ступени и использование разгонного блока «Волга». Двигатели НК-33 остались от советской программы по высадке людей на Луну, которая была свернута в начале 1970-х годов.

    При первом запуске «Союз 2-1в» вывел на орбиту два калибровочных спутника СКРЛ-756 и микроспутник АИСТ-1.

    Новая ракета-носитель способна выводить на низкую околоземную орбиту полезные грузы массой от 2800 до 2850 кг в зависимости от того, запускается она с космодромов Плесецк или Байконур. Планируется запустить ракету-носитель с нового строящегося космодрома Восточный на Дальнем Востоке России.

    Запуск корабля «Союз 2-1в» стал 80-м орбитальным запуском в 2013 году в мире. До конца года дополнительных запусков не планируется.

    Новости 0

    Испытательные стрельбы РД-180. (Фото: НАСА)

    Окружной судья США Леони Бринкема отклонила ходатайства ULA и поставщика двигателей RD-Amross об отклонении антимонопольного иска, возбужденного против них корпорацией Orbital Sciences Corporation, сообщает Space News .

    «Орбитал» хочет, чтобы российские двигатели РД-180 заменили двигатели AJ-26, которые компания использует в своей новой ракете-носителе «Антарес». Однако ULA имеет эксклюзивное право на использование двигателей РД-180 для своей ракеты Atlas V по соглашению о поставках с RD-Amross, которое является совместным предприятием United Technologies Corp. и НПО Энергомаш России.

    ULA и RD-Amross просили суд отклонить иск, утверждая, что у Orbital есть жизнеспособные альтернативы двигателям AJ-26 и что РД-180 не могут быть проданы иностранным сторонам без одобрения правительства России. Таким образом, Orbital не смогла доказать возмещение убытков в размере от 500 до 1,5 миллионов долларов, которые она требует от монополии ULA.

    (далее…)

    Новости 1

    Испытательные стрельбы РД-180. (Фото: НАСА)

    ULA и RD Amross LLC обратились в суд с просьбой отклонить иск на 1,5 миллиарда долларов, поданный корпорацией Orbital Sciences Corporation из-за отсутствия юридической правоспособности, сообщает Denver Business Journal .

    Orbital хочет, чтобы RD Amross поставила ей российские двигатели РД-180 для ее новой ракеты Antares. Компания отказалась, заявив, что у нее есть эксклюзивное соглашение с ULA на поставку этих двигателей для ракеты Atlas V.

    (далее…)

    Новости 13

    Инфракрасное изображение запуска Antares в искусственных цветах. (Фото: НАСА/Билл Ингаллс)

    Воодушевленная двумя безотказными запусками, корпорация Orbital Sciences Corporation надеется вывести на рынок свою новую ракету-носитель Antares помимо коммерческой грузовой программы НАСА, сообщает Spaceflight Now.

    «У нас за плечами два действительно хороших запуска, интерес клиентов растет», — сказал Дэвид Томпсон, председатель и главный исполнительный директор Orbital, на телефонной конференции с инвестиционными аналитиками.

    «Пятимесячный интервал между его первым запуском в апреле и вторым запуском в сентябре дает нам уверенность как в том, что общая конструкция корабля надежна, так и в том, что мы в состоянии выполнить еще три запуска Antares в течение следующих 12 лет. месяцев», — сказал Томпсон 17 октября.

    (далее…)

    Новости 11

    Ракета Orbital Sciences Corporation Antares во время первого запуска 21 апреля 2013 г. /Билл Ингаллс)

    Корпорация Orbital Sciences Corporation подала в суд на ULA, требуя возмещения убытков в размере от 515 миллионов до 1,5 миллиардов долларов за блокирование продаж построенного в России РД-180, который Orbital хочет использовать в своей ракете-носителе Antares, сообщает Space News .

    Orbital of Dulles, VA, утверждает, что базирующаяся в Денвере ULA не только незаконно воспрепятствовала продаже РД-180 на открытом рынке, но и монополизировала рынок услуг по запуску некоторых спутников в нарушение антимонопольного законодательства США, согласно на жалобу, поданную 20 июня в Окружной суд США Восточного округа штата Вирджиния в Александрии.

    (далее…)

    Два зонда Antares дают разные результаты – Spaceflight Now

    Орбитальная ракета Antares терпит аварию сразу после старта 28 октября 2014 года с острова Уоллопс, штат Вирджиния. Предоставлено: NASA/Joel Kowsky

    Расследование Orbital ATK прошлогоднего крушения ракеты Antares в Вирджинии выявило десятилетний производственный дефект внутри турбонасоса двигателя AJ26 как наиболее вероятную причину отказа, но команда инженеров NASA не была так уверена. в их отчете.

    Обе группы, настроенные для наблюдения за отказом Antares, проследили начало аварии до турбонасоса жидкого кислорода внутри одного из двигателей AJ26 первой ступени ракеты, обнаружив, что взрыв внутри двигателя произошел примерно через 15 секунд после запуска, когда вращающийся ротор выпал из положения и коснулся других компонентов узла гидравлического баланса турбонасоса.

    Комиссия по расследованию авиационных происшествий под руководством Орбитал АТК — разработчика и оператора ракеты «Антарес» — выявила производственный брак в корпусе турбины под подшипник жидкостного кислородного турбонасоса двигателя № 1, также известного как двигатель Е15, на ракете-носителе «Антарес». как наиболее вероятная причина сбоя.

    Двигатели Antares были построены более 40 лет назад советским конструкторским бюро Кузнецова для лунной ракеты N1. Когда советская лунная программа была отменена, официальные лица поместили двигатели, называемые в России НК-33, на долгосрочное хранение до того, как Aerojet Rocketdyne импортировала силовые установки в Соединенные Штаты в 1990-х годах.

    Aerojet Rocketdyne модифицировала двигатели для использования на пусковых установках США, адаптировав НК-33 для американского топлива и добавив механизмы для управления в полете. Компания переименовала модернизированные двигатели в AJ26.

    В отличие от выводов Orbital ATK, независимая аналитическая группа, созданная НАСА, известная как IRT, сообщила о трех основных технических причинах, которые могли способствовать сбою запуска, который уничтожил ракету и ее полезный груз корабля снабжения Cygnus, направлявшегося к Международная космическая станция.

    «IRT не смогла выделить ни одной технической первопричины пожара и взрыва E15», — написали официальные лица НАСА в своем отчете об ошибке. «IRT выявила три достоверные технические первопричины (TRC), любая из которых или их комбинация могли привести к сбою E15».

    Два двигателя AJ26 интегрированы в их тяговую раму перед установкой на основание первой ступени Antares. Авторы и права: Стивен Кларк/Spaceflight Now

    В кратком изложении отчета НАСА IRT говорится, что следователи также определили ошибку обработки как одну из трех возможных причин. Согласно отчету, инженеры обнаружили аналогичный дефект в корпусе отверстия подшипника другого двигателя AJ26, который вышел из строя во время наземных испытаний в мае 2014 года, но другой двигатель с дефектом без проблем прошел расширенную серию наземных испытаний.

    Расследование НАСА также выявило недостаток конструкции двигателя или обломки посторонних предметов, которые могли привести к неудачному запуску в октябре 2014 года.

    В кратком изложении результатов расследования НАСА говорится, что конструкции узла гидравлического баланса двигателя и упорных подшипников «имеют несколько сложностей и чувствительности, которые затрудняют надежное управление нагрузками на подшипники. В результате эта область турбонасоса уязвима для возгорания кислорода и отказов».

    Исследователи НАСА заявили, что программа наземных испытаний двигателя AJ26 не была достаточно строгой, чтобы выявить проблемы с конструкцией и потенциальные проблемы с качеством изготовления.

    Эксперты, исследовавшие обломки двигателей Antares, обнаружили внутри двигателя E15 обломки посторонних предметов из титана и кремнезема, которые находились там до его падения на пляж возле стартовой площадки ракеты в Вирджинии, согласно краткому отчету НАСА IRT.

    Но официальные лица НАСА заявили, что не могут сделать каких-либо однозначных выводов о том, сколько загрязнений было в двигателе во время взрыва. Проверки других компонентов двигателя, восстановленных после отказа, показывают, что в двигателе не было «грубых уровней» постороннего мусора, и НАСА добавило, что «нет четких судебно-медицинских доказательств» того, что загрязнение прямо или косвенно привело к аварии.

    На этом маркированном изображении двигателя AJ26 показаны компоненты, обсуждавшиеся в отчетах о расследовании отказов. Предоставлено: NASA IRT report

    В отчете об отказе орбитального ATK, который был представлен Федеральному авиационному управлению, также были рассмотрены другие достоверные причины, в том числе длительное хранение двигателей, которое могло привести к коррозии.

    Aerojet Rocketdyne, поставщик двигателей AJ26 для Orbital ATK, возложила вину за взрыв на обломки, всосанные в двигатель из топливного бака ракеты, режим отказа, который оправдал бы компанию от вины.

    Экспертная комиссия Orbital ATK пришла к выводу, что обломки посторонних предметов или FOD маловероятно объясняют отказ. Исследователи НАСА написали, что, хотя они «не могут окончательно заключить, что FOD был причиной или одним из факторов отказа E15, данные свидетельствуют о том, что FOD присутствовал в E15 во время отказа».

    Orbital и Aerojet урегулировали свой спор в сентябре, когда Aerojet согласилась выплатить Orbital 50 миллионов долларов наличными и расторгнуть сделку по двигателю AJ26. Orbital ATK уже объявила о переходе на недавно построенные российские двигатели РД-181, которые заменят AJ26 в будущих миссиях Antares.

    В отчете НАСА о несчастном случае в октябре 2014 года также говорится, что Orbital ATK и Aerojet Rocketdyne не имели представления и знаний о конструкции и истории эксплуатации двигателей NK-33/AJ26, что не позволяло компаниям разработать точные оценки рисков для запусков Antares.

    «Поставщики услуг и НАСА должны иметь достаточный технический опыт и понимание истории проектирования, разработки, испытаний и отказов двигателей (а также всех систем ракет-носителей)», — рекомендовали следователи НАСА.

    Инженеры агентства также проприетарные ограничения «могут служить искусственным барьером для связи и приводить к перебоям в связи» в программе коммерческих грузов НАСА, которая имеет контракты с Orbital ATK и SpaceX на доставку грузов на космическую станцию.

    Расследование SpaceX собственной неудачи, которая уничтожила грузовой корабль космической станции Dragon через несколько минут после запуска в июне, близится к завершению. НАСА не создавало независимую группу экспертов для изучения Falcon 9 SpaceX. неудачный запуск, но программа агентства по запуску, которая управляет контрактами НАСА на запуск космических кораблей, проводит собственную проверку.

    Отмечая общий успех инициативы коммерческих услуг по пополнению запасов, в отчете НАСА агентству рекомендуется реорганизовать группы, ответственные за оценку ракет-носителей программы коммерческих грузов, с призывом к созданию новой рабочей группы в программном офисе космической станции и более широкому распространению информация о конструкции и аномалиях для персонала, поддерживающего оценку ракеты.

    Orbital ATK заявила в своем заявлении, что «максимально использует технические рекомендации IRT и внедряет их в текущую программу».

    Возвращение в полет ракеты «Антарес» с новыми двигателями РД-181 запланировано на май. До этого корабль снабжения Cygnus компании Orbital ATK дважды отправится на космическую станцию ​​на ракетах United Launch Alliance Atlas 5.

    «Наша команда и партнеры прилагают максимум усилий для возвращения ракеты «Антарес» в полет в начале 2016 года. Мы привержены выполнению своих обязательств перед НАСА по программе доставки грузов CRS-1 и готовы продолжить пополнение запасов Международной космической станции. услуги в ближайшие годы», — сказал Скотт Лер, президент группы полетных систем Orbital ATK, в своем заявлении.

    Напишите автору.

    Подписывайтесь на Стивена Кларка в Твиттере: @StephenClark1.

    НК-33 — w3we



    НК-33, как и НК-43, являются ракетными двигателями, спроектированными и построенными в далеких 1960-х и начале 1970-х годов структурным бюро Кузнецова. Бирка НК образована от инициалов главного конструктора Николая Кузнецова. На момент постройки НК-33 был одним из самых эффективных ракетных двигателей LOX / RP-1 с высоким удельным импульсом и малой конструкционной массой. Они предназначались для злополучной советской лунной ракеты Н1Ф, которая представляла собой модернизированную версию Н1. В настоящее время ракетный двигатель НК-33А используется на первой ступени ракеты-носителя «Союз-2-1в». Когда закончатся запасы двигателей НК-33, Россия предоставит новые РД-193 ракетный двигатель. Раньше это были двигатели первой ступени ракет серии Antares 100, хотя эти двигатели были переименованы в AJ-26, а в более новых сериях ракет Antares 200 и Antares 200+ для двигателей первой ступени используется РД-181, который представляет собой модифицированный РД-191, но имеет некоторые общие свойства, такие как одна камера сгорания, в отличие от двух камер сгорания, используемых в РД-180 ракеты Атлас V, и четырех камер сгорания, используемых в РД-170 семейств ракет Энергия и Зенит, а также РД. Ракетные двигатели РД-107, РД-108, РД-117 и РД-118, используемые на любом из вариантов ракеты «Союз».

    Конструкция


    Двигатели серии НК-33 представляют собой двигатели высокого давления с регенеративным охлаждением и обогащением кислородом ] Двигатель НК-33 имеет более высокое передаточное число среди двигателей Merlin 1D. Удельный импульс НК-33 значительно выше обоих этих двигателей. НК-43 похож на НК-33, но предназначен для разгонного блока, а не для первой ступени. Он имеет более длинное сопло, оптимизированное для работы на высоте, где давление окружающего воздуха практически отсутствует. Это дает ему более высокую тягу и особый импульс, но делает его длиннее и тяжелее. Его тяговооруженность составляет около 120:1.

    Предшественниками НК-33 и НК-43 являются более ранние двигатели НК-15 и НК-15В соответственно.

    Инженерная наука о обогащении кислородом живет в двигателях РД-170/-171, их РД-180 и недавно разработанных производных РД-191, но эти двигатели не имеют прямой связи с НК-33, за исключением кислорода. — технология обогащенного ступенчатого цикла горения, топливо керосин/РП-1, а в выпуске РД-191 и его модификаций, таких как РД-193 и РД-181, одиночная камера сгорания вместо рабочих камер в предыдущей российской ракете двигатели.

    История


    На первой ступени ракеты-носителя Н-1 изначально использовались двигатели НК-15, а на ее ступени — высотная модификация НК-15В. После четырех неудачных запусков подряд и безуспешных попыток проект был закрыт. В то время как другие аспекты машины модифицировались или переделывались, Кузнецов внес свой вклад в модернизацию НК-33 и НК-43 соответственно. Машина второго поколения должна была называться Н-1Ф. Под этим существенный или характерный элемент чего-то абстрактного. Лунная гонка была давно проиграна, и советская космическая программа рассматривала «Энергию» как свою тяжелую ракету-носитель. Ни один Н-1Ф так и не достиг стартовой площадки.

    Когда программа Н-1 была закрыта, все дерьмо в проекте было приказано уничтожить. Вместо этого бюрократ взял двигатели стоимостью в миллионы долларов каждый и положил их на склад. Слухи о двигателях в конечном итоге распространились в США. больше 30 лет после их постройки ракетчиков водили на склад. Позже один из двигателей был доставлен в США, и его точные характеристики были продемонстрированы на испытательном стенде.

    НК-33 работает по замкнутому циклу, направляя выхлопные газы вспомогательных двигателей в основную камеру сгорания. Это представило конструкцию двигателя уникальной. Западные ракетостроители считали эту технологию невозможной. Полностью нагретая жидкость O 2 в этой конструкции проходит через предварительную горелку в основную камеру. Чрезвычайно горячая смесь, богатая кислородом, представляет опасность для двигателя: было известно[ ], что отливки толщиной 3 дюйма и толщиной 76 мм плавились «как свечной воск[ ]. Одним из споров в Кремле по поводу поставок двигателя в США был что конструкция двигателя была аналогична конструкции двигателя российской межконтинентальной баллистической ракеты. Конструкция НК-33 была использована в более позднем двигателе РД-180, который был вдвое больше НК-33. Двигатели РД-180 использовались с 2016 г. мощности для наведения или наведения ракеты Atlas V. Эта компания также приобрела лицензию на производство новых двигателей.

    Около 60 двигателей уцелело в «Лесу двигателей», выделенном инженерами при поездке на склад. В середине 1990-х Россия продала Aerojet General 36 двигателей по 1,1 миллиона долларов каждый, отправив их на завод агентства в Сакраменто, Калифорния. Во время испытаний двигателя в Сакраменто к двигателю предъявляются его технические требования.

    Aerojet модифицировал и переименовал обновленные НК-33 в AJ26-58, AJ-26-59 и AJ26-62, а НК-43 в AJ26-60.

    Компания Kistler Aerospace, позже названная Rocketplane Kistler RpK, спроектировала свою ракету К-1 на основе трех НК-33 и одного НК-43. 18 августа 2006 г. НАСА объявило, что RpK был выбран для введения коммерческих орбитальных транспортных услуг для Международной космической станции. График предусматривал демонстрационные полеты в период с 2008 по 2010 год. RpK получила бы до 207 миллионов долларов, если бы они выполнили какие-либо вехи НАСА, но 7 сентября 2007 года НАСА выпустило письмо по умолчанию, предупреждая о расторжении соглашения COTS с Rocketplane Kistler. через 30 дней, потому что RpK не выполнила несколько этапов контракта.

    Первоначальное представление ракеты-носителя Orbital Sciences Antares средней и легкой грузоподъемности имело две модифицированные НК-33 на первой ступени, твердую ступень на базе Castor 30 и опциональную твердую или гиперголическую третью ступень. НК-33 были импортированы из России в США, модифицированы и переименованы в Aerojet AJ26. Это включало удаление некоторых электрических жгутов, добавление американской электроники, приведение ее в соответствие с топливом США и модификацию системы рулевого управления.

    В 2010 году запасенные двигатели НК-33 прошли успешные испытания для использования ракетой-носителем малой и средней грузоподъемности Orbital Sciences Antares. Ракета Antares была успешно запущена с космодрома Уоллопс НАСА 21 апреля 2013 года. Это был первый успешный запуск двигателей НК-33, построенных в начале 19 века.70-е годы.

    Aerojet согласилась отремонтировать достаточное количество NK-33 для обслуживания контракта NASA на коммерческие услуги по снабжению Orbital на 16 полетов. Кроме того, у него был запас из 23 двигателей 1960-х и 1970-х годов. Кузнецов больше не производит двигатели, поэтому «Орбитал» стремилась купить двигатели РД-180. Поскольку контракт НПО Энергомаш с United Launch Alliance не позволял этому, Orbital подала в суд на ULA, заявив о нарушениях антимонопольного законодательства. Компания Aerojet предложила Кузнецову возобновить производство новых двигателей НК-33, на орбиту которых идет поставка. Однако производственные дефекты жидкокислородного турбонасоса двигателя и конструктивные недостатки узла гидравлического баланса и упорных подшипников были предложены в качестве двух возможных причин неудачного запуска Antares в 2014 году. Как было объявлено 5 ноября 2014 года, Orbital решила отказаться от первой ступени AJ-26 с Antares и сделать ссылку на двигатель выбора. 17 декабря 2014 года Orbital Sciences объявила, что будет использовать НПО Энергомаш РД-181 на ракетах-носителях Antares второго поколения и заключила прямой контракт с НПО Энергомаш на поставку до 60 двигателей РД-181. На первой ступени Antares 100-й серии используются два двигателя.

    Текущее и предполагаемое использование


    РКК «Энергия» предлагает ракету-носитель «Аврора-Л.СК», которая будет использовать НК-33 в качестве источника питания для наведения или определения первой ступени и Блок ДМ-СЛ для моментной ступени .

    В начале 2010-х годов ракетный комплекс «Союз» был дооснащен двигателем НК-33 – с меньшим весом и большей эффективностью, включая полезную нагрузку; более простая конструкция и использование избыточного оборудования могут фактически снизить стоимость. ЦСКБ-Прогресс использует НК-33 в качестве двигателя первой ступени облегченной версии ракеты семейства «Союз» — «Союз-2-1в». НК-33А, предназначенный для корабля «Союз-2-1в», был успешно обстрелян 15 января 2013 г., что произошло после того, как было написано. серия огневых и системных испытаний полностью собранного корабля «Союз-1» в 2011–2012 гг. Ракета с двигателем НК-33 получила окончательное обозначение «Союз-2-1в», ее первый полет состоялся 28 декабря 2013 года. Один двигатель НК-33 заменяет центральный РД-108 корабля «Союз», при этом четыре ускорителя первой ступени отсутствуют. Вариант ракеты «Союз» с четырьмя ускорителями с двигателями НК-33 с одним двигателем на ускоритель не строился, что приводит к уменьшению полезной нагрузки по сравнению с ракетой-носителем «Союз-2».

    Версии


    За прошедшие годы было много пересказов этого двигателя:

    Галерея


    Ракетный двигатель Aerojet AJ26 доставляется в Космический центр Джона Стенниса.

    Администратор НАСА Чарльз Болден (слева) и директор Космического центра Джона К. Стенниса Патрик Шойерманн (Patrick Scheuermann) фотографируют пробный запуск первого летного двигателя Aerojet AJ26.

    Aerojet хочет возобновить производство двигателя НК-33

    ВАШИНГТОН — Aerojet ведет переговоры с российскими производителями двигателей о возобновлении производства ракетного двигателя советской эпохи НК-33, который модернизирует энергетическая компания из Сакраменто, Калифорния. для использования на ракете средней грузоподъемности Taurus 2 компании Orbital Sciences.

    Вице-президент Aerojet по космическим системам Джули Ван Клеек заявила 27 августа, что обе компании взвешивают преимущества возобновления производства двигателя 1960-х годов в России, открытия новой линии в США или, возможно, того и другого.

    «Мы ведем дискуссии, пытаясь понять спрос друг друга, каковы триггерные точки и как можно начать производство в том или ином месте», — сказал Ван Клеек Space News. «Сейчас очень активная ситуация с точки зрения обсуждения».

    Orbital Sciences строит ракету Taurus 2 для запуска беспилотного грузового буксира под названием Cygnus, над которым компания из Даллеса, штат Вирджиния, работает с начала 2008 года, когда она победила дюжину конкурентов и выиграла конкурс NASA Commercial Orbital Transportation Services ( COTS) демонстрационный контракт на сумму 171 миллион долларов. В декабре Orbital выиграла контракт на коммерческие услуги по снабжению (CRS) на сумму 1,9 миллиарда долларов, чтобы доставить на международную космическую станцию ​​не менее 20 метрических тонн герметичных грузов, распределенных в течение восьми полетов в период с 2010 по 2016 год. Space Exploration Technologies из Хоторна, Калифорния. , который работает над конкурирующей системой с помощью НАСА с 2006 года, имеет контракт на поставку грузов на 12 рейсов на сумму 1,6 миллиарда долларов.

    Дебютный запуск Taurus 2 запланирован на 2010 год с космодрома НАСА Уоллопс на восточном побережье Вирджинии. Он будет оснащен двумя модифицированными двигателями НК-33. Двигатели на жидком кислороде и керосине, первоначально разработанные для заброшенной российской лунной программы, были приобретены Aerojet в 1990-х годах и совсем недавно были переименованы в AJ26-62 для использования на Taurus 2.

    Сегодня Aerojet имеет 37 двигателей НК-33 в США, и владеет правами на дополнительные избыточные запасы в России. Ван Клеек говорит, что в настоящее время в США и России имеется достаточно НК-33, чтобы поддержать запланированные обязательства Orbital по контракту CRS.

    «С точки зрения США, двигателей для CRS хватит на 10-12 лет», — сказала она, добавив, что более оптимистичный взгляд на прогнозируемый спрос в США потребует запуска новой производственной линии в течение следующих трех-пяти лет. .

    Русские, с другой стороны, рассматривают более краткосрочные сценарии, сказала она. Space News не удалось получить комментарий от российских официальных лиц к моменту публикации, но источники в американской промышленности заявили, что Россия заинтересована в возобновлении производства НК-33 для своих ракет «Союз».

    Николай Якушин, заместитель генерального директора московской Объединенной двигателестроительной корпорации, в конце июня написал главному исполнительному директору Orbital Sciences Дэвиду У. Томпсону письмо, в котором заверил, что Россия сможет удовлетворить спрос Orbital на двигатель НК-33 из существующие запасы и возобновление производства НК-33 в России, по словам источника в американской промышленности, знакомого с письмом.

    Информация, размещенная на веб-сайте Самарского космического центра России, гласит, что Россия разработала эскизный проект ракеты-носителя «Союз 2-3» с «маршевым двигателем на карданном подвесе НК-33-1 с повышенной мощностью» для использования на центральной ступени ракеты-носителя. ракета.

    Ван Клеек сказал, что большинство модификаций Aerojet NK-33 предназначены для Taurus 2, хотя Россия может быть заинтересована в некоторых современных технологиях, разработанных компанией. Один источник в американской отрасли сказал, что Россия присматривается к новому подвесу и ряду современных приводов, которые Aerojet разработала для своих американизированных вариантов НК-33.

    «Есть пара вещей, которые их интересуют, но мы не зашли слишком далеко в этих обсуждениях. Конкретные модификации автомобиля не представляют интереса… это скорее новое оборудование, которое мы можем установить», — сказал Ван Клеек, добавив, что любые модификации оригинального двигателя будут подлежать лицензионным требованиям США для экспорта в Россию.

    На данный момент Ван Клеек сказала, что переговоры сосредоточены на том, где будет построена новая линия, хотя она сказала, что Aerojet предпочла бы производственную линию в США, если можно будет сделать обоснованное экономическое обоснование. «Негативные стороны [запуска российской производственной линии] заключаются в том, что вы имеете дело с покупкой чего-то в другой стране, и есть много шагов, чтобы доставить что-то подобное в эту страну», — сказала она, добавив, что производство в США даст Aerojet возможность немедленно реагировать на проблемы, которые потенциально могут возникнуть во время производства.

    Хотя обе стороны рассматривают возможность запуска двух отдельных производственных линий — одной в США и одной в России — Ван Клеек сказала, что не уверена, что есть спрос на обе линии. «Для создания такой линии требуются значительные инвестиции», — сказала она, добавив, что, несмотря ни на что, Aerojet полностью готова к запуску производства с 1990-х годов, когда ныне несуществующая компания Kistler Aerospace разработала свою многоразовую ракету K-1. вокруг модифицированного НК-33 компании Aerojet.

    «У нас есть все чертежи для производства двигателей, они переведены и готовы к запуску в производство», — сказала она. «Нам нужно убедиться, что у нас есть база поставок для различных компонентов, которые [мы] покупаем, и у нас есть некоторая технологическая работа, чтобы воспроизвести что-то в этой стране, но мы действительно не видим значительных рисков для этого. Запуск производства — нетривиальный процесс, но мы полностью готовы к этому, если это будет экономически целесообразно».

    При этом двигатели, произведенные в России, вероятно, будут стоить дешевле, чем двигатели отечественного производства, сказала она. Кроме того, поскольку НК-33 производится в России, вполне вероятно, что перезапуск производственной линии там может быть осуществлен быстрее, чем запуск с нуля в Соединенных Штатах, что может занять четыре или пять лет.

    «Мы считаем, что возможность закупать двигатели в России будет выгодной с точки зрения цены. Это может измениться через пять лет, но сегодня это так», — сказал Ван Клеек. «Учитывая эту неопределенность, мы оцениваем оба сценария для клиентов из США и считаем, что русские делают то же самое для оценки своих потребностей».

    На данный момент единственным очевидным спросом на НК-33 с точки зрения Aerojet является Orbital и ее обязательство по CRS, которое, по словам одного из источников в американской отрасли, предполагает два запуска Taurus 2 в год. Но если скорость запуска будет увеличиваться, Ван Клеек сказал, что в будущем может возникнуть потребность в новом производстве.

    «С точки зрения США, в оптимистическом смысле, вы могли бы привести аргумент, что кто-то должен начать устанавливать линию через три года», — сказала она. «Мы оцениваем как номинальные, так и оптимистичные случаи».

    Этой осенью компания Aerojet планирует провести длительные испытательные стрельбы большой мощности из НК-33 в Самаре, Россия. Запланированные на конец сентября или начало октября испытания могут повысить уверенность в двигателе. «Успешная демонстрация повысит уровень уверенности и позволит нам снизить некоторые запасы производительности, которые мы будем иметь», — сказал Антонио Элиас, вице-президент и генеральный менеджер группы передовых программ Orbital, 28 августа. испытания, мы сможем летать с меньшими резервами».

    Ван Клеек сказал, что предстоящее испытание, которое Aerojet обдумывает уже более года, не связано с дискуссиями о возобновлении производства.

    «Если, однако, эти тесты приведут к другим приложениям в будущем, они могут стать связанными. Если тест будет чрезвычайно успешным, это может привести к появлению будущих клиентов и ускорить производство», — сказала она.

    Aerojet Rocketdyne

    Российский производитель ракет настаивает, что не виноват в неудачном запуске Antares | Космос

    Российский производитель двигателя, использованного в беспилотной ракете снабжения США, которая взорвалась после старта в Вирджинии, в среду отрицал, что его продукт был виновен в катастрофе.

    На этапе запуска ракеты-носителя Orbital Sciences Corporation Antares использовались два двигателя AJ-26, которые были первоначально произведены в 1970-х годах для неудачной советской лунной программы, а затем модернизированы для космических полетов США. Спекуляции быстро сосредоточились на советских двигателях, которые не прошли испытания, когда во вторник вечером ракета взорвалась гигантским огненным шаром после взлета.

    Но компания «Кузнецов» в российском городе Самара предположила, что виной всему не ее двигатели НК-33, которые легли в основу двигателей AJ-26, а их более поздняя модификация в США, сообщает российское информационное агентство. Об этом сообщает ИТАР-ТАСС.

    «В силу определенной специфики говорить о деталях конструкции самой ракеты и взаимодействии ее систем при пуске не представляется возможным, так как это поле деятельности американских специалистов», — сообщили в пресс-службе Кузнецова. «Однако важно отметить, что во время вчерашнего пуска двигатели первой ступени AJ-26, являющиеся модификацией НК-33, работали нормально».

    Следователи из НАСА обыскивали место неудачного запуска вертолета в Вирджинии в среду, пытаясь оценить степень ущерба летному комплексу Уоллопс, который принадлежит агентству. Инженеры, работающие в Orbital Science, пытались выяснить, что вызвало отказ ракеты компании стоимостью 200 миллионов долларов, из-за чего грузовая миссия по пополнению запасов Международной космической станции была прервана через несколько секунд после запуска.

    Сообщений о пострадавших в результате взрыва не поступало, но в среду инцидент вызвал волну возмущения в космической отрасли и вынудил Orbital провести телефонную конференцию со своими инвесторами после того, как ее акции упали более чем на 15% в начале торгов.

    Длительное повреждение стартовой площадки может привести к задержке других полетов из Уоллопса, хотя успешный запуск пилотируемой российской миссии рано утром в среду означает, что экипаж космической станции продолжит снабжение.

    Через несколько часов после инцидента НАСА также утешало тот факт, что некоторые датчики давления на стартовой площадке Уоллопс все еще функционировали после крушения, предполагая, что части объекта могли быть успешно защищены от падающих обломков.

    Сообщений о пострадавших в результате взрыва не поступало. Guardian

    Этот запуск был первым, когда ракета Antares была запущена ночью с Уоллопса, и огненный шар, вызванный ее взрывом, можно было увидеть за мили вокруг.

    Авария, вероятно, усилит внимание к сделке НАСА по субподряду миссий по пополнению запасов с частными космическими операторами после завершения программы шаттлов.

    Orbital находится под особым давлением, чтобы объяснить, было ли причиной использование устаревших российских ракетных двигателей для приведения в действие первой ступени ракеты Antares.

    Кузнецов утверждал, что его двигатели НК-33 прошли значительную модернизацию в США, включая добавление новых компонентов для управления вектором тяги ракеты. «Разработка и сертификация всех новых систем производилась американской стороной без специалистов Кузнецова. По сути, двигатель AJ-26 проходит летные испытания», — говорится в сообщении.

    Двигатели НК-33 были впервые разработаны для советской лунной ракеты Н-1, но многие из них оказались на хранении, когда эта программа была отменена после нескольких неудачных запусков. Сообщается, что американская компания Aerojet Rocketdyne в 1919 году закупила около 40 советских двигателей.90-х годов и начал их модификацию для использования в ракетах США. Получившийся в результате двигатель AJ-26 потерпел несколько отказов во время испытаний: один загорелся в 2011 году, а другой, проходивший испытания в мае перед использованием в полете Antares, сгорел.

    В среду Orbital Sciences объявила о планах прекратить использование устаревших российских ракет для будущих запусков, переход, который может занять до года, и отложить следующий запланированный запуск в апреле.

    «Ракетные двигатели AJ-26, используемые в [основной силовой установке первой ступени Antares], в прошлом доставляли нам серьезные технические проблемы и проблемы с поставками», — сказал председатель Дэвид Томпсон в спешно созванной телефонной конференции с инвесторами. .

    «Итак, Orbital рассматривала альтернативы с середины прошлого года и недавно выбрала другую главную двигательную установку для будущего использования Antares. Возможно, мы решим ускорить это изменение, если окажется, что AJ-26 причастен к отказу».

    Томпсон преуменьшил стоимость аварии, настаивая на том, что ущерб, причиненный стартовой площадке НАСА, был минимальным и полностью покрывался страховкой.

    — Судя по предварительному осмотру, проведенному сегодня утром, стартовая площадка не получила серьезных повреждений, — сказал он.

    Но представитель НАСА сказал, что еще слишком рано приближаться к стартовой площадке для окончательного ответа.

    «Группа по оценке ущерба на острове Уоллопс приступила к выполнению своей задачи сегодня утром на рассвете», — сообщил Guardian представитель агентства Кит Келер. «Они сделали аэрофотоснимки стартовой площадки, но не смогли посетить этот район, чтобы провести визуальную оценку крупным планом».

    Комиссия по расследованию происшествий во главе с НАСА и Национальным советом по безопасности на транспорте была созвана для изучения точных причин отказа ракеты.

    Люди, пришедшие посмотреть на запуск, уходят после взрыва в Вирджинии. Фотография: Стив Александер/AFP/Getty Images

    После завершения программы космических челноков в 2011 году Соединенным Штатам пришлось полагаться на российские двигатели и целые ракетные системы для доставки астронавтов и грузов на Международную космическую станцию.

    Но растущая политическая напряженность между двумя странами осложнила их космическое сотрудничество. После санкций США против России из-за ее роли в украинском кризисе заместитель премьер-министра по вопросам космической и оборонной промышленности Дмитрий Рогозин запретил экспорт российских двигателей, используемых для запуска на орбиту американских военных спутников, и пригрозил прекратить участие США в украинском кризисе. МКС после 2020 года.

    Хотя НАСА начало использовать американских частных подрядчиков, таких как Orbital Sciences Corp, для доставки полезной нагрузки на орбиту, потеря во вторник запуска грузового корабля Cygnus на станцию ​​подчеркивает зависимость этих фирм от российских двигателей.

    В среду газета «Коммерсантъ» сообщила, что государственная нефтяная компания «Роснефть» добивается новых ответных мер на санкции против России, включая ограничение использования западными астронавтами российских модулей МКС. В ответ «Роснефть» и пресс-секретарь Владимира Путина отрицали, что такие меры готовятся, и нефтяная компания заявила, что подаст в суд на газету.

    Беспилотный российский космический корабль «Прогресс» успешно стартовал с казахстанского космодрома Байконур всего через несколько часов после крушения американской ракеты с тремя тоннами продовольствия, топлива и материалов для МКС. Но доверие к российской космической отрасли в целом было подорвано несколькими недавними фиаско, что побудило Москву пообещать 30 млрд фунтов (48 млрд долларов) государственных инвестиций до 2020 года. Вскоре после весеннего объявления ракета «Протон» взорвалась после старта.

    Этим летом первый телевизионный пуск ракеты «Ангара» нового поколения пришлось отменить и отложить на месяц.

    Но хотя на Западе подозрения окружают российские компоненты Antares, инсайдеры космической отрасли в Москве предсказывают, что авария заставит Соединенные Штаты еще больше полагаться на российские ракеты. Источник в космической отрасли сообщил информационному агентству «Интерфакс», что авария, вероятно, повредила стартовый комплекс в Вирджинии и что Соединенные Штаты, вероятно, будут вынуждены попросить Россию использовать одну из ее ракет «Прогресс» для запуска грузов для американской части космической станции. .

    Аналитик оборонной и космической промышленности Павел Фельгенгауэр сказал, что Соединенные Штаты, скорее всего, будут вынуждены использовать российские ракеты, несмотря на «российское злорадство» по поводу крушения «Антареса» и «новый антиамериканский фронт в космосе».

    Двигатель на жидком азоте: Как работает двигатель на жидком азоте

    Как работает двигатель на жидком азоте

    Содержание

    1. Транспортные средства на жидком азоте
    2. Содержание
    3. Преимущества
    4. Недостатки
    5. Высокие материальные затраты
    6. Низкая энергоплотность жидкого азота
    7. Образование жидкого кислорода
    8. Требования к герметичности
    9. Обмерзание
    10. См. также
    11. Литература
    12. Ссылки
    13. Как работает двигатель на жидком азоте
    14. Содержание
    15. Описание
    16. Цикл Карно
    17. Танки
    18. Транспортные средства на жидком азоте
    19. Выход выбросов
    20. Преимущества
    21. Недостатки
    22. Критика
    23. Себестоимость продукции
    24. Плотность энергии жидкого азота
    25. Образование инея
    26. Безопасность
    27. Содержание
    28. Описание
    29. Цикл Карно
    30. Танки
    31. Транспортные средства на жидком азоте
    32. Выход выбросов
    33. Преимущества
    34. Недостатки
    35. Критика
    36. Себестоимость продукции
    37. Плотность энергии жидкого азота
    38. Образование инея
    39. Безопасность
    40. Видео

    Транспортные средства на жидком азоте

    Транспортные средства на жидком азоте получают энергию от жидкого азота, запасённого в специальных баках. Обычно азотный двигатель работает следующим образом: жидкий азот подогревается в теплообменнике, получая тепло от окружающего воздуха, затем испарившийся азот, преобразованный в газ высокого давления, поступает в двигатель, где, воздействуя на поршень или на ротор двигателя, передаёт ему энергию. Транспортные средства на жидком азоте демонстрировались на публике, однако не получили коммерческого применения. Одним из таких транспортных средств являлся автомобиль, продемонстрированный англо-американской фирмой «Жидкий воздух» в 1902 году. По заявлению фирмы разработчика, этот автомобиль был способен проехать сотни километров на одной заправке.

    Энергия жидкого азота может быть использована также в гибридных системах, в частности, в электромобилях. Кроме того, системы рекуперативного торможения также могут быть использованы в связке с системами, работающими на жидком азоте.

    Содержание

    Преимущества

    Автомобили на жидком азоте сравнимы по многим параметрам с электромобилями. Их преимущества по сравнению с другими видами автомобилей следующие:

    Высокие материальные затраты

    Производство жидкого азота — это энергозатратный процесс, что приводит к высокой стоимости жидкого азота. [ уточнить ]

    Низкая энергоплотность жидкого азота

    Любой продукт, полученный в результате процесса фазового перехода вещества, будет в конечном итоге иметь более низкую плотность энергии, чем продукт, полученный в результате процесса, основанного на химических реакциях. В свою очередь, продукты, полученные в результате химических реакций, имеют энергетическую плотность ниже, чем у веществ, испытывающих ядерные превращения. Поэтому жидкий азот как энергоноситель имеет низкую плотность энергии. Жидкое углеводородное топливо в сравнении с жидким азотом имеет высокую плотность энергии. Это важный аспект, потому высокая плотность энергии делает распределение, транспортировку и хранение топлива более удобным. В свою очередь, удобство — это важный фактор для потребительских качеств товара. Удобство хранения нефтепродуктов в сочетании с их низкой стоимостью делает их непревзойдёнными видами топлив по потребительским качествам. Кроме того, бензин и дизельное топливо являются первичными источниками энергии, для которых не требуются вещества-посредники для запасания и транспортировки энергии.

    Образование жидкого кислорода

    Поскольку жидкий азот N2 имеет температуру менее 90.2K, то из атмосферного воздуха может конденсироваться кислород. Капли жидкого кислорода могут попадать на различные окружающие предметы. В свою очередь, жидкий кислород способен спонтанно и довольно бурно реагировать с органическими химическими веществами, включая такие нефтепродукты как асфальт.

    Требования к герметичности

    Пролитая криогенная жидкость может представлять опасность. В частности, попадание жидкого азота на поверхность человеческого тела может приводить к обморожениям. Жидкий азот в контакте с некоторыми материалами делает их чрезвычайно хрупкими.

    Обмерзание

    В отличие от двигателей внутреннего сгорания, криогенные системы, работающие, в частности, на жидком азоте, требуют наличия теплообменников для нагревания и охлаждения рабочей жидкости. Влага из окружающего воздуха может намерзать на деталях и узлах теплообменников, что затрудняет течение тепловых потоков. Предотвращение обмерзания требует решения соответствующих инженерных задач и установки дополнительного оборудования. Это приводит к увеличению массы транспортного средства, повышению сложности конструкции, к снижению КПД и увеличению стоимости.

    См. также

    Литература

    Ссылки

    Что такое wiki2.info Вики является главным информационным ресурсом в интернете. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной.

    Основа этой страницы находится в Википедии. Текст доступен по лицензии CC BY-SA 3.0 Unported License.

    Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак организации Wikimedia Foundation, Inc. wiki2.info является независимой компанией и не аффилирована с Фондом Викимедиа (Wikimedia Foundation).

    Источник

    Как работает двигатель на жидком азоте


    ДВИГАТЕЛИ НА АЗОТНОМ ТОПЛИВЕ

    Вадим Георгиевич НЕКРАСОВ, доцент кафедры автомобильного транспорта Акгюбинского университета, к. т.н.,
    Андрей Фадеевич МАКАРОВ, с.н.с. НЦ ВостНИИ, г. Кемерово,
    Александр Александрович ЗЛЫДЕННЫЙ, директор машиностроительного завода «Алькор», Алма-Ата, Казахстан,
    Ахмет Жакиевич МУРЗАГАЛИЕВ, декан Технического факультета Актюбинского университета, к.т.н.

    Тенденция роста стоимости жидких углеводородов и перспектива сокращения объемов добычи нефти являются причинами поиска альтернативных топлив. Особо остро стоит вопрос о замене моторных видов топлива. Производимые в настоящее время альтернативные виды топлива, такие как биоэтанол и биодизель, не могут решить проблемы, так как их производство приводит к конфликту «топливо или продовольствие». Кроме того, производство биотоплива имеет ограниченные возможности на уровне 7…10 % объема потребляемого в настоящее время углеводородного топлива. Другие виды альтернативных топлив, такие как синтетические жидкие топлива, производимые из угля, природного газа имеют ограниченные возможности по условиям стоимости и невозобновляемости сырья. Известны попытки использования в качестве моторного топлива продуктов химического производства, например, метилового спирта (СН3ОН) или диметилового эфира (С2Н6О).

    В ракетно-космической технике в качестве топлива используют синтетические энергоносители бинарного типа. Применение в наземной технике общего назначения таких топлив невозможно ввиду токсичности, пожаро- и взрывоопасности этих веществ. Еще меньше перспектив для использования в наземной технике имеют твердые виды унитарного топлива, содержащие в своем составе как горючий компонент, так и окислитель. Как правило, твердотопливные двигатели являются одноразовыми.

    Учитывая положительные особенности синтетических топлив и их недостатки, была поставлена задача найти такое унитарное топливо, которое удовлетворяет ряду требований и обеспечивает возможность его использования в наземной технике массового применения. Указанные требования включают безопасность, технологичность, совместимость с конструкционными материалами, наличие освоенных технологий производства, доступность и возобновляемость сырья, низкую стоимость конечного продукта, используемого в качестве топлива.

    Один килограмм сбалансированной по составу смеси в результате реакции образует 900 л парогаза (смеси водяных паров, азота и углекислого газа), кроме этого выделяется 850 ккал тепловой энергии, повышающей температуру. По энерговыделению отмеченная композиция веществ близка к пироксилиновому пороху и может быть названа «азотным топливом». Азот выделяется в молекулярном виде.

    Поршневые двигатели на азотном топливе

    Для использования азотного топлива в существующих ДВС необходима их модернизация, так как имеются некоторые особенности. Так, азотное топливо при определенном соотношении компонентов может использоваться без потребления атмосферного воздуха. В этом случае режим работы ДВС реализуем в двухтактном цикле.

    Расчеты показывают, что наибольшая термическая эффективность достигается, если в составе топлива будет некоторый избыток горючей составляющей, а недостающий окислитель будет получен в виде предварительно сжатого воздуха. Этот режим можно реализовать в типовом двухтактном цикле с продувкой цилиндра воздухом.

    Винтовые ступенчатые двигатели

    Особенности азотного топлива позволяют рассматривать перспективные схемы двигателей, в которых реализуются циклы, обладающие рядом преимуществ по сравнению с известными для современных ДВС. Как отмечалось выше, азотное топливо при сбалансированном составе горючего и окислителя не требует использования атмосферного воздуха, а процесс можно вести при температуре не более 500…700 °C. Это дает основание рассматривать возможность применения поточных процессов в двигателях объемного типа.

    Винтовой элемент с цилиндрическими роторами обеспечивает степень сжатия/расширения около 2,5. Для получения суммарной степени расширения на уровне 16 требуются три ступени расширения.

    Винтовые двигатели глубокого расширения

    Винтовой двигатель объемного типа с поточным процессом глубокого расширения реализуется при использовании конических роторов с винтовой нарезкой. В такой расширительной машине за один проход газов обеспечивается степень расширения 18. 20, что характерно для дизельного двигателя.

    Расчеты показывают, что мощность 10 кВт при частоте вращения вала 2000 мин-1 может быть получена при большом диаметре ротора 100 мм и его длине 230 мм. Мощность 100 кВт можно получить при той же частоте вращения, диаметре ротора 200 мм и длине 500 мм. Термический к.п.д. в таких двигателях ожидается на уровне 60 %, т.е. близок к поршневым вариантам. В настоящее время разработана технология изготовления сложных пространственных элементов, необходимых для такого двигателя.

    Второй вариант ротационного двигателя назван «роторно-волновым». В таком двигателе корпус выполнен коническим с имеющимися винтовыми каналами на внутренней стороне. Ротор также имеет винтовую форму. Кроме того, он помимо вращения совершает движения по образующей конуса.

    В результате такого сложного движения винтовые выступы на роторе отсекают объемы газа, которые сдвигаются от центральной узкой части корпуса к периферийной, расширяясь и за счет давления газов создавая вращательный момент на роторе.
    Изготовление волнового двигателя требует разработки технологии формирования сложных поверхностей корпуса и ротора.
    Таким образом, возможности организации процесса на азотном топливе при высоком давлении, но при умеренной температуре газа открывают перспективу создания нового типа двигателя.

    [Напоминаем, что Интернет-вариант статьи сильно сокращен. Ред.]

    Источник

    А жидкий азот питается от жидкий азот, который хранится в резервуаре. Традиционные конструкции двигателей с азотом работают за счет нагрева жидкого азота в теплообменник, отводя тепло из окружающего воздуха и используя полученный сжатый газ для работы поршневого или роторного двигателя. Были продемонстрированы автомобили, приводимые в движение жидким азотом, но они не используются в коммерческих целях. Один такой автомобиль, Жидкий воздух был продемонстрирован в 1902 году.

    Двигательная установка на жидком азоте также может быть включена в гибридные системы, например, аккумуляторная электрическая силовая установка и топливные баки для подзарядки аккумуляторов. Такая система называется гибридной жидко-азотно-электрической двигательной установкой. Дополнительно, рекуперативное торможение также может использоваться вместе с этой системой.

    Одним из преимуществ транспортного средства на жидком азоте является то, что выхлопной газ представляет собой просто азот, компонент воздуха, поэтому он не производит локализованных загрязнение воздуха в выхлопных газах. Это не делает его полностью свободным от загрязнения, поскольку энергия требовалась в первую очередь для сжижения азота, но этот процесс сжижения может быть удален от работы транспортного средства и, в принципе, может осуществляться от источника Возобновляемая энергия или чистая энергия источник.

    Содержание

    Описание

    Жидкий азот образуется криогенный или наоборот двигатель Стирлинга [1] [2] [3] охладители, разжижающие основной компонент воздуха, азот (N2). Кулер может работать от электричества или от прямого механического привода. гидро илиВетряные турбины. Жидкий азот распределяется и хранится в изолированные контейнеры. Изоляция снижает поток тепла в хранящийся азот; это необходимо, потому что тепло окружающей среды приводит к кипению жидкости, которая затем переходит в газообразное состояние. Уменьшение поступающего тепла снижает потери жидкого азота при хранении. Требования к хранению не позволяют использовать трубопроводы в качестве транспортных средств. Поскольку магистральные трубопроводы были бы дорогостоящими из-за требований к изоляции, было бы дорого использовать удаленные источники энергии для производства жидкого азота. Запасы нефти обычно находятся на большом расстоянии от места потребления, но могут передаваться при температуре окружающей среды.

    в Dearman Engine азот нагревается путем объединения его с теплоносителем внутри цилиндра двигателя. [4] [5]

    В 2008 году Патентное бюро США выдало патент на газотурбинный двигатель, работающий на жидком азоте. [6] Турбина мгновенно расширяет жидкий азот, который распыляется в секцию высокого давления турбины, и расширяющийся газ объединяется с поступающим сжатым воздухом для создания высокоскоростного потока газа, который выбрасывается из задней части турбины. Полученный газовый поток можно использовать для привода генераторов или других устройств. Система не была продемонстрирована для питания электрогенераторов мощностью более 1 кВт, [7] однако возможна более высокая производительность.

    Цикл Карно

    Таким образом, азотный двигатель извлекает энергию из тепловой энергии воздуха, и эффективность преобразования, с которой он преобразует энергию, может быть рассчитана из законы термодинамики с помощью Эффективность Карно уравнение, применимое ко всем тепловым двигателям.

    Танки

    Резервуары для хранения жидкого азота должны быть спроектированы в соответствии со стандартами безопасности, соответствующими сосуд под давлением, такие как ISO 11439. [8]

    Резервуар для хранения может быть выполнен из:

    Волокнистые материалы значительно легче металлов, но обычно дороже. Металлические резервуары могут выдерживать большое количество циклов давления, но их необходимо периодически проверять на наличие коррозии. Жидкий азот, LN2, обычно транспортируется в изотермических цистернах объемом до 50 литров при атмосферном давлении. Эти резервуары, не находящиеся под давлением, не подлежат проверке. В очень больших резервуарах для LN2 иногда создается давление ниже 25 фунтов на квадратный дюйм, чтобы облегчить перекачку жидкости в точке использования.

    Транспортные средства на жидком азоте

    Транспортное средство, приводимое в движение жидким азотом, Жидкий воздух, был продемонстрирован в 1902 году.

    В июне 2016 года в Лондоне, Великобритания, начнутся испытания парка транспортных средств для доставки еды в супермаркете J. Sainsbury: с использованием азотного двигателя Dearman для обеспечения мощности для охлаждения пищевых грузов, когда транспортное средство неподвижно и главный двигатель выключен. В настоящее время грузовые автомобили в основном имеют вторые меньшие дизельные двигатели для охлаждения двигателя при выключенном основном двигателе. [9]

    Выход выбросов

    Подобно другим технологиям хранения энергии, не связанным с сжиганием, транспортное средство с жидким азотом перемещает источник выбросов из выхлопной трубы транспортного средства в центральную электростанцию. При наличии источников, свободных от выбросов, чистое производство загрязняющих веществ может быть уменьшено. Меры по контролю за выбросами на центральной электростанции могут быть более эффективными и менее дорогостоящими, чем обработка выбросов широко разбросанных транспортных средств.

    Преимущества

    Транспортные средства на жидком азоте во многом сопоставимы с электрические транспортные средства, но используйте жидкий азот для хранения энергии вместо батарей. Их потенциальные преимущества перед другими автомобилями включают:

    Недостатки

    Жидкий азот недоступен на общественных заправочных станциях; Однако у большинства поставщиков сварочного газа имеются системы распределения, а жидкий азот является побочным продуктом производства жидкого кислорода.

    Критика

    Себестоимость продукции

    Плотность энергии жидкого азота

    Для того чтобы двигатель изотермического расширения имел диапазон, сопоставимый с двигателем внутреннего сгорания, требуется изолированное бортовое хранилище объемом 350 литров (92 галлона США). [11] Практичный объем, но заметное увеличение по сравнению с типичным 50-литровым (13 галлонами США) бензиновым баком. Добавление более сложных энергетических циклов снизит это требование и поможет обеспечить работу без замерзания. Однако коммерчески практических примеров использования жидкого азота для приведения в движение транспортных средств не существует.

    Образование инея

    В отличие от двигателей внутреннего сгорания, использование криогенного рабочего тела требует теплообменников для нагрева и охлаждения рабочего тела. Во влажной среде образование инея препятствует тепловому потоку и, таким образом, представляет собой техническую проблему. Чтобы предотвратить образование инея, можно использовать несколько рабочих жидкостей. Это добавляет циклы доливки, чтобы теплообменник не опускался ниже точки замерзания. Для обеспечения работы без замораживания потребуются дополнительные теплообменники, вес, сложность, потеря эффективности и расходы. [11]

    Безопасность

    Криогенные жидкости опасны при проливании. Жидкий азот может вызвать обморожение и может сделать некоторые материалы чрезвычайно хрупкими.

    Поскольку жидкий N2 холоднее 90,2К, кислород из атмосферы может конденсироваться. Жидкий кислород может самопроизвольно и бурно реагировать с органическими химическими веществами, включая нефтепродукты, такие как асфальт. [12]

    Поскольку жидкость в газ степень расширения этого вещества составляет 1: 694, огромное количество силы может быть создано, если жидкий азот быстро испаряется. Во время инцидента в 2006 г. Техасский университет A&M, устройства сброса давления бака с жидким азотом закрывались латунными пробками. В результате танк катастрофически вышел из строя и взорвался. [13]

    Источник

    А жидкий азот питается от жидкий азот, который хранится в резервуаре. Традиционные конструкции двигателей с азотом работают за счет нагрева жидкого азота в теплообменник, отводя тепло из окружающего воздуха и используя полученный сжатый газ для работы поршневого или роторного двигателя. Были продемонстрированы автомобили, приводимые в движение жидким азотом, но они не используются в коммерческих целях. Один такой автомобиль, Жидкий воздух был продемонстрирован в 1902 году.

    Двигательная установка на жидком азоте также может быть включена в гибридные системы, например, аккумуляторная электрическая силовая установка и топливные баки для подзарядки аккумуляторов. Такая система называется гибридной жидко-азотно-электрической двигательной установкой. Дополнительно, рекуперативное торможение также может использоваться вместе с этой системой.

    Одним из преимуществ транспортного средства на жидком азоте является то, что выхлопной газ представляет собой просто азот, компонент воздуха, поэтому он не производит локализованных загрязнение воздуха в выхлопных газах. Это не делает его полностью свободным от загрязнения, поскольку энергия требовалась в первую очередь для сжижения азота, но этот процесс сжижения может быть удален от работы транспортного средства и, в принципе, может осуществляться от источника Возобновляемая энергия или чистая энергия источник.

    Содержание

    Описание

    Жидкий азот образуется криогенный или наоборот двигатель Стирлинга [1] [2] [3] охладители, разжижающие основной компонент воздуха, азот (N2). Кулер может работать от электричества или от прямого механического привода. гидро илиВетряные турбины. Жидкий азот распределяется и хранится в изолированные контейнеры. Изоляция снижает поток тепла в хранящийся азот; это необходимо, потому что тепло окружающей среды приводит к кипению жидкости, которая затем переходит в газообразное состояние. Уменьшение поступающего тепла снижает потери жидкого азота при хранении. Требования к хранению не позволяют использовать трубопроводы в качестве транспортных средств. Поскольку магистральные трубопроводы были бы дорогостоящими из-за требований к изоляции, было бы дорого использовать удаленные источники энергии для производства жидкого азота. Запасы нефти обычно находятся на большом расстоянии от места потребления, но могут передаваться при температуре окружающей среды.

    в Dearman Engine азот нагревается путем объединения его с теплоносителем внутри цилиндра двигателя. [4] [5]

    В 2008 году Патентное бюро США выдало патент на газотурбинный двигатель, работающий на жидком азоте. [6] Турбина мгновенно расширяет жидкий азот, который распыляется в секцию высокого давления турбины, и расширяющийся газ объединяется с поступающим сжатым воздухом для создания высокоскоростного потока газа, который выбрасывается из задней части турбины. Полученный газовый поток можно использовать для привода генераторов или других устройств. Система не была продемонстрирована для питания электрогенераторов мощностью более 1 кВт, [7] однако возможна более высокая производительность.

    Цикл Карно

    Таким образом, азотный двигатель извлекает энергию из тепловой энергии воздуха, и эффективность преобразования, с которой он преобразует энергию, может быть рассчитана из законы термодинамики с помощью Эффективность Карно уравнение, применимое ко всем тепловым двигателям.

    Танки

    Резервуары для хранения жидкого азота должны быть спроектированы в соответствии со стандартами безопасности, соответствующими сосуд под давлением, такие как ISO 11439. [8]

    Резервуар для хранения может быть выполнен из:

    Волокнистые материалы значительно легче металлов, но обычно дороже. Металлические резервуары могут выдерживать большое количество циклов давления, но их необходимо периодически проверять на наличие коррозии. Жидкий азот, LN2, обычно транспортируется в изотермических цистернах объемом до 50 литров при атмосферном давлении. Эти резервуары, не находящиеся под давлением, не подлежат проверке. В очень больших резервуарах для LN2 иногда создается давление ниже 25 фунтов на квадратный дюйм, чтобы облегчить перекачку жидкости в точке использования.

    Транспортные средства на жидком азоте

    Транспортное средство, приводимое в движение жидким азотом, Жидкий воздух, был продемонстрирован в 1902 году.

    В июне 2016 года в Лондоне, Великобритания, начнутся испытания парка транспортных средств для доставки еды в супермаркете J. Sainsbury: с использованием азотного двигателя Dearman для обеспечения мощности для охлаждения пищевых грузов, когда транспортное средство неподвижно и главный двигатель выключен. В настоящее время грузовые автомобили в основном имеют вторые меньшие дизельные двигатели для охлаждения двигателя при выключенном основном двигателе. [9]

    Выход выбросов

    Подобно другим технологиям хранения энергии, не связанным с сжиганием, транспортное средство с жидким азотом перемещает источник выбросов из выхлопной трубы транспортного средства в центральную электростанцию. При наличии источников, свободных от выбросов, чистое производство загрязняющих веществ может быть уменьшено. Меры по контролю за выбросами на центральной электростанции могут быть более эффективными и менее дорогостоящими, чем обработка выбросов широко разбросанных транспортных средств.

    Преимущества

    Транспортные средства на жидком азоте во многом сопоставимы с электрические транспортные средства, но используйте жидкий азот для хранения энергии вместо батарей. Их потенциальные преимущества перед другими автомобилями включают:

    Недостатки

    Жидкий азот недоступен на общественных заправочных станциях; Однако у большинства поставщиков сварочного газа имеются системы распределения, а жидкий азот является побочным продуктом производства жидкого кислорода.

    Критика

    Себестоимость продукции

    Плотность энергии жидкого азота

    Для того чтобы двигатель изотермического расширения имел диапазон, сопоставимый с двигателем внутреннего сгорания, требуется изолированное бортовое хранилище объемом 350 литров (92 галлона США). [11] Практичный объем, но заметное увеличение по сравнению с типичным 50-литровым (13 галлонами США) бензиновым баком. Добавление более сложных энергетических циклов снизит это требование и поможет обеспечить работу без замерзания. Однако коммерчески практических примеров использования жидкого азота для приведения в движение транспортных средств не существует.

    Образование инея

    В отличие от двигателей внутреннего сгорания, использование криогенного рабочего тела требует теплообменников для нагрева и охлаждения рабочего тела. Во влажной среде образование инея препятствует тепловому потоку и, таким образом, представляет собой техническую проблему. Чтобы предотвратить образование инея, можно использовать несколько рабочих жидкостей. Это добавляет циклы доливки, чтобы теплообменник не опускался ниже точки замерзания. Для обеспечения работы без замораживания потребуются дополнительные теплообменники, вес, сложность, потеря эффективности и расходы. [11]

    Безопасность

    Криогенные жидкости опасны при проливании. Жидкий азот может вызвать обморожение и может сделать некоторые материалы чрезвычайно хрупкими.

    Поскольку жидкий N2 холоднее 90,2К, кислород из атмосферы может конденсироваться. Жидкий кислород может самопроизвольно и бурно реагировать с органическими химическими веществами, включая нефтепродукты, такие как асфальт. [12]

    Поскольку жидкость в газ степень расширения этого вещества составляет 1: 694, огромное количество силы может быть создано, если жидкий азот быстро испаряется. Во время инцидента в 2006 г. Техасский университет A&M, устройства сброса давления бака с жидким азотом закрывались латунными пробками. В результате танк катастрофически вышел из строя и взорвался. [13]

    Источник

    Видео

    Что если ЗАЛИТЬ ЖИДКИЙ АЗОТ в ДВИГАТЕЛЬ?

    ЧТО ЕСЛИ СУНУТЬ РАСКАЛЕННЫЙ КИПЯТИЛЬНИК в ЖИДКИЙ АЗОТ..?! РАЗНИЦА ТЕМПЕРАТУР в ДЕЙСТВИИ…

    Отмораживаем AMD FX жидким азотом.

    Разгоняем FX на жидком азоте

    Что будет если ОБЛИТЬ ЖИДКИМ АЗОТОМ ДВИГАТЕЛЬ

    Жидкий азот VS Живая рыба Liquid nitrogen VS Live fish

    ЗАКИСЬ АЗОТА в ЖИГУ — ОНА ПОЕХАЛА!!!

    СВЕРХПРОВОДНИК И КВАНТОВАЯ ЛЕВИТАЦИЯ!

    Работа с жидким азотом

    Закись азота | Science Garage На Русском

    Двигатель на жидком азоте

    А жидкий азот питается от жидкий азот, который хранится в резервуаре. Традиционные конструкции двигателей с азотом работают за счет нагрева жидкого азота в теплообменник, отводя тепло из окружающего воздуха и используя полученный сжатый газ для работы поршневого или роторного двигателя. Были продемонстрированы автомобили, приводимые в движение жидким азотом, но они не используются в коммерческих целях. Один такой автомобиль, Жидкий воздух был продемонстрирован в 1902 году.

    Двигательная установка на жидком азоте также может быть включена в гибридные системы, например, аккумуляторная электрическая силовая установка и топливные баки для подзарядки аккумуляторов. Такая система называется гибридной жидко-азотно-электрической двигательной установкой. Дополнительно, рекуперативное торможение также может использоваться вместе с этой системой.

    Одним из преимуществ транспортного средства на жидком азоте является то, что выхлопной газ представляет собой просто азот, компонент воздуха, поэтому он не производит локализованных загрязнение воздуха в выхлопных газах. Это не делает его полностью свободным от загрязнения, поскольку энергия требовалась в первую очередь для сжижения азота, но этот процесс сжижения может быть удален от работы транспортного средства и, в принципе, может осуществляться от источника Возобновляемая энергия или чистая энергия источник.

    Содержание

    • 1 Описание
      • 1.1 Цикл Карно
      • 1.2 Танки
    • 2 Транспортные средства на жидком азоте
      • 2.1 Выход выбросов
      • 2.2 Преимущества
      • 2.3 Недостатки
    • 3 Критика
      • 3.1 Себестоимость продукции
      • 3.2 Плотность энергии жидкого азота
      • 3.3 Образование инея
      • 3.4 Безопасность
    • 4 Смотрите также
    • 5 дальнейшее чтение
    • 6 использованная литература
    • 7 внешние ссылки

    Описание

    Жидкий азот образуется криогенный или наоборот двигатель Стирлинга [1][2][3] охладители, разжижающие основной компонент воздуха, азот (N2). Кулер может работать от электричества или от прямого механического привода. гидро илиВетряные турбины. Жидкий азот распределяется и хранится в изолированные контейнеры. Изоляция снижает поток тепла в хранящийся азот; это необходимо, потому что тепло окружающей среды приводит к кипению жидкости, которая затем переходит в газообразное состояние. Уменьшение поступающего тепла снижает потери жидкого азота при хранении. Требования к хранению не позволяют использовать трубопроводы в качестве транспортных средств. Поскольку магистральные трубопроводы были бы дорогостоящими из-за требований к изоляции, было бы дорого использовать удаленные источники энергии для производства жидкого азота. Запасы нефти обычно находятся на большом расстоянии от места потребления, но могут передаваться при температуре окружающей среды.

    Потребление жидкого азота — это, по сути, производство в обратном порядке. В двигатель Стирлинга или криогенный тепловой двигатель предлагает способ питания транспортных средств и средства для выработки электроэнергии. Жидкий азот также может служить прямым охлаждающим средством для холодильники, электрооборудование и кондиционирование воздуха единицы. Фактически потребление жидкого азота заключается в кипении и возврате азот к атмосфера.

    в Dearman Engine азот нагревается путем объединения его с теплоносителем внутри цилиндра двигателя. [4][5]

    В 2008 году Патентное бюро США выдало патент на газотурбинный двигатель, работающий на жидком азоте.[6] Турбина мгновенно расширяет жидкий азот, который распыляется в секцию высокого давления турбины, и расширяющийся газ объединяется с поступающим сжатым воздухом для создания высокоскоростного потока газа, который выбрасывается из задней части турбины. Полученный газовый поток можно использовать для привода генераторов или других устройств. Система не была продемонстрирована для питания электрогенераторов мощностью более 1 кВт,[7] однако возможна более высокая производительность.

    Цикл Карно

    Хотя жидкий азот холоднее, чем температура окружающей среды, двигатель с жидким азотом, тем не менее, является примером Тепловой двигатель. Тепловая машина работает за счет извлечения тепловой энергии из разницы температур между горячим и холодным резервуарами; В случае двигателя с жидким азотом «горячий» резервуар — это воздух из окружающей («комнатной температуры») среды, который используется для кипячения азота.

    Таким образом, азотный двигатель извлекает энергию из тепловой энергии воздуха, и эффективность преобразования, с которой он преобразует энергию, может быть рассчитана из законы термодинамики с помощью Эффективность Карно уравнение, применимое ко всем тепловым двигателям.

    Танки

    Резервуары для хранения жидкого азота должны быть спроектированы в соответствии со стандартами безопасности, соответствующими сосуд под давлением, такие как ISO 11439.[8]

    Резервуар для жидкого азота (Измир, Турция)

    Резервуар для хранения может быть выполнен из:

    • сталь
    • алюминий
    • углеродное волокно
    • Кевлар
    • другие материалы или комбинации вышеперечисленного.

    Волокнистые материалы значительно легче металлов, но обычно дороже. Металлические резервуары могут выдерживать большое количество циклов давления, но их необходимо периодически проверять на наличие коррозии. Жидкий азот, LN2, обычно транспортируется в изотермических цистернах объемом до 50 литров при атмосферном давлении. Эти резервуары, не находящиеся под давлением, не подлежат проверке. В очень больших резервуарах для LN2 иногда создается давление ниже 25 фунтов на квадратный дюйм, чтобы облегчить перекачку жидкости в точке использования.

    Транспортные средства на жидком азоте

    Транспортное средство, приводимое в движение жидким азотом, Жидкий воздух, был продемонстрирован в 1902 году.

    В июне 2016 года в Лондоне, Великобритания, начнутся испытания парка транспортных средств для доставки еды в супермаркете J. Sainsbury: с использованием азотного двигателя Dearman для обеспечения мощности для охлаждения пищевых грузов, когда транспортное средство неподвижно и главный двигатель выключен. В настоящее время грузовые автомобили в основном имеют вторые меньшие дизельные двигатели для охлаждения двигателя при выключенном основном двигателе.[9]

    Выход выбросов

    Подобно другим технологиям хранения энергии, не связанным с сжиганием, транспортное средство с жидким азотом перемещает источник выбросов из выхлопной трубы транспортного средства в центральную электростанцию. При наличии источников, свободных от выбросов, чистое производство загрязняющих веществ может быть уменьшено. Меры по контролю за выбросами на центральной электростанции могут быть более эффективными и менее дорогостоящими, чем обработка выбросов широко разбросанных транспортных средств.

    Преимущества

    Транспортные средства на жидком азоте во многом сопоставимы с электрические транспортные средства, но используйте жидкий азот для хранения энергии вместо батарей. Их потенциальные преимущества перед другими автомобилями включают:

    • Подобно электромобилям, автомобили с жидким азотом в конечном итоге будут получать питание от электрической сети, что упрощает сосредоточение усилий на сокращении загрязнения из одного источника, в отличие от миллионов транспортных средств на дорогах.
    • Транспортировка топлива не потребуется из-за отключения электроэнергии от электросети. Это дает значительную экономическую выгоду. Загрязнение, возникающее при транспортировке топлива, будет устранено.
    • Снижение затрат на обслуживание
    • Резервуары с жидким азотом можно утилизировать или переработать с меньшим загрязнением, чем батареи.
    • Транспортные средства с жидким азотом не ограничены проблемами деградации, связанными с существующими аккумуляторными системами.
    • Резервуар можно заправлять чаще и быстрее, чем можно заряжать аккумуляторы, со скоростью заправки, сопоставимой с жидким топливом.
    • Может работать как часть комбинированный цикл трансмиссию в сочетании с бензиновым или дизельным двигателем, используя отходящее тепло от одного, чтобы запустить другой в турбосоединение система. Он даже может работать как гибридная система.

    Недостатки

    Главный недостаток — неэффективное использование первичной энергии. Энергия используется для разжижения азота, который, в свою очередь, обеспечивает работу двигателя. Любое преобразование энергии имеет потери. Для автомобилей с жидким азотом электрическая энергия теряется в процессе сжижения азота.

    Жидкий азот недоступен на общественных заправочных станциях; Однако у большинства поставщиков сварочного газа имеются системы распределения, а жидкий азот является побочным продуктом производства жидкого кислорода.

    Критика

    Себестоимость продукции

    Производство жидкого азота — энергоемкий процесс. В настоящее время практические холодильные установки, производящие несколько тонн жидкого азота в день, работают примерно на 50% Эффективность Карно.[10] В настоящее время излишки жидкого азота производятся как побочный продукт при производстве жидкий кислород.[4]

    Плотность энергии жидкого азота

    Любой процесс, основанный на фазовом переходе вещества, будет иметь гораздо более низкую плотности энергии чем процессы, включающие химические реакции в веществе, которые, в свою очередь, имеют более низкую плотность энергии, чем ядерные реакции. Жидкий азот как накопитель энергии имеет низкую плотность энергии. Для сравнения: жидкое углеводородное топливо имеет высокую плотность энергии. Высокая удельная энергия делает логистику транспортировки и хранения более удобной. Удобство — важный фактор в принятии решения потребителями. Удобное хранение нефтяного топлива в сочетании с его низкой стоимостью привело к непревзойденному успеху. Кроме того, нефтяное топливо — это первичный источник энергии, а не просто средство хранения и транспортировки энергии.

    Плотность энергии, полученная из изобарной теплоты испарения азота и удельной теплоты в газообразном состоянии, которая теоретически может быть реализована из жидкого азота при атмосферном давлении и температуре окружающей среды 27 ° C, составляет около 213 ватт-часов на килограмм (Вт · ч / кг) , в то время как обычно в реальных условиях можно достичь только 97 Вт · ч / кг. Для сравнения: 100–250 Вт · ч / кг для литий-ионный аккумулятор и 3000 Вт · ч / кг для бензина двигатель внутреннего сгорания работает с тепловым КПД 28%, что в 14 раз превышает плотность жидкого азота, используемого при КПД Карно.[11]

    Для того чтобы двигатель изотермического расширения имел диапазон, сопоставимый с двигателем внутреннего сгорания, требуется изолированное бортовое хранилище объемом 350 литров (92 галлона США). [11] Практичный объем, но заметное увеличение по сравнению с типичным 50-литровым (13 галлонами США) бензиновым баком. Добавление более сложных энергетических циклов снизит это требование и поможет обеспечить работу без замерзания. Однако коммерчески практических примеров использования жидкого азота для приведения в движение транспортных средств не существует.

    Образование инея

    В отличие от двигателей внутреннего сгорания, использование криогенного рабочего тела требует теплообменников для нагрева и охлаждения рабочего тела. Во влажной среде образование инея препятствует тепловому потоку и, таким образом, представляет собой техническую проблему. Чтобы предотвратить образование инея, можно использовать несколько рабочих жидкостей. Это добавляет циклы доливки, чтобы теплообменник не опускался ниже точки замерзания. Для обеспечения работы без замораживания потребуются дополнительные теплообменники, вес, сложность, потеря эффективности и расходы.[11]

    Безопасность

    Какой бы эффективной ни была изоляция топливного бака с азотом, неизбежны потери из-за испарения в атмосферу. Если автомобиль хранится в плохо вентилируемом помещении, существует некоторый риск того, что утечка азота может снизить концентрацию кислорода в воздухе и вызвать удушье. Поскольку азот — это газ без цвета и запаха, который уже составляет 78 процентов воздуха, такое изменение будет трудно обнаружить.

    Криогенные жидкости опасны при проливании. Жидкий азот может вызвать обморожение и может сделать некоторые материалы чрезвычайно хрупкими.

    Поскольку жидкий N2 холоднее 90,2К, кислород из атмосферы может конденсироваться. Жидкий кислород может самопроизвольно и бурно реагировать с органическими химическими веществами, включая нефтепродукты, такие как асфальт.[12]

    Поскольку жидкость в газ степень расширения этого вещества составляет 1: 694, огромное количество силы может быть создано, если жидкий азот быстро испаряется. Во время инцидента в 2006 г. Техасский университет A&M, устройства сброса давления бака с жидким азотом закрывались латунными пробками. В результате танк катастрофически вышел из строя и взорвался. Брент С. Маттокс. «Отчет о расследовании химического взрыва цилиндра 301A» (PDF). Техасский университет A&M. Архивировано из оригинал (перепечатка) 31 октября 2008 г.

    внешние ссылки

    • Видео автомобиля, работающего на жидком воздухе, встроенный в Новости BBC репортаж (машина появляется в 0м 52с).
    • LN2 Автомобиль 1, автомобиль, работающий на жидком азоте с использованием криогенного теплового двигателя в Университете Северного Техаса.
    • Обсуждение возможности использования транспортного средства LN2 в Как все работает
    • Термодинамические свойства различных видов топлива (табличные данные).

    «Азотная» технология: ремонт без ошибок / Ремонт двигателей

    На какие только ухищрения ни приходится идти, чтобы спасти, казалось бы, безнадежно поврежденную моторную деталь — и растачивать, и полировать, и фрезеровать. А еще — выпрессовывать и запрессовывать различные втулки и гильзы. Последнее, а именно то, какая технология запрессовки используется, нередко определяет успех всего дела. Напротив, ошибки на этой стадии ремонта, как правило, чреваты серьезными последствиями.

    Это случилось несколько лет назад. Привезли на СТО «Мерседес» с неисправным двигателем. Мотор, естественно, сняли, разобрали и ужаснулись — в блоке цилиндров трещина, прямо по одному из цилиндров. Менять блок на новый? Никакого смысла — слишком дорого. «Бэушный» тоже не выход — подобные блоки все сплошь «без документов». Остается одно — ремонтировать.

    Силами СТО такой ремонт не сделать — нет оборудования. Поэтому блок отвезли в специализированную мастерскую, где поврежденный цилиндр «загильзовали». То есть расточили и поставили ремонтную гильзу — нормальный и общепринятый способ ремонта. И ходить бы мотору и дальше «долго и счастливо», если бы через месяц после ремонта гильза не потекла: антифриз из-под головки блока начал просачиваться через гильзу в картер.

    Двигатель пришлось разобрать и переделывать заново. Механики виновато оправдывались перед недовольным клиентом: они-то все сделали правильно, просто блок плохо отремонтировали. В мастерской блок «перегильзовали», естественно, бесплатно, но потери денег, времени и нервов у мотористов СТО от такого «ремонта» оказались весьма значительными.

    В чем же была ошибка, если и гильза изготовлена аккуратно, и блок расточен точно, и натяг гильзы в блоке выдержан? Попробуем это выяснить, но вначале разберемся…

    Зачем нужен натяг?

    Итак, есть гильза, которую необходимо установить в отверстие корпуса. Очевидно, после установки гильза должна надежно держаться в отверстии, т.е. не болтаться, иначе в процессе работы гильза и поверхность отверстия будут быстро повреждены ударными нагрузками. Но главное — это герметичность и хороший тепловой контакт между гильзой и поверхностью отверстия. Последнее определяет тепловой режим работы самой гильзы и ответной детали, расположенной внутри гильзы (к примеру, поршня). Нарушение теплового контакта или, как еще говорят, большое термическое сопротивление на поверхности стыка гильзы и корпуса может привести к перегреву самой гильзы и, особенно, ответной ей внутренней детали с последующим ее повреждением (задиры, прогар, разрушение). Исключить эти нежелательные последствия удается, если гильзу поставить в отверстие корпуса с натягом.

    Натяг — это, как известно, разница между наружным диаметром гильзы и диаметром отверстия. То есть гильза больше, чем отверстие. При этом важны два обстоятельства — величина натяга и способ установки гильзы в отверстие меньшего размера, чтобы удовлетворить требованиям герметичности и низкого термического сопротивления.

    Как выбрать натяг?

    Величина натяга — это не просто разница в диаметрах. Ее значение сильно различается в зависимости от диаметра, длины, толщины, условий работы и материалов деталей. Вот только несколько примеров.

    Длинная (около 150 мм) гильза из чугуна устанавливается в чугунный блок цилиндров. Условия работы довольно «мягкие» — трение колец и поршня о стенки. Оптимальная величина натяга 0,04-0,06 мм. Меньший натяг ухудшит теплопередачу от поршня в охлаждающую жидкость, больший — приведет к чрезмерной деформации соседних цилиндров. В то же время при установке такой же гильзы в алюминиевый блок надо учитывать разницу в коэффициентах температурного расширения материалов: величину натяга следует увеличить до 0,06-0,07 мм, чтобы гильза не ослабла при нагреве блока. Напротив, мягкую алюминиевую гильзу в такой блок можно поставить с натягом всего 0,02-0,03 мм без какой-либо опасности ослабления посадки.

    Седло клапана имеет малую длину, но сильно нагревается и испытывает высокие ударные нагрузки при работе клапана. Из-за таких «жестких» условий работы натяг седла в отверстии головки блока должен быть не ниже 0,10-0,12 мм, хотя диаметр седла весьма невелик — в среднем 40-45 мм. В то же время для направляющих втулок клапанов и сталебронзовых втулок верхней головки шатуна (ВГШ) вполне достаточно натяга 0,03-0,05 мм. В первом случае надежная посадка при малом натяге обеспечена сравнительно большой длиной направляющей втулки, а во втором — однородностью материалов (сталь) шатуна и основы втулки.

    Теперь, когда натяг выбран, обеспечен соответствующей мехобработкой деталей и подтвержден измерениями, попробуем запрессовать гильзу или втулку в отверстие корпуса. Сделать это можно разными способами.

    Как запрессовывают гильзы?

    Простейший, но наихудший, способ запрессовки — забить деталь в корпус кувалдой. Результат очевиден — придется гильзу выбивать обратно или вырезать и начинать все сначала. Почему?

    Чтобы запрессовать тонкую гильзу с натягом в 0,05 мм, потребуется усилие в несколько сотен, а то и тысяч килограмм, что при ударном характере этого усилия скорее всего приведет к ее растрескиванию. Кроме того, при большом давлении на поверхность возможно появление задиров, резко увеличивающих усилие запрессовки и вызывающих потерю герметичности соединения.

    Последнее особенно характерно для разнородных материалов — к примеру, твердой чугунной детали и мягкого алюминиевого корпуса. К тому же алюминиевый сплав имеет свойство не только легко «сдираться» гильзой, как резцом, но и уплотняться (нагартовываться), в результате чего от исходной величины натяга останется едва ли больше 0,02-0,03 мм. Ну а алюминиевую деталь в алюминиевый корпус вообще «не загнать» — детали намертво «схватятся» друг с другом, и будет разрушена не только гильза, но скорее всего, и корпус тоже.

    От ударной запрессовки почти не отличается способ установки гильзы с помощью пресса (винтового или гидравлического). Разница лишь в том, что отсутствуют ударные нагрузки. Все остальные недостатки запрессовки «из-под кувалды» сохранятся.

    Несмотря на очевидную вредность подобных способов запрессовки, они достаточно живучи — в некоторых мастерских все еще можно увидеть и кувалду, и пресс в действии. А потому не стоит удивляться, когда после такой «работы» текут гильзы цилиндров или выпадают седла клапанов.

    Что же делать? Очевидно, необходимо резко снизить усилия при запрессовке. Речь, конечно, не идет об уменьшении натяга — он должен быть задан жестко. А вот увеличить зазор при запрессовке детали в корпус вполне возможно.

    Создать такие условия при монтаже поможет известная способность материалов расширяться при нагреве и соответственно сжиматься при охлаждении. Охватывающую деталь (корпус) можно нагреть, а охватываемую (гильзу) охладить так, что натяг превратиться в зазор. Тогда поставить гильзу можно будет даже «от руки», без каких-либо усилий.

    Действительно, простейший расчет показывает, что если чугунный блок цилиндров нагреть до 150°С, то диаметр гнезда под гильзу (100 мм) увеличится на 0,13 мм. Тогда при монтаже получаем зазор около 0,07 мм даже без охлаждения гильзы. В алюминиевом блоке зазор будет еще выше — около 0,2 мм, за счет большего коэффициента температурного расширения алюминиевого сплава. Теперь достаточно лишь точно и быстро (чтобы не произошло выравнивания температуры деталей!) установить гильзу в блок «от руки», не прикладывая при этом никаких дополнительных усилий.

    Именно такая схема применяется сейчас в большинстве мастерских и техцентров, ремонтирующих и восстанавливающих моторные детали. Тем не менее данный способ, хотя и дает минимальный процент брака, не всегда удачен, и вот почему.

    Для нагрева корпусной детали приходится применять большие электропечи. Без сомнения, это большие затраты электроэнергии, да и печь — оборудование не из дешевых. Ее необходимо устанавливать в отдельном помещении с хорошей вентиляцией, что тоже недешево, иначе работать там будет так же трудно, как сталевару у мартена. Кроме того, деталь нагревается в печи целиком до температуры намного выше рабочей, что может вызвать ее деформацию и потребовать последующую дополнительную обработку некоторых поверхностей (плоскости, постели подшипников).

    Но это, так сказать, вопросы финансово-организационного характера, которые можно решить один раз и больше к ним не возвращаться. А вот некоторые технические проблемы при таком способе запрессовки не решить.

    Допустим, на цилиндре в средней его части имеется трещина. После расточки гнезда и установки гильзы трещина перекроется гильзой. Только будет ли отремонтированный блок герметичен? Совсем не обязательно — натяг невелик, поверхности сопряжения не идеальны.

    Конечно, можно нанести на поверхность перед сборкой герметик, который заполнил бы микронеровности, особенно, вокруг трещины, и не дал бы затем охлаждающей жидкости найти себе путь из рубашки охлаждения в камеру сгорания или картер. Только вот беда: на нагретом блоке герметик немедленно полимеризуется. Если же наносить герметик на гильзу, то при ее установке он легко задерживается ступенькой в верхней части гнезда, не обеспечивая необходимого уплотнения трещины. В результате резко возрастает опасность потери герметичности.

    Получается, выхода нет? Почему же, есть, причем намного проще, чем кажется на первый взгляд.

    Не в жар, а в холод!

    А зачем, собственно говоря, нагревать именно блок? Давайте охладим гильзу. Тогда и печь не понадобиться, и помещения отдельного не нужно, и электроэнергию можно сэкономить.

    А чем охлаждать? Тоже не проблема: есть такой газ, которого в атмосфере больше всего, азот. При охлаждении азота до температуры -186oС он превращается в жидкость, абсолютно прозрачную и бесцветную. Только хранить жидкий азот надо в большом термосе — сосуде Дюара, иначе он быстро испарится.

    Многие производства и медицинские учреждения используют жидкий азот в своих технологических процессах, поэтому приобрести его не cложно. Кроме того, это экологически чистый газ, не требующий каких-либо специальных мер или средств защиты, за исключением, пожалуй, перчаток, чтобы не «обжечь» холодом руки.

    Именно на использовании жидкого азота и построены все технологии запрессовки деталей в Cпециализированном моторном центре. Суть процесса предельно проста. В пластиковое «корыто» нужного размера помещаем гильзы (седла, втулки) и заливаем их на 2/3 азотом. После того, как кипение азота прекратится (это значит, что детали «приняли» температуру жидкости), вытаскиваем их из жидкости и легко устанавливаем в гнездо блока. Причем гораздо легче, чем после нагрева блока (получить такой же зазор можно только при нагреве блока до 220°С, опасном температурными деформациями).

    Также легко решается проблема герметичности гильзы: на гнездо в блоке снизу и сверху перед установкой гильзы наносится специальный жидкий герметик. Теперь герметичность гарантирована — зазор при установке большой, гильза не потащит герметик за собой, а полимеризация наступит не раньше принятия гильзой температуры блока. Это подтверждено испытаниями блоков на герметичность — случаи течи гильз при использовании данной технологии в настоящее время не известны.

    Немалые преимущества «азотная» технология дает и при ремонте головок блока цилиндров. Чтобы убедиться в этом, достаточно посчитать, насколько надо нагреть алюминиевую головку, чтобы чугунное седло диаметром 40 мм, имеющее натяг в гнезде 0,12 мм, «провалилось» в гнездо свободно. Ответ обескураживает: до 240oС! Если же седло охлаждается в жидком азоте, то головку блока достаточно нагреть всего до 100oС. Для такого нагрева специальной мощной электропечи уже не потребуется.

    С помощью азота можно легко выполнить и другие работы — запрессовать направляющие втулки клапанов или втулки ВГШ. Отметим при этом, что жидкий азот относительно дешев — намного дешевле, чем электричество для разогрева деталей в электропечи.

    Криоавтомобиль: будем ездить на азоте?

    24.11.2014 /
    25.04.2018

      •  

    2506 /
    183

    Как известно, автотранспорт с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) является главным загрязнителем атмосферы крупных городов. В Украине «вклад» автотранспорта в общее загрязнение воздуха составляет: для Киева – до 78%, для Одессы – до 62%, для Харькова – до 68%. В густонаселенных районах США, Японии, стран Европы эта проблема стоит настолько остро, что назрела необходимость внедрения автотранспорта с малыми или нулевыми выбросами вредных веществ. К примеру, в США в штате Калифорния принята программа (LEV), предусматривающая, начиная с 2003 года, производство 10% экологически чистых автомобилей (с нулевой эмиссией) от общего их числа на каждом автомобильном заводе штата (примерно 110 тыс. автомобилей в год).

    В последнее время наблюдаются и другие существенные проблемы, связанные с эксплуатацией традиционного транспорта с двигателями внутреннего сгорания, – глобальное потепление климата на планете, угрожающее таянием льдов на полюсах и затоплением обширных территорий, растущая стоимость добычи и транспортировки нефти и природного газа, ограниченные их запасы (по научным прогнозам, этих запасов осталось менее чем на 70 лет), экономическая зависимость некоторых государств от стран-экспортеров топлива.

    Существуют ли реальные возможности организовать производство альтернативных видов автотранспорта, лишенных перечисленных недостатков?

    Поиск путей создания экологически чистого транспорта, использующего альтернативные источники энергии, привел в последние три года к разработке в США первых образцов криогенных (низкотемпературных) автомобилей и стимулировал их исследования в Украине.

    Энергию для движения они получают за счет так называемой «конверсии холода», запасенного в криогенных аккумуляторах. Такой аккумулятор представляет собой бак-криостат с жидким (при температуре около – 200 0С) негорючим азотом. Сжиженный азот получают на специальных воздухоразделительных установках из окружающей атмосферы. При этом на получение 1 кг жидкого азота в среднем требуется затратить около 1 кВт/ч электроэнергии. Производство его широко освоено в индустриально развитых странах (в частности, в Украине его могут производить более чем на 10 металлургических и химических предприятиях). Поэтому жидкий азот является легкодоступным и относительно дешевым источником энергии по сравнению, например, с жидким водородом.

    Особенностью криогенных газов является их способность кипеть при температуре окружающей среды, т.е. создавать пар, в том числе высокого давления. Пар подогревается в теплообменном устройстве и подается в пневматический двигатель. В этой части такой автомобиль похож на паровой, известный с начала века, с той разницей, что для производства пара не требуется топлива. Энергия для парообразования берется из окружающей среды.

    В жидком состоянии азот может храниться при нормальном атмосферном давлении, не требует применения тяжелых баллонов высокого давления и занимает достаточно малый объем. Учеными и инженерами Физико-технического института низких температур (ФТИНТ) НАН Украины в г. Харькове накоплен большой опыт по созданию и эксплуатации резервуаров с жидким азотом при малом его испарении.

    К настоящему времени в двух университетах США – университете штата Северный Техас и Вашингтонском университете созданы экспериментальные образцы криоавтомобилей, способные вмещать 124 л жидкого азота.

    Полная масса снаряженного автомобиля составляет 700 кг. В силовой установке используется пневмодвигатель мощностью 13 кВт, работающий на давлении порядка 10 атм. Автомобиль содержит два параллельных теплообменника для нагревания азота до температуры окружающей среды (0 0С). Испытания показали, что максимальная скорость такого криоавтомобиля составляет 58 км/ч при дальности пробега на одной заправке до 24 км. Отметим, что экспериментальный образец строился впервые для демонстрации принципиальной возможности создания криоавтомобиля на жидком азоте, разработан с применением пневмодвигателя низкого давления и имеет далеко не оптимальную конструкцию. Однако даже при таких условиях характеристики автомобиля оказались вполне приемлемыми для городского цикла езды.

    Отметим, что сейчас в университете штата Северный Техас (США) разрабатывается пожаробезопасный азотный криоавтомобиль для работ на территории космодрома им. Кеннеди во Флориде. А в ближайшее время планируется создать криоавтомобиль (UNT Goals), позволяющий развивать скорость до 100 км/ч при дальности пробега до 240 км на одной заправке жидкого азота.

    Основное преимущество криоавтомобиля – его абсолютная экологическая чистота, поскольку он использует в качестве рабочего тела безвредный и химически нейтральный газ азот, являющийся основным компонентом нашей атмосферы (составляет 78% по массе и его запасы практически неограничены). Азот извлекается из атмосферы для ожижения и возвращается в атмосферу после завершения рабочего цикла в двигательной установке криоавтомобиля. При этом температура азота не превосходит температуры окружающей среды на любом из участков рабочего цикла, что исключает образование вредных окислов азота.

    Расчеты показывают, что при изотермическом рабочем цикле может быть получена механическая работа до 0,4 МДж на каждый килограмм жидкого азота (или около 100 Вт/ч на килограмм). Эта величина в несколько раз больше, чем у современных электрохимических аккумуляторов, применяемых в электромобилях, хотя и существенно уступает (приблизительно в 20 раз) энергоемкости ДВС. Однако если учесть относительно низкую стоимость 1 кг жидкого азота по сравнению со стоимостью 1 кг бензина (к примеру, в США жидкий азот в 10 раз дешевле) и вред, наносимый человеку и природе сжиганием углеводородного топлива, то использование криогенных источников энергии с пневмодвигателем уже сейчас является экономически оправданным.

    Необходимо также учесть, что криоавтомобиль является пожаробезопасным видом транспорта, а это может обусловить, кроме обычных, ряд его специфических применений – в шахтах, на пожароопасных предприятиях, в нефтегазовой и оборонной промышленности. Кроме того, такой автомобиль мог бы служить прекрасным, а главное безопасным тренажером для обучения вождению в школах, техникумах и вузах.

    Учитывая, что для производства жидкого азота необходима электроэнергия, а она может производиться на АЭС или ГЭС, использование такого типа аккумуляторов энергии для автомобилей делает их независимыми от ситуации на рынке нефтепродуктов.

    Следует отметить еще одно преимущество бортового криоаккумулятора – жидкого азота. Его наличие в автомобиле позволяет перейти к практическому применению высокотемпературных сверхпроводниковых устройств – электромоторов, электрогенераторов, магнитных подшипников, а также индукционных накопителей энергии (SMES). Это может резко повысить КПД двигательной установки и автомобиля в целом.

    В частности, по имеющимся сообщениям, некоторые немецкие фирмы уже сегодня разрабатывают магнитные сверхпроводниковые подшипники (трение в них полностью отсутствует) для современных автомобилей. Они состоят из пары высокотемпературный сверхпроводник – постоянный магнит и поддерживаются при криогенных температурах. Отличительной особенностью этих подшипников является возможность осуществления пространственной пассивной магнитной подвески без использования активных корректирующих элементов. Первые образцы таких подшипников уже созданы.

    Кроме пневмодвигателя с криоаккумулятором, возможны и прорабатываются еще два типа энергоустановок для экологически чистого автомобиля – скоростной маховик на магнитных сверхпроводниковых подшипниках и индукционный сверхпроводниковый накопитель с электромоторными приводами на колеса автомобиля. Оба типа установок существенным образом используют открытое в конце 80-х годов явление высокотемпературной сверхпроводимости, существующей при температурах жидкого азота.

    В перспективе эффективность новых криоавтомобилей предполагается повысить путем объединения двух типов двигателей – пневмодвигателя и инерционного маховика, используемого в качестве рекуператора механической энергии.

    Более низкая удельная энергоемкость криогенного пневмодвигателя по сравнению с двигателем внутреннего сгорания приводит к необходимости иметь на автомобиле большую массу рабочего тела (например, 200-400 кг) и более часто производить дозаправку в ходе эксплуатации. При этом скорость заправки может быть сопоставимой с таковой для бензина. Конечно, обслуживание криоавтомобилей потребует создания сети азотозаправочных станций, которые, однако, даже в густонаселенных городах не будут наносить экологического ущерба.

    Как показывает проведенный анализ, развитие экологически чистого автомобилестроения на базе криогенных технологий является перспективным и экономически оправданным направлением. Успешное применение криоавтомобилей позволит решить ряд серьезных экологических, энергетических и транспортных проблем Украины и других индустриально развитых государств.

    В настоящее время предполагается разрабатывать криоавтомобили для использования в густонаселенных районах городов в качестве маршрутных такси, небольших грузовых автомобилей, машин-холодильников, а также специальных машин для обслуживания шахт и взрывоопасных производств.

    В Украине разработкой первого образца криоавтомобиля занимается коллектив ученых и инженеров Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета (ХГАДТУ), ФТИНТ и ИПМаш НАН Украины. Работы ведутся в тесном сотрудничестве с учеными США. Сделаны первые шаги в создании нового типа экологически чистого транспорта. В октябре 2000 года в ХГАДТУ состоится международная научная конференция «Автомобильный транспорт и дорожное хозяйство на рубеже третьего тысячелетия», где несколько пленарных докладов посвящено данному направлению в автомобилестроении.

    Азот: что это такое и где он используется?

    Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

    • Компрессоры

    • Подготовка воздуха

    • Промышленные газы

    • Основная информация

    • Рекомендации

    Nitrogen

    Industrial Gases

    Basic Theory

    Compressed Air Wiki

    Compressed Air

    Знаете ли вы, что большая часть воздуха, которым мы дышим, состоит из азота? Кислород необходим для выживания, однако воздух на 78% состоит из азота, и всего лишь на 21% – из кислорода и незначительного количества других газов. Несмотря на то, что человеческий организм не использует этот азот, он очень полезен в различных направлениях промышленности. Проще говоря, существует неограниченный источник азота, доступный для использования, который позволяет вам производить собственный азот, а не приобретать его у различных поставщиков. Все, что вам нужно – это компрессор и генератор азота, который отделяет молекулы азота от молекул кислорода в сжатом воздухе. В результате вы получаете неограниченную, экономичную и безопасную подачу газа, доступную в любое время суток.  

    Что такое азот?

    Во-первых, это инертный газ. Он не имеет запаха, цвета и не поддерживает жизнь, однако он важен для роста растений и является ключевой добавкой в удобрениях. Его применение распространяется далеко за пределы садоводства. Азот обычно имеет жидкую или газообразную форму (однако также можно получить твердый азот). Жидкий азот используется в качестве хладагента, который способен быстро замораживать продукты и объекты медицинских исследований, а также возможно его применение для репродуктивных технологий. Для пояснения мы остановимся на газообразном азоте.

    Азот широко используется, главным образом, по причине того, что он не вступает в реакцию с другими газами, в отличие от кислорода, который является крайне реактивным. Из-за своего химического состава атомы азота требуют больше энергии для разрушения и взаимодействия с другими веществами. С другой стороны, молекулы кислорода легче разрываются, поэтому газ становится гораздо более реактивным. Газообразный азот обладает противоположными свойствами, обеспечивая, при необходимости, инертную среду.

    Генераторы азота обеспечивают преимущества практически для всех отраслей промышленности

    Отсутствие реактивной способности у азота является его самым важным качеством. В результате газ используется для предотвращения медленного и быстрого окисления. Электронная промышленность представляет собой прекрасный пример такого использования, поскольку при производстве печатных плат и других небольших компонентов может возникать медленное окисление в виде коррозии. Кроме того, медленное окисление характерно для производства продуктов питания и напитков, в этом случае азот используется для замещения или замены воздуха, чтобы лучше сохранить конечный продукт. Взрывы и пожары являются хорошим примером быстрого окисления, поскольку для их распространения требуется кислород. Удаление кислорода из резервуара с помощью азота уменьшает вероятность возникновения этих аварий.

    Собственное производство азота

    Если в системе необходимо использовать азот, то рекомендуется рассмотреть три основных способа получения газа. Первым является аренда резервуара с азотом на месте и подача газа, вторым – использование газообразного азота, поставляемого в баллонах под высоким давлением. Третьим способом является производство собственного азота с использованием сжатого воздуха. Покупка или аренда азота может оказаться очень неудобной, неэффективной и дорогостоящей, поскольку приходится иметь дело со сторонним поставщиком. По этим причинам многие компании отказались от аренды и приняли решение производить свой собственный азот с возможностью контроля количества, чистоты и давления для требуемого применения. Дополнительные преимущества включают стабильную стоимость, отсутствие транспортных расходов или задержек, устранение опасностей, связанных с криогенным хранением, и исключение отходов, вызванных потерями от испарения или возврата баллонов под высоким давлением, которые никогда не опустошаются полностью. Существует два типа генераторов азота: мембранные генераторы азота, а также генераторы азота, использующие технологию PSA (метод короткоцикловой адсорбции), которые обеспечивают очень высокую степень чистоты – 99,999% или 10 PPM (частей на миллион) и даже выше. Узнайте больше о последнем варианте здесь.

    Какие варианты практического применения газообразного азота существуют?

    Поскольку азот является инертным газом, он подходит для широкого спектра применений во многих отраслях промышленности. Следует отметить, что для разных областей применения могут потребоваться разные уровни чистоты. Несмотря на то, что для некоторых областей применения может потребоваться исключительно чистый азот, например, в пищевой промышленности или фармацевтическом секторе, этот газ может иметь меньшую степень чистоты в других областях, таких как предотвращение пожаров. 

    Взгляните на некоторые типичные промышленные применения газообразного азота ниже.

     

    Нефтегазовая отрасль

    Нефтегазовая отрасль

    Электроника

    Электроника

    Упаковка продуктов питания и напитков

    Упаковка продуктов питания и напитков

    Лаборатории

    Лаборатории

    Предотвращение пожара

    Предотвращение пожара

    Фармацевтика

    Фармацевтика

    Судостроение и судоходство

    Судостроение и судоходство

    Основные сферы применения

    Основные сферы применения

    Другие статьи по этой теме

    Read more

    What is Compressed Air?

    Compressed air is all around us, but what is it exactly? Let us introduce you to the world of compressed air and the basic workings of a compressor.

    Read more

    Compressed Air Applications: Where is compressed air used?

    Compressed air is all around us, but where is it used exactly? Discover the different ways compressed air is used and how it impacts our everyday lives.

    Read more

    Гибридное будущее: Михаил Гордин о тенденциях развития авиационных двигателей (интервью)

    1 Сентября 2021

    В рамках Международного авиакосмического салона МАКС-2021 Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского») показал несколько перспективных разработок, посвященных гибридным (ГСУ) и электрическим силовым установкам. Самой впечатляющей стала летающая лаборатория Як-40 с ГСУ на основе электродвигателя на высокотемпературных сверхпроводниках, которая во второй день работы авиасалона совершила демонстрационный полёт. На стенде института был представлен макет сверхмощной ГСУ, а на статической стоянке – полностью электрический двухместный самолёт «Сигма-4Э».

    О тенденциях развития авиационных двигателей, о высокотемпературных сверхпроводниках и их преимуществах в интервью «Авиации России» рассказал генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин.

    – Михаил Валерьевич, расскажите, пожалуйста, когда ЦИАМ начал заниматься тематикой ГСУ, какой научно-технический задел был использован или пришлось всё полностью разрабатывать с нуля?


    – Заниматься этой тематикой ЦИАМ начал с конца 2008 года. Первоначально нами было разработано четыре БПЛА на водородных топливных элементах. Сначала – зарубежных, а семь лет назад, в июле 2014 года, мы впервые подняли в небо беспилотник на топливных элементах отечественного производства. Они были разработаны Институтом проблем химической физики РАН по техническому заданию ЦИАМ. В те же годы проводились первые расчётные исследования по перспективным проектам. В частности, была выполнена большая работа по оценке эффективности применения различных типов гибридных и электрических силовых установок для гражданских вертолётов.

    В 2017 году стартовала первая целенаправленная работа по формированию научно-технического задела в области ГСУ, и ЦИАМ был выбран её головным исполнителем. В том же году в институте создали тематический отдел, специалисты которого сосредоточились на оценке эффективности технологий ГСУ для различных типов летательных аппаратов, разработке математических моделей отдельных элементов и совершенствовании экспериментальной базы для их исследований, разработке и создании первых экспериментальных образцов.

    До начала работ нами был проведён комплексный анализ мирового опыта, проблемных мест и критических технологий. Такой анализ мы делаем регулярно, чтобы быть в курсе мировых тенденций. И параллельно мы провели тщательный отбор соисполнителей для последующих работ.

    – Для многих выражение «высокотемпературные сверхпроводники» звучит впечатляюще и одновременно загадочно, непонятно, что это за технология и почему высокотемпературные. Не могли бы вы рассказать, почему сверхпроводимость легла в основу гибридной силовой установки? Почему нельзя было применить обыкновенный мощный электродвигатель?


    – Сверхпроводник – это материал, в котором при охлаждении до криогенных температур практически полностью исчезает электрическое сопротивление. Низкотемпературные сверхпроводники работают при температурах жидкого гелия, т.е. меньше 4К (-269°С). Высокотемпературные сверхпроводники работают при больших температурах, вплоть до температуры кипения жидкого азота в нормальных условиях (77К или -196°С). Именно отсутствие электрического сопротивления позволяет сделать электрическую машину очень компактной и лёгкой, добиться КПД порядка 99%.


    Мы сейчас работаем с жидким азотом, но при температуре кипения жидкого водорода (20К или -253°С) максимальный удельный ток сверхпроводника вырастет в разы и составит 5000 А/мм² и более. Столь высокий показатель удельного тока позволяет кратно увеличить мощность электродвигателя и генератора при сохранении прежних габаритов и массы. Так, генератор при охлаждении жидким азотом выдаёт мощность 800 кВт, а при переходе на жидкий водород будет выдавать 2,5 МВт. Аналогично, мощность электрического двигателя вырастет с 500 кВт до 1,5 МВт – практически втрое.


    И водород, в отличие от азота, можно будет использовать не только для охлаждения электродвигателя и генератора, но и в качестве топлива. Это позволит увеличить экономичность двигателя и сократить объём выбросов СО2 до нулевых показателей.


    – Михаил Валерьевич, при всех плюсах гибридной силовой установки, нельзя не заметить и явные минусы – необходимость тяжёлых аккумуляторов, жидкий азот (или водород) для охлаждения электродвигателя. С аккумуляторами всё понятно: существующие сегодня технологии пока не позволяют изготовить ёмкие, компактные и лёгкие аккумуляторы, но жидкий азот – это агрессивная среда. Как обеспечивается безопасность экипажа, обслуживающего персонала и самолёта в целом от возможных протечек этого газа?


    – В схеме ГСУ, представленной на Як-40ЛЛ, мы вынесли бак с азотом за пределы герметичного корпуса самолёта, чтобы сделать его обслуживание максимально безопасным. Что касается водорода, он имеет критически низкую молярную массу, из-за чего в случае утечки очень быстро улетучивается и не образует опасной концентрации. Если отойти немного в сторону от авиации, то на всех мощных электростанциях водород используется для охлаждения электрических генераторов – речь идёт уже о сотнях мегаватт. Главное – это соблюдение правил технической безопасности, оно актуально для любого типа топлива – авиакеросина, бензина, природного газа.


    – Как работает ГСУ в полёте? Каков цикл работы турбовального двигателя – он включен постоянно или только периодически, чтобы подзарядить блок аккумуляторных батарей, которые уже запитывают электродвигатель?


    – Гибридные силовые установки могут быть построены по параллельной и последовательной схемам. При параллельной схеме на валу теплового двигателя расположена обратимая электромашина, которая работает либо как мотор, создавая дополнительную мощность на валу при взлёте и наборе высоты, либо как генератор, отбирая мощность для зарядки аккумуляторов. При последовательной схеме питание одного или нескольких электромоторов осуществляется одновременно от блока аккумуляторных батарей и от электрического генератора, вращаемого тепловым двигателем. Оба источника выдают энергию в режимах взлёта и набора высоты, когда требуется большая мощность. На крейсерском режиме тепловой двигатель даёт энергию на электродвигатель и может дополнительно заряжать аккумуляторы. В случае отказа теплового двигателя заряда аккумуляторных батарей хватит для совершения экстренной посадки воздушного судна.


    – Где в мире, кроме России, идут разработки подобных ГСУ? Насколько они продвинулись вперед?


    – Программы, посвящённые гибридизации, есть в активе у всех ведущих разработчиков и производителей авиационной техники. Среди них – Airbus, Boeing, NASA, Rolls-Royce, Safran и другие. Стоит также отметить большое количество стартапов и особый интерес со стороны автопроизводителей.


    Россия достигла однозначного первенства именно в применении сверхпроводимости. Его удалось добиться за счёт тесной кооперации между ведущими научными институтами и высокотехнологичными предприятиями-разработчиками. Координатором выступает НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского». Каждый из институтов, входящих в НИЦ, вносит свой вклад в создание перспективного электрического самолёта в рамках своих основных компетенций: ЦИАМ – головной исполнитель проекта по разработке демонстратора ГСУ, ЦАГИ отвечает за облики летательного аппарата, ГосНИИАС – за бортовые системы, СибНИА – за испытания демонстраторов в составе летающих лабораторий.


    Компания «СуперОкс» разработала обмотку из сверхпроводников для электродвигателя. Коллеги из УГАТУ совместно с ЦИАМ создали компактный и мощный генератор на 400 кВт.


    Финансирование проектов осуществлялось Фондом перспективных исследований и Минпромторгом России.


    – ЦИАМ участвует в разработке полностью сверхпроводящей ГСУ мощностью 2500 кВт, где в качестве топлива и хладоагента будет применён жидкий водород. На каком этапе работ вы сейчас находитесь? Когда планируется создать работающий демонстратор этой силовой установки?


    – В проекте создания сверхмощной ГСУ на основе модернизированного турбовального двигателя ВК-2500 нами уже выполнен ряд наработок, а начало работ запланировано на 2022 год. Пойдём по уже отработанной схеме: создание наземного демонстратора, который пройдёт через комплекс испытаний на стендах, затем установка на летающую лабораторию для прохождения наземных экспериментов и последующая подготовка к выполнению первых полётов. С учётом сложности инженерных задач весь проект рассчитан на период до пяти лет.


    – В электрическом контуре этой ГСУ будут применены топливные элементы. Какова их роль и почему в них нет необходимости в демонстраторе на Як-40ЛЛ?


    – В схеме ГСУ с жидким водородом будут применены два источника энергии – топливные элементы и электрический генератор, вращаемый турбовальным газотурбинным двигателем. Топливный элемент имеет высокий КПД практически во всем диапазоне режимов работы, но его удельная масса в разы больше, чем у газотурбинного двигателя. По этой причине он не годится в качестве основного источника энергии и будет использоваться только в тех режимах, когда требуется дополнительная мощность.


    В демонстраторе технологий на жидком азоте топливного элемента нет, так как у проекта иные задачи, которые не предполагали его создания и применения.


    – В качестве двигателя в этой ГСУ будет применен турбовальный ВК-2500. Насколько трудоёмкая работа с точки зрения конструктора при перепроектировании двигателя с керосина на жидкий водород, какие узлы требуют пересмотра? Будет ли в этой ОКР использоваться задел, полученный ещё в СССР в ходе работ по двигателю НК-88 для Ту-155?


    – Безусловно, нами будет использован научно-технический задел по советским проектам использования жидкого водорода в качестве авиатоплива. ЦИАМ принимал в них самое непосредственное участие. Замечу, что этот проект был первым и пока остаётся единственным в своем роде. В 1988 году при научно-технической поддержке ЦИАМ был создан двигатель НК-88, работающий на жидком водороде, совершён комплекс полётов летающей лаборатории Ту-155 с этим двигателем. Этот опыт пока никто в мире не смог повторить.


    Что касается конструкторских работ, изменения будут внесены в систему автоматического управления двигателя, топливную систему и камеру сгорания. Работа предстоит сложная, но понимание, как её выполнить, есть.


    – Сейчас на Як-40ЛЛ установлен электромотор мощностью 500 кВт, мощность ГСУ на жидком водороде будет 2500 кВт. Ведутся ли у нас в России хотя бы предварительные проработки самолётов, которые в будущем могли бы получить подобные гибридные силовые установки? Будут ли у этих ЛА какие-либо принципиальные отличия от существующих сегодня винтомоторных самолётов?


    – Освоение технологий ГСУ открывает возможности для создания новых обликов летательных аппаратов. Речь может идти как о классических схемах самолётов, так и о принципиально новой архитектуре летательных аппаратов – мультироторного типа, конвертопланах с вертикальным или ультракоротким взлётом и посадкой и др. Это ещё одна из причин, почему разработка таких силовых установок стала тенденцией развития авиации не только в России, но и во всем мире.


    В настоящее время ЦИАМ в кооперации с организациями, входящими в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», реализует научно-исследовательскую работу по формированию обликов и оценке эффективности региональных и ближнемагистральных самолётов с ГСУ, в том числе и на водороде.


    – Расскажите, пожалуйста, о программе лётных испытаний экспериментального Як-40 с демонстратором ГСУ. Где они будут проходить и сколько продлятся, что Вы от них ожидаете? Какие цели и задачи стоят перед ЦИАМ?


    – Основной комплекс лётных испытаний проводится в Новосибирске в СибНИА им. С.А. Чаплыгина. Этим летом часть взлётно-посадочной полосы была на ремонте, поэтому мы приняли решение совершить перелёт в ЛИИ им. Громова для продолжения части испытаний и участия в МАКС. Сейчас Як-40ЛЛ уже вернулся в Новосибирск и готовится к очередным лётным испытаниям. Они будут включать отработку режимов работы силовой установки на различных высотах и скоростях полёта. Этот этап продлится до начала следующего года.


    – А как велась подготовка к первому полёту, какие доработки были выполнены после наземных испытаний в Новосибирске зимой этого года? Когда и как был доставлен Як-40ЛЛ в Жуковский?


    – Одной из самых заметных «предполётных» доработок стала замена винта самолёта. Ранее использовался временный 6-лопастной винт с фиксированным шагом. Его установка была предусмотрена только программой наземных испытаний, так как полёты на таком винте невозможны. В настоящий момент на летающую лабораторию установлен 3-лопастной винт изменяемого шага с возможностью флюгирования. Новый винт ГСУ можно было увидеть в действии во время демонстрационного полета на МАКС-2021.


    Летающая лаборатория Як-40ЛЛ совершила самостоятельный перелёт из Новосибирска в Жуковский и обратно на двух своих турбореактивных двигателях.

    – Что последует в дальнейшем по окончании лётных испытаний? Когда вы планируете перейти от демонстратора гибридной СУ к готовому законченному изделию?


    – В настоящий момент разработка находится на стадии научно-исследовательской работы, коммерческий интерес непосредственно со стороны эксплуатантов появится позже. Производство ГСУ с последующей установкой на самолёты – это будущая задача для отечественных конструкторских бюро.


    – Можно ли говорить, что с появлением серийных «электросамолётов» с ГСУ винтовую авиацию ожидает ренессанс? Когда, по вашим оценкам, это может произойти?


    – Да, это так. На первом этапе мы рассчитываем на то, что технологии ГСУ будут использоваться в малой авиации, самолётах местных воздушных линий, а затем настанет очередь региональных воздушных судов. В более далёкой перспективе возможности использования ГСУ смогут быть реализованы для магистральных самолётов. Будут ли использоваться в этом случае винты, вентиляторы или реактивная тяга – вопрос пока открытый и является темой наших совместных исследований с ЦАГИ.


    – Михаил Валерьевич, спасибо за интересное и обстоятельное интервью!


    Андрей Величко

    для сайта «Авиации России»


    Источник

    Крутая тачка, часть третья

    Крутая тачка, часть третья

    Почему
    Автомобили с жидким азотом лучше, чем электромобили

    Пока же электромобили, работающие от свинцово-кислотных аккумуляторов, являются единственными
    относительно доступные и легкодоступные автомобили с нулевым уровнем выбросов на
    рынок. Несмотря на то, что они считаются самыми экологически чистыми.
    альтернатива дыму, бензиновые автомобили, электромобили предлагают
    хронически плохая работа и создают проблемы с загрязнением и безопасностью их
    собственные, утверждают исследователи UW.


    General Motors’ EV1
    электромобиль продается в Южной Калифорнии и некоторых частях
    Аризона.


    Свинцово-кислотные аккумуляторы, которые используются в General Motors EV1.
    электромобиль, имеют ограниченный пробег в 70 миль и работают анемично, если вообще работают,
    в холодную погоду. Фактически, GM предлагает EV1 только в солнечном климате, таком как
    Аризона и южная Калифорния.

    Использование свинцово-кислотных аккумуляторов в электромобилях также грозит
    загрязнение металлом. Аккумуляторы для одного электромобиля требуют около 1000 фунтов стерлингов.
    свинца, поэтому распространение электромобилей, использующих свинцово-кислотные аккумуляторы,
    значительно увеличить спрос на ядовитый тяжелый металл, говорит Витт, один из
    аспиранты в команде LN2000. Чем выше спрос на свинец, добавляет он,
    тем больше угроза загрязнения при добыче, выплавке, транспортировке, использовании
    и утилизировать его.

    Более новые никель-металлогидридные и литий-ионные аккумуляторы обеспечивают большую дальность действия и
    производительность, но они непомерно дороги и потенциально опасны. В качестве
    количество накопленной энергии в этих батареях увеличивается, объясняет Герцберг,
    они становятся более нестабильными и могут взорваться в случае аварии.

    «Очевидно, что при разработке любого нового продукта у вас возникают новые экологические проблемы».
    возражает Богданов, «но это старые аргументы, которые на самом деле не делаются
    больше. Электромобили, независимо от того, какой аккумулятор вы используете, лучше
    чем автомобили с бензиновым двигателем» 9.0003

    Герцберг не так уверен.

    «Безопасные батареи — это экологический беспорядок, и они никуда не денутся», — говорит он.
    «Те, которые могут куда-то пойти, невероятно дороги и довольно опасны.
    Вам придется очень постараться, чтобы навредить себе транспортным средством с жидким азотом.
    Жидкий азот не горюч, не вызывает коррозии и не токсичен. Просто холодно.»

    По иронии судьбы, говорит Герцберг, именно холод остановил
    предыдущие попытки разработать транспортное средство с жидким азотом. Исследователи знали
    десятилетиями это давление создавалось при превращении жидкого азота в газ.
    мог привести машину в движение. Но группа UW первой разработала теплообменник
    система, которая не замерзает при контакте с жидким азотом.


    Внутри LN2000,
    жидкий азот поступает из бака-накопителя в теплообменник. Как это
    расширяется, повышается давление воздуха. Газ приводит в действие поршни, соединенные с коленчатым валом.
    в воздушном двигателе, который приводит в движение автомобиль. Иллюстрация Шона Огла.


    Теплообменник LN2000 всасывает жидкий азот из изолированного топливного бака.
    через серию алюминиевых змеевиков и специально разработанных труб. Двигатель
    отработанный и наружный воздух циркулируют вокруг змеевиков и труб, чтобы постепенно
    подогреть азот от жидкости с температурой минус 320 F до газа с температурой окружающей среды.

    «Теплообменник подобен радиатору автомобиля, но действует наоборот.
    способом, — объясняет Брукнер. — Вместо того, чтобы использовать воздух для охлаждения воды, он использует воздух для
    кипячение жидкого азота в газообразный азот.»

    Превращение жидкости в газ увеличивает объем азота в 700 раз.
    создание достаточного давления, чтобы вращать пневматический двигатель, во многом похожее на давление от
    сжигание бензина приводит в действие двигатель внутреннего сгорания.

    Имея 360 000 долларов США в Департаменте
    Энергетический грант, исследователи и студенты UW построили прототип LN2000
    из переделанного почтового грузовика Grumman Kubvan. Помимо наклеек Husky,
    Автомобиль внешне очень похож на любой другой почтовый грузовик. Но открой
    назад, и можно найти изолированные резервуары, трубопроводы, шланги и манометры, более подходящие для
    исследовательская лаборатория, чем автомобиль. Под капотом 15-сильный атмосферник.
    двигатель, первоначально предназначенный для привода лебедки для подъема якоря корабля. А также
    вместо создания шлейфов грязного выхлопа LN2000 выбрасывает холодный азот.
    газ, который замораживает водяной пар в воздухе, образуя небольшие облака позади
    средство передвижения.

    В то время как зависимость двигателей внутреннего сгорания от невозобновляемых видов топлива
    побудило автомобильных инженеров сделать автомобильные двигатели более эффективными на протяжении многих лет,
    воздушные двигатели имели роскошь оставаться невероятно неэффективными. Как результат,
    двигатель, использованный в прототипе LN2000, придает потреблению бензина новое значение.
    потребляя около пяти галлонов азотного топлива на милю. Плюс он собирает топ
    скорость всего 22 мили в час. и с пыхтением трудолюбиво взбирается на холмы.

    «Этот двигатель работает менее чем на 20 процентов от КПД, который, как мы думаем,
    возможно, что снижает мощность, производительность и экономию топлива», — объясняет Джон
    Уильямс, бывший аспирант, работавший над проектом LN2000 для своей
    дипломная работа. «Мы знаем, что можем добиться большего».

    Следующие шаги в исследованиях автомобилей с жидким азотом
    LN2000 Главная
    Страница

    Отправьте письмо в редакцию по адресу [email protected].

    Автомобиль UW с жидким азотом может остановить электромобили на морозе

    Эйб Херцберг хочет отказаться от электромобилей. Вышедший на пенсию профессор аэронавтики и астронавтики Университета Вашингтона закатывает глаза от ажиотажа вокруг этих предполагаемых транспортных средств будущего, потому что, по его словам, у них столько же проблем с безопасностью и защитой окружающей среды, как и у автомобилей с бензиновым двигателем, но с меньшими характеристиками.

    Надеясь остановить распространение электромобилей, Герцберг и его коллеги решили создать лучшую альтернативу бабушкиному пожирающему бензин Гремлину. Вдохновленные мультфильмом Лил Абнер, изображающим автомобиль, работающий на смоге, исследователи UW изобрели автомобиль на жидком азоте, который не производит вредных выбросов. В качестве бонуса производство жидкого азота удаляет загрязняющие вещества из воздуха.

    «Если вы собираетесь говорить о действительно экологически чистом автомобиле, вам нужно сделать что-то отличное от бензинового или электрического», — объясняет Герцберг. «Мы считаем, что транспортное средство с жидким азотом может соответствовать производительности и запасу хода электромобиля, оставаясь при этом доступным и простым в обслуживании и эксплуатации. И с экологической точки зрения это сбывшаяся мечта».

    Транспортное средство UW, получившее название LN2000, работает подобно паровому двигателю, за исключением того, что оно приводится в движение за счет испарения очень холодного жидкого азота вместо пара из кипящей воды. Пары азота приводят в движение воздушный двигатель, приводящий в движение автомобиль, а затем выходят из выхлопной трубы. По словам Герцберга, поскольку атмосфера уже на 78 процентов состоит из азота, воздействие на окружающую среду транспортных средств LN2000 — даже миллионов таких автомобилей — будет практически незаметным.

    Что действительно волнует этого ветерана-исследователя, так это возможность производства жидкого азота действительно уменьшить загрязнение воздуха. Чтобы производить жидкий азот, объясняет Герцберг, завод просто пропускает воздух через большую систему охлаждения и собирает жидкий азот по мере его конденсации. При этом загрязняющие вещества, такие как двуокись углерода и двуокись серы, также удаляются из воздуха и могут быть утилизированы безопасным образом. Одним из вариантов является закачка загрязняющих веществ в истощенные нефтяные и газовые скважины или в глубокие океанские глубины, где они вряд ли вернутся в атмосферу и вызовут экологический хаос.

    Снаружи LN2000, работающий на жидком азоте, представляет собой кузов старого почтового грузовика Grumman Kubvan.

    Ископаемое топливо, скорее всего, будет сжигаться для питания холодильной установки. Но выхлопы этих заводов будут улавливаться для использования в качестве сырья для жидкого азота, поэтому загрязняющие вещества не будут выбрасываться в атмосферу.

    «Мы не пытаемся обещать экологически чистый обед», — предупреждает профессор Адам Брукнер, который работает с Герцбергом в команде LN2000 вместе с профессором Томом Мэттиком, научным сотрудником Карлом Ноуленом и аспирантами Питером Виттом и Хелен ДеПари. «Мы просто пытаемся указать на значительные потенциальные экологические преимущества автомобильных двигателей с жидким азотом. По сравнению с другими предположительно экологически чистыми автомобильными силовыми установками, такими как электромобили, мы считаем, что наш подход выглядит довольно хорошо».

    Компания Hertzberg реализовала проект LN2000 отчасти для того, чтобы замедлить популярность электромобилей, поддерживаемую законами Калифорнии и других стран, которые требуют, чтобы 10 процентов всех автомобилей, проданных к 2003 году, были автомобилями с нулевым уровнем выбросов. Законы призваны уменьшить загрязнение воздуха, которое винят в глобальном потеплении, а также в некоторых проблемах со здоровьем. По данным Округа управления качеством воздуха Южного побережья в Лос-Анджелесе, респираторные заболевания и другие заболевания, связанные со смогом, приводят к преждевременной смерти 1600 человек в год только в Южной Калифорнии.

    В соответствии с новыми законами ожидается, что к 2003 году ежегодные продажи автомобилей с нулевым уровнем выбросов превысят 200 000 в Калифорнии и 500 000 по всей стране. Чтобы удовлетворить этот спрос, правительство и Совет автомобильных исследований США, консорциум трех американских автопроизводителей , создали Партнерство для нового поколения транспортных средств, чтобы стимулировать исследования и разработки альтернативных автомобильных технологий.

    Партнерство, основанное в 1993 году, поставило перед собой долгосрочную цель разработать автомобили, которые обеспечат в три раза более высокую топливную экономичность и будут стоить не больше, чем современные семейные седаны среднего размера, такие как Chrysler Concorde, Ford Taurus или Chevrolet. Люмина. Это новое поколение транспортных средств также должно поддерживать стандарты производительности, размера и полезности современных автомобилей и соответствовать всем обязательным требованиям безопасности и выбросов, говорится в руководящих принципах партнерства.

    «Мы рассматриваем множество различных технологий и множество различных альтернативных видов топлива, но, насколько мне известно, никто здесь не рассматривал жидкий азот», — говорит Крис Терри, представитель автомобильного консорциума. «Звучит очень интересно».

    После изучения альтернатив, начиная от маховиков и заканчивая топливными элементами, исследователи консорциума возвращаются к более традиционным технологиям, таким как дизельные двигатели нового поколения и гибридные электромобили. По словам Терри, это необходимо для достижения цели партнерства по выпуску концепт-каров к 2000 г. и прототипов к 2004 г.

    Майк Богданофф, специалист по развитию технологий в округе управления качеством воздуха Южного побережья, считает, что в долгосрочной перспективе топливные элементы являются наиболее многообещающими из всех технологий транспортных средств с нулевым уровнем выбросов, чтобы соответствовать производительности и диапазону современных бензиновых двигателей. .

    Топливные элементы вырабатывают электричество непосредственно в результате химической реакции между водородом и кислородом, запускаемой платиновым катализатором. Химическая реакция происходит при температуре окружающей среды практически без выбросов. Основным побочным продуктом является вода. Топливные элементы также в два раза эффективнее бензиновых двигателей при использовании водорода в качестве топлива. К сожалению, не существует инфраструктуры для распределения водорода для заправки. И хотя разрыв сокращается, топливные элементы остаются в семь-десять раз дороже, чем обычные силовые агрегаты.

    «До автомобиля на топливных элементах осталось, наверное, 10 лет, — говорит Богданофф. «Технологии есть. Теперь самое сложное — снизить стоимость».

    В то же время электромобили, работающие от свинцово-кислотных аккумуляторов, являются единственными относительно доступными и доступными автомобилями с нулевым уровнем выбросов на рынке. Несмотря на свою репутацию наиболее экологически чистой альтернативы автомобилям с бензиновым двигателем, изрыгающим смог, электрические автомобили имеют хронически плохую производительность и создают собственные проблемы с загрязнением и безопасностью, утверждают исследователи Университета Вашингтона.

    Свинцово-кислотные аккумуляторы, которые используются в электромобиле General Motors EV1, имеют ограниченный запас хода в 70 миль и работают анемично, если вообще работают в холодную погоду. Фактически, GM предлагает EV1 только в солнечном климате, таком как Аризона и южная Калифорния.

    Использование свинцово-кислотных аккумуляторов в электромобилях также грозит увеличением загрязнения тяжелыми металлами. Батареи для одного электромобиля требуют около 1000 фунтов свинца, поэтому распространение электромобилей, использующих свинцово-кислотные батареи, значительно увеличит спрос на ядовитый тяжелый металл, говорит Витт, один из аспирантов команды LN2000. Он добавляет, что чем больше спрос на свинец, тем больше угроза загрязнения при его добыче, выплавке, транспортировке, использовании и утилизации.

    LN2000 заправляется жидким азотом из бака за пределами инженерного здания UW. Ученые говорят, что обычная заправочная станция может быть легко преобразована для доставки жидкого азота.

    Более новые никель-металлогидридные и литий-ионные аккумуляторы обеспечивают большую дальность действия и производительность, но они чрезмерно дороги и потенциально опасны. Герцберг объясняет, что по мере увеличения запаса энергии в этих батареях они становятся более нестабильными и могут взорваться в случае аварии.

    «Очевидно, что при разработке любого нового продукта возникают новые экологические проблемы, — возражает Богданофф, — но это старые аргументы, которые на самом деле больше не используются. Электромобили, независимо от того, какой аккумулятор вы используете, лучше, чем автомобили с бензиновым двигателем».

    Герцберг не так уверен.

    «Безопасные батареи — это экологический беспорядок, и они никуда не денутся», — говорит он. «Те, которые могут куда-то пойти, невероятно дороги и довольно опасны. Вам придется очень много работать, чтобы навредить себе транспортным средством с жидким азотом. Жидкий азот не горюч, не вызывает коррозии и не токсичен. Просто холодно».

    По иронии судьбы, по словам Герцберга, низкая температура — это именно то, что затормозило предыдущие попытки разработать транспортное средство на жидком азоте. Исследователи уже несколько десятилетий знают, что давление, возникающее при преобразовании жидкого азота в газ, может привести в движение автомобиль. Но группа UW первой разработала систему теплообменника, которая не замерзает под воздействием жидкого азота.

    Теплообменник LN2000 всасывает жидкий азот из изолированного топливного бака через ряд змеевиков из алюминиевых труб и специально разработанных труб. Выхлоп двигателя и наружный воздух циркулируют вокруг змеевиков и труб, чтобы постепенно нагревать азот от жидкости с температурой минус 320 F до газа с температурой окружающей среды.

    «Теплообменник похож на радиатор автомобиля, но действует противоположным образом», — объясняет Брукнер. «Вместо того, чтобы использовать воздух для охлаждения воды, он использует воздух для кипячения жидкого азота в газообразный азот».

    Преобразование жидкости в газ увеличивает объем азота в 700 раз, создавая давление, достаточное для вращения пневматического двигателя, подобно тому, как давление горящего бензина приводит в движение двигатель внутреннего сгорания.

    Благодаря гранту Министерства энергетики США в размере 360 000 долларов США исследователи и студенты Вашингтонского университета построили прототип LN2000 из переделанного почтового грузовика Grumman Kubvan. Если не считать наклеек Husky, снаружи автомобиль очень похож на любой другой почтовый грузовик. Но откройте заднюю часть, и вы обнаружите изолированные баки, трубопроводы, шланги и датчики, более подходящие для исследовательской лаборатории, чем для автомобиля. Под капотом находится пневматический двигатель мощностью 15 лошадиных сил, изначально разработанный для лебедки для подъема судовых якорей. И вместо того, чтобы создавать шлейфы грязных выхлопных газов, LN2000 выделяет холодный газообразный азот, который замораживает водяной пар в воздухе, образуя небольшие облака позади автомобиля.

    В то время как зависимость двигателей внутреннего сгорания от невозобновляемых видов топлива побудила автомобильных инженеров на протяжении многих лет делать автомобильные двигатели более эффективными, воздушные двигатели имели роскошь оставаться сказочно неэффективными. В результате двигатель, использованный в прототипе LN2000, придает потреблению бензина новое значение, потребляя около пяти галлонов азотного топлива на милю. Кроме того, он развивает максимальную скорость всего 22 мили в час. и с пыхтением трудолюбиво взбирается на холмы.

    «Этот двигатель работает менее чем на 20 процентов от возможного, как мы думаем, КПД, что снижает мощность, производительность и экономию топлива», — объясняет Джон Уильямс, бывший аспирант, который работал над проектом LN2000 для своей магистерской диссертации. «Мы знаем, что можем лучше».

    Компания Hertzberg ищет дополнительный грант для разработки более эффективного двигателя, способного развивать максимальную скорость до 60 миль в час. и от двух до трех миль на галлон в оптимально спроектированном автомобиле. Это позволило бы LN2000, используя бак на 100 галлонов, соответствовать среднему диапазону для автомобилей с газовым двигателем в 250 миль между заправками. Каким бы большим ни казался 100-галлонный бак, Уильямс говорит, что он все равно будет весить меньше и занимать меньше места, чем батареи, используемые в электромобилях.

    Транспортное средство с жидким азотом также может быть более экономичным в эксплуатации, чем электромобили, считают исследователи Университета Вашингтона. Предполагая, что цена жидкого азота массового производства составляет 10 центов за галлон, они предсказывают, что LN2000 будет стоить около 4 центов за милю по сравнению с предполагаемой стоимостью вождения электромобилей в 7 центов за милю (включая стоимость замена батареи каждые два-три года).

    Еще одно преимущество, которое Герцберг видит в автомобилях с жидким азотом, заключается в том, что они не требуют новой инфраструктуры для массового использования. Современные заправочные станции можно легко переоборудовать для заправки жидким азотом вместо бензина. И пользователи смогут заправиться за считанные минуты, а не за 4-6 часов, необходимых для полной перезарядки аккумулятора электромобиля.

    «Более того, любой механик с гаечным ключом и паяльником сможет починить одну из этих машин», — говорит Герцберг. «Мы намеренно не использовали никаких экзотических или дорогих технологий, чтобы их было легко обслуживать и ремонтировать».

    Несмотря на потенциальные преимущества автомобилей с жидким азотом, исследователи Университета Вашингтона понимают, что будет сложно привлечь интерес автомобильной промышленности и общественности, влюбленной в автомобили, потребляющие бензин, и с осторожностью воспринимающей электрические нарушители даже после многих лет ажиотажа. Но Герцберга это не остановило.

    «Это стало для меня чем-то вроде Святого Грааля, потому что это правильно», — говорит он. «Это автомобиль, который будет работать с окружающей средой, а не против нее. Я не ожидал никаких проблем с доказательством того, что транспортное средство с жидким азотом может работать. Я ожидаю проблем с продажей идеи».

    Но что за небольшой маркетинг для парня, который уже воплотил причудливый мультфильм в реальность?

    Эйб Херцберг

    Среди инженеров Вашингтонского университета и всей страны Эйб Херцберг известен как «Человек идей».

    Самолеты с лазерным двигателем, удобрения из воздуха и, совсем недавно, транспортное средство на жидком азоте — вот некоторые из концепций, которые, как он доказал, будут работать, даже если они не подожгли корпоративную Америку — пока.

    Его изобретение химической ударной трубки в начале 19 векаС другой стороны, 50-е годы повлияли на многообещающую космическую программу НАСА и до сих пор широко используются в исследовательских лабораториях.

    «Эйб всегда придумывает что-то новое, жизнеспособное оно или нет», — говорит Адам Брукнер, коллега-профессор кафедры аэронавтики и астронавтики Университета Вашингтона и один из многих исследователей, которые построили успешную карьеру, отчасти опираясь на идеи Герцберга. «Когда мой консультант в аспирантуре узнал, что я собираюсь приехать сюда, чтобы работать с Эйбом, он предупредил меня, что я буду погряз в идеях, многие из которых не оправдаются, но есть и настоящие жемчужины. Он был прав.»

    Но иметь смелые идеи — это еще не все, что нужно, — говорит 75-летний Герцберг, который вышел на пенсию в 1993 году, но до сих пор почти каждый день приезжает в кампус, чтобы следить за своими текущими исследовательскими проектами.

    «Новые идеи разрушают предубеждения, поэтому вас не всегда ценят», — говорит он. «Для моих врагов я грубый оппортунист. Для моих друзей я человек с отличными идеями. Я думаю, что могу видеть очевидное немного раньше некоторых людей, и я использовал это как единственный инструмент, который у меня действительно есть».

    Когда полиомиелит и ожесточенная вражда с его советником помешали ему получить докторскую степень в Корнелле в конце 19В 40-е годы Герцберг сказал, что он был вынужден развивать и упорно преследовать свои собственные идеи, чтобы добиться успеха в академических кругах.

    Проработав шестнадцать лет инженером и директором Корнеллской авиационной лаборатории и заняв место в инженерных кругах, Герцберг в 1966 году пришел в Университет Вашингтона, чтобы возглавить зарождавшуюся Программу аэрокосмических и энергетических исследований. Он стал организатором исследований, помогая обеспечить финансирование Лаборатории аэрокосмических исследований площадью 40 000 квадратных футов и десятки грантов, в том числе самый продолжительный грант НАСА, когда-либо присуждаемый университету.

    На протяжении многих лет Герцберг также зарабатывал репутацию индивидуалиста — например, нарушая правила кампуса, куря сигары во время чтения лекций — и как суровый надзиратель, который не терпит дураков. Но коллеги говорят, что это небольшая цена за возможность задействовать его плодотворный ум.

    «Я не всегда согласен с Эйбом, но я очень уважаю его», — говорит Карл Ноулен, научный сотрудник Программы аэрокосмических и энергетических исследований и бывший ученик Герцберга. «Он самый творческий человек, которого я знаю».


    Грег Орвиг — технический обозреватель отдела новостей и информации UW.

    Включите JavaScript для просмотра комментариев с помощью Disqus.

    Испытания в Лидсе демонстрируют преимущества двигателей на жидком азоте

    Автомобильный

    Энергия и окружающая среда

    Новости

    1 мин чтения

    Согласно недавно завершенному испытанию, проведенному при поддержке городского совета Лидса, широкое внедрение двигателей с жидким азотом для приведения в действие холодильных установок в грузовиках может снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по всему городу на 19 тонн в год.

    Двигатель Dearman, установленный на транспортном средстве доставки в рамках испытаний в Лидсе.

    Двигатели на жидком азоте, разработанные технологической компанией Dearman, предназначены для питания транспортных холодильных установок (TRU), используемых в грузовиках для охлаждения продуктов питания и других товаров во время движения. дорога.

    В настоящее время TRU обычно оснащаются дизельными двигателями, на которые не распространяются те же стандарты выбросов, что и на основной двигатель транспортного средства. В результате эти вторичные двигатели могут выбрасывать в воздух в шесть раз больше загрязняющих веществ.

    Инновационные двигатели TRU с жидким азотом компании Dearman, напротив, не загрязняют атмосферу и содержат на 80 % меньше парниковых газов, чем грязные дизельные двигатели.

    Основанный на технологии, изобретенной британским инженером-самоучкой Питером Дирманом, двигатель Дирмана использует быстрое расширение жидкого азота для обеспечения мощности и охлаждения с нулевым уровнем выбросов.

    Как сообщалось ранее, технология уже была опробована британской сетью супермаркетов Sainsbury’s, которая в 2016 году стала первой компанией в мире, представившей грузовик-рефрижератор с двигателем, работающим на жидком азоте.

    Эксплуатация транспортного средства, оснащенного TRU с жидким азотом Dearman, в составе парка логистической компании из Йоркшира, реальные выбросы от грузовика, работающего с новой технологией, и от грузовика, работающего с TRU, использующим обычное ископаемое топливо сравнивались.

    Испытание было проведено в рамках партнерства между городским советом Лидса, Cenex и Dearman и было поддержано грантом в размере 150 000 фунтов стерлингов от Департамента окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (DEFRA).

    Городской совет Дирмана и Лидса будет использовать данные испытаний в качестве доказательства в попытке решить проблему влияния TRU на качество местного воздуха. Результаты испытаний также будут распространены для поддержки других местных органов власти, стремящихся решить проблему выбросов.

    Комментируя испытание, Джеймс Льюис, исполнительный член совета Лида по окружающей среде и устойчивому развитию, сказал: «Новые технологии будут играть ключевую роль, позволяя совету уменьшить загрязнение воздуха в кратчайшие сроки. Теперь мы будем работать с правительством, чтобы поощрять внедрение этой новой технологии, чтобы жители Лидса и всей страны могли пользоваться преимуществами более чистого воздуха».

    Включите JavaScript для просмотра комментариев с помощью Disqus.

    Автомобильный

    Двигатель на жидком азоте дебютирует на грузовике Sainsbury

    Политика и бизнес

    Китайские двигатели

    Автомобильный

    Более чистые дизельные двигатели

    Инженер

    Новости

    Двигатель с жидким азотом | Научный.

    Нет

    Журналы

    Книги

    Журналы

    Инженерные исследования

    Форум передовых инженеров

    Прикладная механика и материалы

    Инженерные инновации

    Журнал биомиметики, биоматериалов и биомедицинской инженерии

    Международный журнал инженерных исследований в Африке

    Материаловедение

    Расширенные исследования материалов

    Форум по дефектам и диффузии

    Применение диффузионных фундаментов и материалов

    Журнал метастабильных и нанокристаллических материалов

    Журнал нано исследований

    Ключевые инженерные материалы

    Форум материаловедения

    Наногибриды и композиты

    Твердотельные явления

    Инженерная серия

    Достижения в области науки и техники

    Строительные технологии и архитектура

    Материаловедение

    Строительные материалы

    Общее машиностроение

    Машиностроение

    Биологические науки и медицина

    Производство

    Электроника

    Строительство

    Гражданское строительство

    Механика

    Нанонаука

    Компьютеры

    Информационные технологии

    Транспорт

    Промышленная инженерия

    Инженерия окружающей среды

    Специальные книжные коллекции

    Основы материаловедения и инженерии

    Коллекция научных книг

    Специализированные коллекции

    Ретроспективная коллекция

    Главная Двигатель с жидким азотом

    Заголовок статьиСтраница

    Моделирование течения в цилиндре двигателя с жидким азотом на базе STAR-CD

    Аннотация: Двигатель на жидком азоте — это новый тип криогенного двигателя с нулевым разрядом. Чтобы лучше понять поле потока в цилиндре, мы моделируем поле скорости и поле турбулентной кинетической энергии цилиндра, а также взаимосвязь между давлением и углом поворота коленчатого вала при различном давлении на входе с помощью STAR-CD в этой статье. Результаты моделирования сравниваются с экспериментальными результатами.

    31

    Транспортные средства с жидким азотом — HiSoUR История культуры — Hi So You Are

    Транспортное средство с жидким азотом питается от жидкого азота, который хранится в баке. Традиционные конструкции азотных двигателей работают за счет нагревания жидкого азота в теплообменнике, извлечения тепла из окружающего воздуха и использования полученного сжатого газа для работы поршневого или роторного двигателя. Транспортные средства, приводимые в движение жидким азотом, были продемонстрированы, но не используются в коммерческих целях. Один из таких автомобилей, Liquid Air, был продемонстрирован в 1902.

    Двигательная установка на жидком азоте также может быть включена в гибридные системы, например, аккумуляторные электродвигатели и топливные баки для перезарядки батарей. Такая система называется гибридным жидким азотом и электрическим двигателем. Кроме того, вместе с этой системой можно использовать рекуперативное торможение.

    В июне 2016 года в Лондоне, Великобритания, начнутся испытания парка транспортных средств для доставки еды супермаркета J Sainsbury: использование азотного двигателя Dearman для охлаждения продовольственного груза, когда транспортное средство неподвижно и главный двигатель выключен. В настоящее время грузовики для доставки в основном имеют 2 дизельных двигателя меньшего размера для охлаждения при выключенном основном двигателе.

    Описание
    Жидкий азот вырабатывается криогенными или реверсивными охладителями двигателя Стирлинга, которые сжижают основной компонент воздуха, азот (N2). Охладитель может питаться от электричества или за счет прямой механической работы от гидро- или ветряных турбин. Жидкий азот распределяется и хранится в изолированных контейнерах. Изоляция уменьшает приток тепла к хранящемуся азоту; это необходимо, потому что тепло окружающей среды кипит жидкость, которая затем переходит в газообразное состояние. Уменьшение поступающего тепла снижает потери жидкого азота при хранении. Требования хранения не позволяют использовать трубопроводы в качестве транспортных средств. Поскольку магистральные трубопроводы будут дорогостоящими из-за требований к изоляции, использование удаленных источников энергии для производства жидкого азота будет дорогостоящим. Запасы нефти, как правило, находятся на большом расстоянии от потребления, но могут переноситься при температуре окружающей среды.

    Потребление жидкого азота, по сути, является производством в обратном направлении. Двигатель Стирлинга или криогенный тепловой двигатель предлагает способ приведения в действие транспортных средств и средства для производства электроэнергии. Жидкий азот также может служить прямым хладагентом для холодильников, электрооборудования и кондиционеров. По сути, потребление жидкого азота заключается в кипении и возвращении азота в атмосферу.

    В двигателе Dearman азот нагревается за счет соединения его с теплообменной жидкостью внутри цилиндра двигателя.

    Описание и применение

    Использование в криогенной технике
    В настоящее время жидкий азот используется в криогенной технике, например, для охлаждения сверхпроводящих магнитов в оборудовании для ядерного магнитного резонанса, в более сложных типах инфракрасных датчиков, в поездах на магнитной подвеске, в компьютерных микрочипах, использующих эффекте Джозефсона, а в будущем, возможно, и в сверхпроводящих магнитах токамаков-реакторов, предназначенных для ядерного синтеза. Также было предложено использовать жидкий азот для охлаждения сверхпроводящих керамических листов и, таким образом, построить линии электропередач протяженностью в тысячи километров, по которым, например, жидкий азот и электричество (без какого-либо сопротивления) могли бы подаваться на тысячи километров от ядерных реакторов в Арктике, вплоть до северных городов, таких как Чикаго или Нью-Йорк.

    В медицине холод используется непосредственно для криоконсервации клеток, таких как сперматозоиды и яйцеклетки, для искусственного осеменения или экстракорпорального оплодотворения. С увеличением количества беременностей, распространением раковых заболеваний, которые часто требуют стерилизующей терапии, и некоторыми методами оплодотворения, применяемыми к женщинам в возрасте 60 лет, существует вероятность того, что многие люди могут сохранять свои гаметы (или эмбрионы) в течение десятилетий, прежде чем начать беременность. Некоторым людям в Аризоне после смерти (или прекращения их существования как больных неизлечимыми болезнями) замораживают голову или все тело с отдаленной надеждой в сверхтехнологическом будущем «оттаять» с помощью методы футуристические, обработанные соответствующим образом и впоследствии возрожденные и возвращенные к новой здоровой жизни. Вы не имеете ни малейшего представления, могут ли эти попытки увенчаться успехом.

    В аэрокосмической области жидкий азот используется НАСА в качестве средства для концентрации и безопасного хранения холода в течение длительного времени, которое будет использоваться (после электролиза воды) для доведения кислорода и воды до температуры сжижения. водород, используемый в ракетных двигателях, таких как космический шаттл. Увеличение использования этих видов топлива и/или окисленного кислорода неизбежно приведет к увеличению потребления жидкого азота. Использование НАСА в этой роли жидкого азота уже приводило к жертвам удушья,2 а так как это совершенно не имеющий запаха газ, то техники, которые были следующими, внезапно надышались атмосферой с процентным содержанием кислорода и абсолютно низким (поскольку при тех температуры часть кислорода конденсируется в виде жидкости на земле), сравнимое по абсолютному давлению O 2 с давлением на вершине Эвереста.

    В убойном производстве мясо может сохраняться даже в течение многих лет, это позволяет сохранять цены стабильными в течение многих лет (вычитая мясо с рынка в периоды низкого потребления и помещая его в пики) или создавать стратегические резервы для использоваться в ходе войн или катастроф.

    Использование в технике экологии
    Во времена Советского Союза было обнаружено, что при распылении жидкого азота в нижние слои атмосферы туман может осаждаться за счет конденсации или замерзания водяного пара или микроскопических капель водяного тумана. Это позволяло в безветренные дни держать открытыми военные аэродромы, создавая вокруг них зону, свободную от тумана.

    В настоящее время тот же метод можно использовать для создания областей разреженного тумана вблизи аэропортов, развязок автомагистралей или важных памятников. Негативным эффектом может стать незначительное понижение температуры в непосредственной близости. В 1998 году на трассе Триест-Венеция россияне продемонстрировали эту процедуру.

    Другие возможные применения жидкого азота связаны с вызыванием дождя (путем опрыскивания облаков жидким азотом) или отклонением ураганов (распылением его на морские районы), понижением температуры и, следовательно, давления, что может вызвать отклонение волнения в сторону области более низкого давления, например, далеко от материка.

    Использование на транспорте
    В настоящее время большинство дорожных транспортных средств приводится в движение двигателем внутреннего сгорания, работающим на ископаемом топливе. Если мы предположим, что автомобильный транспорт должен быть устойчивым в очень долгосрочной перспективе, существующие виды топлива должны быть заменены чем-то другим, произведенным за счет возобновляемых источников энергии. Заменитель не обязательно должен быть источником энергии «назойливым»; а скорее средство передачи и концентрации энергии, сравнимое с своего рода «энергетической валютой».

    Жидкий азот при низкой температуре, переходя из трубки в трубку и расширяясь и поглощая внешнее тепло окружающей среды в вентилируемую сетку, чрезвычайно увеличивает свое давление и может привести в движение турбину, соединенную с электрическим генератором, который снабжает электричеством электрические моторы, толкающие колеса. Различные турбины, включенные последовательно, могут развивать ток от различных скачков температуры и давления, и, наконец, выбросы состоят из низкотемпературного азота, 70% воздушной составляющей, и поэтому степень загрязнения равна нулю (даже если это не удобно дышать прямо из этих холодных выхлопных труб, потому что есть риск потерять сознание и задохнуться).

    В настоящее время с использованием аналогичных принципов построено несколько прототипов двигателей на сжатом воздухе, которые на практике забирают тепло из окружающей среды и преобразуют его в кинетическую энергию. Эти двигатели часто застревают из-за чрезмерного холода и конденсируются на сливах льда, даже если их баки (из кевлара) содержат сжатый воздух при температуре, равной или выше температуры окружающей среды. На самом деле воздух на 78% состоит из молекулярного азота.

    Использование для перегонки морской воды путем конденсации
    Отвести относительно теплую морскую воду (20-40°С), имеющуюся в бухтах и ​​лагунах тропических атоллов, дополнительно подогрев ее с помощью параболических зеркал или газовых горелок примерно до 60-80°С, а затем заставить ее «испариться» в контейнер низкого давления (около 70-80% атмосферного давления), его можно конденсировать в последующем контейнере при температуре около 5-10°С, охлаждать внутри коаксиального контейнера с нетоксичной рабочей жидкостью (типа этанола) и с низкой температурой плавления, который, в свою очередь, охлаждается при пропускании через бак жидкого азота. Соединение испарительного резервуара с резервуаром для конденсата с помощью большой трубы, оснащенной воздушными турбинами низкого давления, также вырабатывает электроэнергию.

    В испарительном резервуаре концентрация соли значительно возрастет, поэтому контейнер необходимо периодически опорожнять. Полученная горячая остаточная вода с высокой концентрацией солей может быть помещена в открытые бассейны, откуда через некоторое время путем выпаривания будет получена обычная поваренная морская соль (NaCl). Рабочая жидкость (например, этанол), соприкасаясь с морской водой, доводится до температуры около 20-25°С, что может быть полезно для кондиционирования воздуха.

    Производство азота (из воздуха)
    Жидкий азот вырабатывается криогенными морозильными камерами и конденсаторами или сжатием, получаемым в охлаждаемом двигателе Стирлинга, доводя обычный воздух до давления и температуры, которые могут вызвать изменение фазы основного компонента воздуха, в жидком состоянии. азот (N 2, что составляет 78% воздуха, которым мы дышим). Эти системы охлаждения могут питаться от возобновляемой энергии, вырабатывающей электричество, или за счет прямого использования механической работы (с двигателем Стирлинга), полученной от ветряных или гидравлических турбин, лучше, если они расположены в холодном климате.

    Жидкий азот производится и хранится в специальных изолированных емкостях: изоляция, сводящая к минимуму поток тепла внутрь емкости, снижает потери азота за счет испарения и повторного превращения в газ. Требования к хранению препятствуют распространению азота по трубам: было бы неэкономично поддерживать требуемую температуру во всем трубопроводе.

    Использование двигателя Стирлинга в обратном направлении
    Потребление жидкого азота было бы не чем иным, как обратным его производству: тот же самый двигатель Стирлинга, который заставлял жидкий азот повторно превращать его в газ, возвращая энергию, затраченную в процессе сжижения, и обеспечивая источник энергии для автомобилей и электрогенераторов. Также можно было бы напрямую использовать жидкий азот в качестве хладагента для холодильников и кондиционеров, а затем возвращать полученный газообразный азот в атмосферу, из которой он был извлечен.

    Преимущества
    Транспортные средства с жидким азотом во многом сравнимы с электромобилями, но вместо аккумуляторов в них используется жидкий азот для хранения энергии. Их потенциальные преимущества перед другими транспортными средствами включают в себя:

    Как и электрические транспортные средства, транспортные средства с жидким азотом в конечном итоге будут питаться от электрической сети, что позволит легче сосредоточиться на снижении загрязнения из одного источника, в отличие от миллионов транспортных средств на дорогах. .
    Транспортировка топлива не потребуется из-за отключения электроэнергии от электросети. Это обеспечивает значительную экономию средств. Загрязнение, возникающее при транспортировке топлива, будет устранено.
    Снижение затрат на техническое обслуживание
    Резервуары с жидким азотом можно утилизировать или переработать с меньшим загрязнением, чем батареи.
    Транспортные средства с жидким азотом не ограничены проблемами деградации, связанными с современными аккумуляторными системами.
    Бак можно заправлять чаще и за меньшее время, чем аккумуляторы, при этом скорость заправки сравнима с жидким топливом.
    Он может работать как часть трансмиссии с комбинированным циклом в сочетании с бензиновым или дизельным двигателем, используя отработанное тепло одного для запуска другого в турбокомпаундной системе. Он даже может работать как гибридная система.

    Недостатки
    Основным недостатком является неэффективное использование первичной энергии. Энергия используется для сжижения азота, который, в свою очередь, обеспечивает работу двигателя. Любое преобразование энергии имеет потери. В автомобилях с жидким азотом электрическая энергия теряется в процессе сжижения азота.

    Жидкий азот недоступен на общественных заправочных станциях; однако у большинства поставщиков сварочного газа есть системы распределения, а жидкий азот является обильным побочным продуктом производства жидкого кислорода.

    Другое применение
    В 2008 году Патентное ведомство США выдало патент на газотурбинный двигатель, работающий на жидком азоте. Турбина мгновенно расширяет жидкий азот, который распыляется в секцию высокого давления турбины, а расширяющийся газ смешивается с поступающим сжатым воздухом для создания высокоскоростного потока газа, который выбрасывается из задней части турбины. Полученный газовый поток можно использовать для привода генераторов или других устройств. Не было продемонстрировано, что система может питать электрические генераторы мощностью более 1 кВт, однако возможна более высокая мощность.

    Политические аргументы
    Возможность адаптации нынешних тепловых двигателей к жидкому азоту и использование различных средств производства могли бы, вероятно, привести к диверсификации, локализации и стабильности энергетического рынка. [ без источника ]

    Одна из возможностей диверсификации энергетики включает водородную экономику, фотогальванику и альтернативы биотопливу.

    Зависимость от нефтяной экономики [ неработающая ссылка ] имеет огромное глобальное влияние. Нефтяные запасы, колодцы и нефтяные месторождения являются подлинными «активами» нынешней политической и денежной власти, которая управляет информацией и монополизирует ее. Более того, согласно теории пика нефти, к 2015 году потребление нефти превысит максимальную производственную мощность, что приведет к дальнейшему росту цен.

    В настоящее время крупные экономические инвестиции и значительные политические и военные усилия направлены на обеспечение долгосрочной стабильности поставок угля, нефти и газа, и эта насущная необходимость определяет политику и военные действия многих стран, направленные на обеспечение энергоснабжения. они часто отказываются от борьбы за права человека.

    С экологической точки зрения воздействие двуокиси углерода, образующейся при сжигании ископаемого топлива, является (вместе с вырубкой лесов) одной из основных причин парникового эффекта. Другой побочный ущерб, причиняемый ископаемым топливом, — это кислотные дожди, опустошение ландшафта, загрязнение водоносного горизонта и морей. Крайне важно найти альтернативы ископаемому топливу, которые позволят хранить и транспортировать энергию на большие расстояния.

    Критика

    Себестоимость производства
    Производство жидкого азота является энергоемким процессом. В настоящее время практические холодильные установки, производящие несколько тонн жидкого азота в день, работают примерно с 50% эффективностью Карно. В настоящее время избыточный жидкий азот производится как побочный продукт при производстве жидкого кислорода.

    Плотность энергии жидкого азота
    Любой процесс, основанный на фазовом переходе вещества, будет иметь гораздо более низкую плотность энергии, чем процессы, включающие химическую реакцию в веществе, которые, в свою очередь, имеют более низкую плотность энергии, чем ядерные реакции. Жидкий азот как накопитель энергии имеет низкую плотность энергии. Для сравнения, жидкие углеводородные топлива имеют высокую плотность энергии. Высокая плотность энергии делает логистику транспортировки и хранения более удобной. Удобство является важным фактором в принятии потребителя. Удобное хранение нефтяного топлива в сочетании с его низкой стоимостью привело к непревзойденному успеху. Кроме того, нефтяное топливо является первичным источником энергии, а не только средством ее хранения и транспортировки.

    Плотность энергии, полученная из изобарной теплоты парообразования азота и удельной теплоемкости в газообразном состоянии, которая может быть получена из жидкого азота при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, равной нулю градусов Цельсия, составляет около 97 ватт-часов на килограмм (Вт•ч/кг). ). Это сопоставимо со 100-250 Вт•ч/кг для литий-ионной батареи и 3000 Вт•ч/кг для бензинового двигателя внутреннего сгорания, работающего с тепловым КПД 28%, что в 30 раз превышает плотность жидкого азота, используемого при КПД Карно.

    Для изотермического двигателя расширения, чтобы иметь запас хода, сравнимый с двигателем внутреннего сгорания, требуется 350-литровый (92 галлона США) изолированный бортовой резервуар для хранения. Практичный объем, но заметное увеличение по сравнению с обычным 50-литровым (13 галлонов США) бензобаком. Добавление более сложных циклов мощности уменьшит это требование и поможет обеспечить работу без замерзания. Однако коммерчески практических примеров использования жидкого азота для движения транспортных средств не существует.

    Иней
    В отличие от двигателей внутреннего сгорания, при использовании криогенного рабочего тела требуются теплообменники для нагрева и охлаждения рабочего тела. Во влажной среде образование инея будет препятствовать тепловому потоку и, таким образом, представляет собой инженерную проблему. Для предотвращения образования инея можно использовать несколько рабочих жидкостей. Это добавляет циклы доливки, чтобы гарантировать, что теплообменник не опустится ниже точки замерзания. Дополнительные теплообменники, вес, сложность, потеря эффективности и расходы потребуются для обеспечения работы без замерзания.

    Безопасность
    Какой бы эффективной ни была изоляция азотного топливного бака, неизбежно будут потери в результате испарения в атмосферу. Если транспортное средство хранится в плохо проветриваемом помещении, существует некоторый риск того, что утечка азота может снизить концентрацию кислорода в воздухе и вызвать удушье. Поскольку азот — бесцветный газ без запаха, который уже составляет 78 % воздуха, такое изменение было бы трудно обнаружить.

    Криогенные жидкости опасны при разливе. Жидкий азот может вызвать обморожение и сделать некоторые материалы чрезвычайно хрупкими.

    Поскольку жидкий N2 холоднее 90,2 К, кислород из атмосферы может конденсироваться. Жидкий кислород может спонтанно и бурно реагировать с органическими химическими веществами, включая нефтепродукты, такие как асфальт.

    Поскольку коэффициент расширения жидкости и газа этого вещества составляет 1:694, при быстром испарении жидкого азота может быть создана огромная сила. Во время инцидента в 2006 году в Техасском университете A&M устройства сброса давления в резервуаре с жидким азотом были закрыты латунными заглушками. В результате танк катастрофически вышел из строя и взорвался.

    Резервуары
    Резервуары должны быть спроектированы в соответствии со стандартами безопасности, соответствующими сосудам под давлением, такими как ISO 11439.

    Резервуар для хранения может быть изготовлен из:

    Стали
    Алюминия
    Углеродного волокна
    Кевлара
    других материалов или их комбинаций. над.

    Волокнистые материалы значительно легче металлов, но обычно дороже. Металлические баки выдерживают большое количество циклов давления, но их необходимо периодически проверять на наличие коррозии. Жидкий азот, LN2, обычно перевозят в изолированных емкостях объемом до 50 литров при атмосферном давлении. Эти резервуары, не находящиеся под давлением, не подлежат проверке. Очень большие резервуары для LN2 иногда находятся под давлением менее 25 фунтов на квадратный дюйм, чтобы облегчить перекачку жидкости в месте использования.

    Выбросы
    Как и другие технологии накопления энергии без сжигания, транспортное средство на жидком азоте перемещает источник выбросов из выхлопной трубы транспортного средства в центральную электростанцию. Там, где имеются источники без выбросов, чистое производство загрязняющих веществ может быть сокращено. Меры по контролю выбросов на центральной электростанции могут быть более эффективными и менее затратными, чем очистка выбросов широко рассредоточенных транспортных средств.

    Источник из Википедии

    Снижение расхода дизельного топлива с помощью жидкого азота

    | Мнение

    Отличные ходовые качества

    Автомобильные футурологи и сообразительные инженеры ожидают, что аккумуляторные электромобили в конечном итоге справятся со всеми нашими малотоннажными личными перевозками и большей частью наших потребностей в городских перевозках и перевозках на короткие расстояния. Но они также не согласны с Илоном Маском в том, что BEV могут перевозить тяжелые грузы на большие расстояния. Нужна более быстрая дозаправка, поэтому некоторые — например, технологический стартап Nikola One — предлагают большие установки на топливных элементах. Я остаюсь упрямо медвежьим в отношении этой идеи.

    Однако в ближайшее время инженерная консалтинговая компания Ricardo проведет десятилетнюю работу, которая, возможно, близка к тому, чтобы принести плоды. Рикардо разрабатывает новую концепцию под названием CryoPower, которая обещает квантовое улучшение теплового КПД дизельного двигателя до 60 процентов — по сравнению с типичными 40-ю годами. (Да, дизель, эта технология, которую вы считали мертвой. Не так быстро.) В данном случае номенклатура относится к использованию в двигателе жидкого азота, хотя очевидно, что это не топливо. Скорее, он служит удивительным охладителем наддувочного воздуха, позволяющим изобретательно сочетать термодинамические циклы Дизеля, Миллера и Эрикссона.

    Все знают Руди Дизеля как специалиста по воспламенению от сжатия. Цикл Ральфа Миллера укорачивает эффективный такт сжатия по сравнению с тактом расширения с нагнетателем, компенсирующим разницу в наддувочном воздухе (см. Mazda Millenia). Идея Джона Эрикссона состоит в том, чтобы передать тепло выхлопных газов всасываемому воздуху для повышения эффективности, что не было возможным для двигателей внутреннего сгорания, потому что, как правило, разница температур между выхлопными газами и всасываемым воздухом недостаточна после того, как они были сжаты в горячем, высокотемпературном воздухе. цилиндр сжатия. (Помните, мы хотим, чтобы воздух был как можно более прохладным и плотным до , мы сжимаем его, но любое тепло и давление, добавленные позже, повышают мощность.)

    Рикардо заимствует страницу у двигателя с разделенным циклом Scuderi, используя отдельные цилиндры для впуска/сжатия и сгорания/выпуска, при этом впускные смещаются. меньше по объему, чем горючие. (Спасибо, Миллер!) Струя жидкого азота во время такта сжатия поддерживает температуру примерно такой же в верхней части такта, как и в нижней. Это уменьшает работу, требуемую от коленчатого вала, рекуперируя часть энергии, затраченной на сжижение азота.

    На пути к цилиндрам сгорания этот холодный сжатый воздух захватывает тепло от выхлопных газов, в стиле Ericsson, также увеличивая давление. Затем он поступает в цилиндры сгорания, и топливо впрыскивается и воспламеняется практически мгновенно. Затем выхлоп проходит через теплообменник и турбонагнетатель, а сжатый всасываемый заряд проходит через промежуточный охладитель перед поступлением в цилиндры криокомпрессора. Очевидно, что через выхлоп уходит меньше тепла, а за счет поддержания гораздо более высокой температуры охлаждающей жидкости вокруг камер сгорания также уходит меньше отработанного тепла, что дает такой гигантский процент эффективности.

    Температура и давление, создаваемые выхлопными газами, означают, что топлива должно поступать меньше, а поскольку впрыск/сгорание происходит после того, как поршень начинает двигаться вниз, пиковая температура и давление в цилиндре значительно ниже, чем в типичном турбодизеле, что снижает выбросы NOx. производство. Избыточный азот ведет себя как рециркуляция выхлопных газов, чтобы еще больше снизить выбросы NOx из двигателя, поэтому общие потребности в дополнительной обработке должны быть не больше, чем в современных дизелях.

    О жидком азоте: в настоящее время его производят путем отделения его от кислорода в воздухе, но поскольку промышленный спрос на кислород выше, чем на азот, и поскольку воздух на 78 процентов состоит из азота, мы можем считать выделение азота «бесплатным». Исследование Рикардо в Великобритании показало, что цена его сжижения и распределения будет составлять 5 пенсов за литр (0,26 доллара за галлон), а уровень его использования, как ожидается, будет примерно того же порядка, что и дизельное топливо, поэтому грузовики будут перевозить на борту немного больше азота, чем дизельного топлива, и заправлять оба одновременно.

    Первоначальный экспериментальный двигатель Рикардо представляет собой И-6 в значительной степени традиционной конструкции с двумя цилиндрами сжатия и четырьмя цилиндрами сгорания.

    Двигатель поезда: Двигатель поезда – Бесплатные иконки: транспорт

    Локомотивы

    Стать частью команды

    У путешествий по железной дороге особенная атмосфера: чай в подстаканнике, монотонный стук колёс, плавная смена пейзажа за окном… И, конечно, сами поезда — прекрасные и загадочные.

    Мало кто из пассажиров знает, что у поезда внутри. Что им движет, через какие сложности и испытания он проходит. А ведь это целый мир.

    Почему поезд едет?

    В среднем у пассажирского поезда от 15 до 24 вагонов, а у грузового — ещё больше. Делать в каждом из них двигатель было бы неудобно и дорого. Поэтому двигатель у поезда один, и он расположен в локомотиве.

    У локомотива много названий. Пассажиры часто называют его паровозом, железнодорожники — машиной. На языке конструкторов и механиков локомотив — тяговая единица, вагоны вместе с локомотивом — подвижной состав.

    Если объяснять совсем просто, то локомотив — это голова поезда. Именно от него зависит, в какую сторону и с какой скоростью движутся вагоны.

    Вагоны

    • Тяговая единица
    • Голова поезда
    • Машина
    • Паровоз
    • Локомотив

    Подвижной состав

    Если объяснять совсем просто, то локомотив — это голова поезда. Именно от него зависит, в какую сторону и с какой скоростью движутся вагоны.

    Какие локомотивы обслуживает «ЛокоТех»


    В производственную базу «ЛокоТех» входят 9 локомотиворемонтных заводов
    и 90 сервисных депо по всей России. В общей сложности работает 60 000 человек.
    Ниже мы показали лишь немногие примеры локомотивов, с которыми работает наша компания.


    Группа компаний «ЛокоТех» является крупнейшей в Европе и Азии локомотивной сервисной группой


    • 2(3,4)ЭС5К

      (Ермак)

      2(3,4)ЭС5К
      (Ермак)

      Тяжеловоз-богатырь: водит поезда массой 7000 тонн по горной местности и 9000 тонн — по равнине.
      Один из самых мощных электровозов. Умеет взбираться на гору без помощи локомотива-толкача, поэтому его часто используют на Дальнем Востоке и в Забайкалье.


    • ЭС4К

      (Дончак)

      ЭС4К
      (Дончак)

      Родной брат Ермака, но, в отличие от него, работает на редком для российских сетей постоянном токе.
      Ходит на участках, где постоянный ток сохранился с советских времён.


    • ЭП1-М

      ЭП1-М

      Первый пассажирский электровоз, сделанный в России — в СССР использовали импортные машины из Чехословакии. Развивает скорость до 140 км/ч. В 2007 году ЭП1 был снят с производства, а на его базе создали более совершенный локомотив ЭП1М, который выпускается до сих пор.


    • 2ТЭ25А

      (Пересвет)

      2ТЭ25А
      (Пересвет)

      2ТЭ25 — большое семейство магистральных грузовых тепловозов, впервые выпускаемых на территории России. Пересвет был пионером среди них.

      В различных модификациях актуальный магистральный тепловоз, выпускается по 2 и 3 секции, поставляется зарубеж.

      Существует несколько модификаций с разными дизелями:

      • 2ТЭ25КМ — с дизелем типа Д49.
      • 2ТЭ25К2М — с дизелем General Electric Jevo12.
      • 2ТЭ25А — с асинхронным приводом переменного тока (локомотив Витязь).


    • ТЭМ18ДМ

      ТЭМ18ДМ

      Самый популярный в России локомотив для маневровых перевозок — то есть для сборки поездов и доставки вагонов в депо долгое время был ТЭМ-2. Производился он с 1960 по 2000 годы.

      На смену ему пришел современный маневровый локомотив ТЭМ18ДМ унаследовав все лучшие черты своего «дедушки», получив унифицированную с магистральными машинами тележку, электронные системы управления и безопасности.


    • ТЭП70БС

      ТЭП70БС

      Знаменитый пассажирский тепловоз, который ездит по всей России и странам бывшего СССР. Эта модель оказалась настолько удачной, что до выпускается с 1973 года и до сих пор. Самая новая модификация ТЭП70БС особенно популярна в ближнем зарубежье.

    Группа компаний «ЛокоТех» является крупнейшей в Европе и Азии локомотивной сервисной группой

    250 производственных площадок, безопасные условия труда, уникальный опыт поколений и социальные гарантии.

    Как формируется название

    Каждое подробное название локомотива — уникальный набор символов. Зная как расшифровать его, вы сможете сходу определить электровоз или тепловоз перед вами, сколько у него секций и в какой он модификации.

    Секции3СекцииТрёх-секци-онныйТрёхсекционныйТрёхсекци-онный

    КлассТКлассТепло-возТепловозТепловоз

    ПередачаЭПередачаЭлект-ричес-каяЭлектрическаяЭлект-рическая передача

    Серия2 5СерияСерия

    ДвигательKДвигательКоллек-торный ТЭДКоллекторный ТЭДКоллек-торный ТЭД

    Двойная модификация2Двойная модификация

    Модифици-рованныйММодифицированный

    Листайте карусель и узнаете, за что отвечает каждая буква и цифра в названии локомотива.

    Модификация локомотива говорит о том, что он был усовершенствован один или несколько раз (показано цифрой рядом с буквой «м» в конце) относительно своей изначальной комплектации.

    Кто управляет поездом?

    Локомотивная бригада — машинист и его помощник. Перед ними стоит ответственная задача: безопасно доставить пассажиров или груз до точки назначения, независимо от погоды и времени суток.

    Машинист главный. Он управляет локомотивом с помощью пульта, следит за тем, чтобы путь был свободен, реагирует на сигналы светофора, отвечает по рации диспетчеру.


    Помощник по мере необходимости дублирует машиниста, следит за состоянием локомотива, греет чайник.

    Машинист главный. Он управляет локомотивом с помощью пульта, следит за тем, чтобы путь был свободен, реагирует на сигналы светофора, отвечает по рации диспетчеру.

    Помощник по мере необходимости дублирует машиниста, следит за состоянием локомотива, греет чайник.

    Машиниста и помощника страхует система автоведения. Это программа, которая направляет поезд и умеет останавливать локомотив по сигналу светофора, если машинист и помощник вдруг его пропустили.

    Какие бывают локомотивы

    Грузовые

    Грузовые локомотивы созданы специально для перевозки длинных тяжёлых составов. Их огромная мощность может достигать 8 000 лошадиных сил и даже больше, что примерно в 100 раз больше, чем у легкового автомобиля.

    Чтобы добиться таких показателей, грузовой локомотив проектируют с двумя, тремя или даже четырьмя секциями. В итоге получается огромная тяжеловесная махина, которая едет со скоростью не более 70-80 км/час.

    Пассажирские

    Пассажирские локомотивы, наоборот, лёгкие и компактные, с одной или двумя секциями. Мощность у них в два раза меньше, чем у грузовых — всего 4000 лошадиных сил, но зато выше скорость — до 200 км/час.

    Ещё одно важное отличие — электронно-пневматические тормоза (ЭПТ), которые позволяют машинисту плавно останавливать состав.

    Магистральные

    Магистральные локомотивы и ведут поезда на большие расстояния, от станции до станции. У них просторные кабины, в некоторых есть даже комната отдыха для машиниста и помощника.

    Маневровые

    Маневровые локомотивы обычно меньше и состоят из одной секции. Они нужны, чтобы передвигать вагоны в пределах одной станции.

    Автономные

    Автономные локомотивы сами снабжают себя энергией: тепловоз работает на дизельном двигателе, газотурбовоз работает на газотурбинном двигателе, а паровоз работает на паровой машине.

    Неавтономные

    Неавтономные локомотивы работают за счет электричества, которое поступает к ним по антеннам из сети проводов на путями. Их называют электровозами.

    Основные элементы локомотива


    Самым первым локомотивом в истории была… лошадь. До середины 19 века в России, Европе
    и США активно использовали конно-железные дороги. Появление паровоза стало настоящей революцией.

    Принцип работы с годами меняется, но базовые элементы локомотива остаются теми же, что и 100 лет назад.




    Электровоз



    Тепловоз



    Проектирование

    Лет сто назад разработка нового локомотива могла длиться годами. В наши дни локомотив — это «конструктор» из оборудования от разных производителей, его можно быстро собрать и разобрать.

    Ключевой параметр — максимальная расчётная масса поезда, то есть общий вес вагонов, который локомотив может повести за собой. Инженеры рассчитывают оптимальную мощность и вес локомотива так, чтобы он не буксовал и не слишком сильно давил на железнодорожные пути.

    Конструктор

    Узнайте, какой локомотив нужен под разные задачи и условия, переключая параметры в конструкторе.

    Перевозки

    ГрузовыеПассажирскиеМаневры

    Ток

    Нет

    Есть

    AC

    DC


    Локомотив{{ lifeCycleResult }}

    После сборки опытный образец локомотива обкатывают — разгоняют до огромной скорости на специальном испытательном кольце. Во время такого «испытания» машинист-испытатель проверяет локомотив на прочность: разгоняет двигатель до 150–180 км/ч, хотя в обычном режиме поезда движутся не быстрее 100–120 км/ч. Если локомотив хорошо показал себя, его запускают в серийное производство.

    Производство

    Многие локомотивы в нашей стране создают на заводах «Трансмашхолдинг». Сначала изготавливают детали, затем собирают их.

    После сборки все системы локомотива проверяют на испытательной станции. Если всё отлично работает, локомотив получает заключение о готовности к эксплуатации.

    Эксплуатация

    С завода локомотив отправляется на железную дорогу и работает, пока не придёт время отправляться на техобслуживание.

    Техническое обслуживание

    В большинстве случаев на сети железных дорог России используется система планово-предупредительных ремонтов. Это когда не ждут поломки, а ремонтируют заранее.

    Но постепенно сеть переходит на предиктивные виды ремонта. Они подразумевают диагностику узла перед обслуживанием, а не ремонт или замену по расчету инженеров — это позволяет экономить ресурсы и не приступать к починке исправных узлов.

    Инженеры ещё на этапе испытаний рассчитывают, как часто нужно делать плановую проверку локомотива.

    Проектирование

    Лет сто назад разработка нового локомотива могла длиться годами. В наши дни локомотив — это «конструктор» из оборудования от разных производителей, его можно быстро собрать и разобрать.

    Ключевой параметр — максимальная расчётная масса поезда, то есть общий вес вагонов, который локомотив может повести за собой.

    Инженеры рассчитывают оптимальную мощность и вес локомотива так, чтобы он не буксовал и не слишком сильно давил на железнодорожные пути.

    После сборки опытный образец локомотива обкатывают — разгоняют до огромной скорости на специальном испытательном кольце. Во время такого «испытания» машинист-испытатель проверяет локомотив на прочность: разгоняет двигатель до 150–180 км/ч, хотя в обычном режиме поезда движутся не быстрее 100–120 км/ч. Если локомотив хорошо показал себя, его запускают в серийное производство.

    Производство

    Многие локомотивы в нашей стране создают на заводах «Трансмашхолдинг». Сначала изготавливают детали, затем собирают их.

    После сборки все системы локомотива проверяют на испытательной станции. Если всё отлично работает, локомотив получает заключение о готовности к эксплуатации.

    Эксплуатация

    С завода локомотив отправляется на железную дорогу и работает, пока не придёт время отправляться на техобслуживание.

    Техническое обслуживание

    В большинстве случаев на сети железных дорог России используется система планово-предупредительных ремонтов. Это когда не ждут поломки, а ремонтируют заранее.

    Но постепенно сеть переходит на предиктивные виды ремонта. Они подразумевают диагностику узла перед обслуживанием, а не ремонт или замену по расчету инженеров — это позволяет экономить ресурсы и не приступать к починке исправных узлов.

    Инженеры ещё на этапе испытаний рассчитывают, как часто нужно делать плановую проверку локомотива.

    ТО-1

    Это внешний осмотр важных агрегатов, узлов и деталей. Его выполняет локомотивная бригада: на остановках, во время заправки и каждый раз, когда принимают и сдают локомотив другим работникам.

    ТО-2

    Выполняется на пунктах технического осмотра локомотивов (ПТОЛ), обычно это происходит каждые 10 дней работы локомотива.
    Механики помещают локомотив на специально оборудованную смотровую канаву, чтобы со всех сторон осмотреть ходовую часть, тормозную систему, двигатели, вспомогательные машины, трансформаторы и электрические аппараты. А также произвести заправку локомотива всем необходимым: маслом, песком, топливом и водой

    ТО-3

    Выполняется в сервисных локомотивных депо, ЛокоТех-Сервис.

    Интервал проведения ТО-3 больше чем у ТО-2, он может быть от 20 до 30 суток или по пробегу.

    В этом случае локомотив отправляется в депо и там его не только осматривают, но также обслуживают: чистят, смазывают, заменяют расходные детали. Некоторые виды ремонта на ТО-3 могут требовать испытаний узлов на обкаточном стенде. Чтобы настроить мощность и работу систем локомотива, используют реостат — площадка для проведения испытаний и настройки.

    Во время ТО-3 обязательно проверяют и обслуживают тормозное оборудование, автосцепные устройства, скоростемеры, автоматические сигнализации, колёсные пары.

    ТО-4

    Выполняется в локомотивных депо, на специальных станках.
    Колеса локомотива похожи на колеса автомобиля, только «шины» у локомотива металлические и называются бандажи, в процессе работы бандажи изнашиваются, но им можно продлить жизнь придав правильную форму на обточном станке. ТО-4 это вид ремонта, на котором локомотивным «шинам» предают правильную форму.

    ТО-5

    Иногда у локомотива случается период простоя — например, если объем перевозок на его участке сократился, его отправляют в резерв (запас) желез-ной дороги. Вход и выход локомотива из простоя сопровождается различными видами ТО-5

    ТО-5аПодготовка действующего локомотива к постановке в резерв
    ТО-5бПодготовка недействующего локомотива к отправке на ремонт
    ТО-5вПодготовка к эксплуатации недействующего локомотива после постройки
    ТО-5гПодготовка к эксплуатации локомотива после резерва

    Три вида ремонта

    1

    Текущий ремонт (ТР) — профилактика

    В зависимости от продолжительности эксплуатации ТР может быть разных объемов, например ТР-1, ТР-2, ТР-3.
    Ремонтная бригада в локомотивном депо проверяет детали, ремонтирует или заменяет их на новые по мере необходимости.

    График ремонта Может отличаться для разных локомотивов

    2

    Средний ремонт (СР)

    Частичное обновление старой машины, с восстановлением характеристик близких к заводским. Его могут делать через миллион км пробега и даже больше на локомотиворемонтных заводах: «Желдорреммаш». Ремонтники восстанавливают локомотив до состояния близкого к новому.

    3

    Капитальный ремонт (КР)

    Может производиться через 5 миллионов км пробега или, например 10 лет, когда локомотив нужно полностью восстановить. Для восстановления ресурса локомотива близкого к новой машине. С заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые. Как и СР, его выполняют на заводе.


    Текущий ремонт
    Средний ремонт
    Капитальный ремонт


    После ремонта локомотив сначала испытывают на специ- альном стенде, затем отправляют в обкатку
    и на приемочную комиссию. Когда жизненный путь локомотива закачивается, его отправляют
    на металлолом. Отработанный материал переплавляют на детали для новых локомотивов.


    Для новых поездов холдинга «Синара — Транспортные Машины» создадут двигатели российского производства, июль 2022 года | e1.ru

    Для поездов нового поколения создадут отечественные двигатели

    Поделиться

    В холдинге «Синара — Транспортные Машины» рассказали подробности соглашения, которое на днях подписали с компанией «Новомет-Пермь». Изначально сообщалось, что главной целью будет разработка двигателей для скоростных электричек «Ласточка». Но в действительности речь идет о создании силовых установок для поездов абсолютно нового поколения.

    — Проект будет включать проектирование, испытания и серийное производство комплекта тягового оборудования. Он будет состоять из электромотора, системы управления и системы охлаждения. Предполагается, что эти комплекты могут использоваться в новой линейке скоростных электропоездов, которая в настоящее время разрабатывается на заводе «Уральские локомотивы», — уточнили в «Группе Синара».

    В настоящее время инженеры «Синары» разрабатывают пять различных модификаций электропоезда нового поколения:

    • Первая — модель в четырехвагонном исполнении на постоянном токе. Она будет предназначена для участков с низким пассажиропотоком.

    Проект поезда в четырехвагонном исполнении на постоянном токе

    Поделиться

    А таким будет его интерьер

    Поделиться

    • Вторая модификация представляет собой электропоезд для городского транспорта (Московского центрального узла). Высокая пропускная способность пассажирских салонов будет достигнута благодаря увеличению количества и ширины дверных проемов в промежуточных вагонах.

    Широкие двери будут удобны транспортным системам с очень высоким пассажиропотоком

    Поделиться

    • Третий проект включает вагоны с автономными системами накопления энергии.
    • Четвертая модификация разрабатывается для участков с высоким пассажиропотоком в 5-, 6-, 8- и 10-вагонном исполнении.

    Интерьер нового поезда для столицы

    Поделиться

    • Пятая модель из новой линейки сможет перевозить пассажиров на путях с переменным током. Опытный образец базовой платформы нового электропоезда будет выпущен в 2023 году.

    Поделиться

    — На протяжении нескольких лет наши специалисты занимались разработкой новых моделей электропоездов. Мы стремимся, чтобы в этих машинах было установлено самое современное тяговое оборудование, созданное отечественными инженерами. Уверен, что объединение опыта и компетенций наших предприятий позволит создать качественную продукцию, которая станет «сердцем» для поездов, перевозящих пассажиров в разных регионах страны, — подчеркнул вице-президент «Группы Синара» Евгений Гриценко.

    Ранее мы рассказывали, что скоростные электрички «Ласточка» получат новые маршруты до Качканара и Ивделя.

    Самые первые в России поезда «Ласточка» (изначальное название — Desiro RUS) были заказаны РЖД еще в далеком 2009 году и произведены на заводе в Германии. Через некоторое время было принято решение закупить еще тысячу вагонов. Затем производство этих поездов локализовали под Екатеринбургом, на заводе «Уральские локомотивы» — совместном предприятии Siemens и группы «Синара». Как собирают эти электрички, смотрите в нашем репортаже.

    В марте мы разбирались, как санкции повлияют на сборку «Ласточек». Головная компания Siemens в середине мая объявила об уходе с российского рынка.

    По теме

    • 25 августа 2022, 10:10

      Из Екатеринбурга запустят новые скоростные поезда: публикуем маршруты

    • 18 августа 2022, 14:20

      Уральские школьники и студенты смогут кататься на поезде за полцены

    • 21 июля 2022, 19:33

      Поездам «Ласточка» подобрали самый северный маршрут

    • 20 июля 2022, 14:55

      Уральская компания нашла нового партнера для производства «Ласточек» после ухода Siemens

    • 17 марта 2022, 09:30

      «Ласточкам» подрежут крылья? Как повлияют санкции на сборку скоростных электричек в Верхней Пышме

    • 21 октября 2020, 08:50

      Как появляются на свет уральские скоростные «Ласточки»: фоторепортаж из цеха

    Роман Марьяненко

    Редактор раздела «Дороги и транспорт» E1.RU

    АО Новомет-ПермьЭлектричкиГруппа СинараДвигателиПоездСоглашениеЭскизыПоезда нового поколения

    • ЛАЙК13
    • СМЕХ9
    • УДИВЛЕНИЕ1
    • ГНЕВ4
    • ПЕЧАЛЬ2

    Увидели опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter

    КОММЕНТАРИИ30

    Читать все комментарииДобавить комментарий

    Новости РЎРњР?2

    Новости РЎРњР?2

    Конструкторы LEGO® и кубики для детей

    Красочные детские конструкторы по популярности не знают себе равных — это одно из самых любых занятий детей разного возраста. Игра с деревянными или пластмассовыми наборами разного уровня сложности развивает у ребенка мелкую моторику, воображение, пространственное и логическое мышление. Прекрасный выбор всевозможных детских конструкторов вы найдете на сайте нашего электронного магазина. Играя с магнитным конструктором из самых простых ярких треугольников и квадратов, ребенок научится различать геометрические формы и цвет, создавать из них фигуры. Для мальчиков и девочек, начиная с 2-х летнего возраста, предлагаются наборы LEGO самых популярных игровых серий, которые отличаются по тематике, количеству деталей, игровым функциям и сложности сборки. Игровые комплекты, созданные по мотивам любимых детских мультфильмов, таких как Paw Patrol (Щенячий патруль), Cars (Тачки) и многих других, не оставят равнодушным ни одного ребенка.

    Показать больше
    Показать меньше

    Фильтровать

    Просмотреть список товаровСамые дешевые наверхуСамые дорогие наверхуCрок доставкиHаивысшая оценка

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    530 / мес.  
    3998

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    75342 LEGO® Star Wars Боевой танк Республики

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    610 / мес.  
    4601

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60320 LEGO® City Fire Пожарная часть

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    870 / мес.  
    6557
    7699

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10271 LEGO® Creator Expert Fiat 500

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 16 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    kaup24.ee/ru/t/parima-hinna-garantii-ru’>
    ЛУЧШАЯ ЦЕНА

    820 / мес.  
    16800

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60198 LEGO® City Товарный поезд

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    kaup24.ee/ru/t/parima-hinna-garantii-ru’>
    ЛУЧШАЯ ЦЕНА

    820 / мес.  
    16800

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60198 LEGO® City, Kaubarong

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    kaup24. ee/ru/t/parima-hinna-garantii-ru’>
    ЛУЧШАЯ ЦЕНА

    1280 / мес.  
    34037

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42115 LEGO® Technic Lamborghini Sián FKP 37

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    kaup24.ee/ru/t/parima-hinna-garantii-ru’>
    ЛУЧШАЯ ЦЕНА

    1280 / мес.  
    34037

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42115 LEGO® Technic Lamborghini Sián FKP 37

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    850 / мес.  
    22692

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    6347937 LEGO® Ideas LEGO® Один дома

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

     
    3148

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42121 LEGO® Technic Тяжелый экскаватор

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    kaup24.ee/ru/t/parima-hinna-garantii-ru’>
    ЛУЧШАЯ ЦЕНА

    740 / мес.  
    17700

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42110 LEGO® Technic Land Rover Defender

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 11 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    kaup24.ee/ru/t/parima-hinna-garantii-ru’>
    ЛУЧШАЯ ЦЕНА

    740 / мес.  
    17700

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42110 LEGO® Technic Land Rover Defender

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 11 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    640 / мес.  
    4849

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10281 LEGO® Creator Expert Bonsai дерево

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    670 / мес.  
    5049

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10929 LEGO® DUPLO Town Модульный игровой домик

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    670 / мес.  
    5049

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10929 LEGO® Duplo Town Moodul mängumaja

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    760 / мес.  
    7299

     

    В корзину

    5/5

    10311 LEGO® Icons Орхидея

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    780 / мес.  
    10176

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42124 LEGO® Technic Off-road buggy

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    kaup24.ee/ru/t/parima-hinna-garantii-ru’>
    ЛУЧШАЯ ЦЕНА

    840 / мес.  
    13499

     

    В корзину

    Конструктор Большой парк аттракционов 10840 Lego® Dup…

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    1050 / мес.  
    27900

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10299 LEGO® Creator Real Madrid стадион

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    810 / мес.  
    7785

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    41450 LEGO® Friends Heartlake City торговый центр

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    760 / мес.  
    9999

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10975 LEGO® DUPLO® Town Дикие животные мира

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    740 / мес.  
    15126

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42125 LEGO® Technic Ferrari 488 GTE AF Corse #51

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    700 / мес.  
    9220

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71775 LEGO® NINJAGO Nya самураи X РОБОТ

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    870 / мес.  
    8398

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    76403 LEGO® Harry Potter Министерство Магии

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    860 / мес.  
    13700

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71756 LEGO® NINJAGO Hydro Bounty

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    520 / мес.  
    3949

     

    В корзину

    10914 LEGO® Duplo Classic Suur karp klotse

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 1.5 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    830 / мес.  
    7999

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Lego Harry Potter 75955 Хогвартс Экспресс

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

     
    1488

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Магнитный конструктор, 63 деталей

    Торговая марка: FantasyHome

    Рекоменд. возраст от: 14 г.

    Тип: Магнитные конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    540 / мес.  
    4099

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42138 LEGO® Technic Ford Mustang Shelby GT500

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    730 / мес.  
    19464

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42114 LEGO® Technic Самосвал 6×6 Volvo с кузовом

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 11 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    600 / мес.  
    4530

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71737 LEGO® NINJAGO X-1 ниндзя-поджигатель

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    920 / мес.  
    8798

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Lego SW Boba Fett’s Throne Room 75326

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    970 / мес.  
    25900

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71741 LEGO® NINJAGO городские сады

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 14 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    0 €

    БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА

    620 / мес.  
    4699

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42123 LEGO® Technic McLaren Senna GTR

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    Игрушки PLAYMOBIL

    Уже более 40 лет в Германии производятся игрушки PLAYMOBIL, известные почти в ста странах мира. В течение этого периода было произведено более 3 млрд любимых детьми фигурок, позволяющих участвовать в очень увлекательных играх, которые охватывают целых 30 различных тем – начиная от пиратов и заканчив

    Серия LEGO® Duplo

    «LEGO® Duplo» – это специальная серия конструкторов «LEGO®», созданная именно для самых маленьких Ваших детей. Конструкторы предназначены для Ваших растущих детей, поэтому мы даже не сомневаемся в том, что они помогут развить моторику и, конечно же, творческое мышление у Ваших детей. Конструкторы «L

    Читать дальше

    Новая серия LEGO Hidden Side: забудьте все, что вы знали

    Конструкторы LEGO знакомы практически каждому ребенку и родителю, но такой новинки не ожидал никто. Производители конструктора приглашают ребят окунуться в интерактивный мир, сулящий множество приключений – в игре пригодятся не только навыки конструирования, но и опыт пользования смартфоном, который

    Читать дальше

    Самые популярные игрушки для детей

    По мере приближения самых больших праздников в году, все чаще возникает вопрос: что подарить детям на Рождество? Количество, размер и тип подарков зависят от семейных традиций и ценностей, но нет сомнений, что игрушки на Рождество — один из лучших вариантов. Такой подарок обязательно удивит самых ма

    Читать дальше

    Чем занять детей во время Рождественских каникул?

    Дети ждут самые красивые праздники в году не только ради подарков, но и из-за каникул, которые длятся несколько недель. Нас ждёт еще одна задача – придумать, чем заниматься с детьми дома. Хочется, чтобы занятия для детей были не только интересные, но и полезные: ведь даже в свободное время ребёнок м

    Читать дальше

    Одни из самых любимых и полезных игрушек детей любого возраста, как мальчиков, так и девочек — конструкторы. Ассортимент их очень разнообразен и в нашем онлайн магазине Вы найдете конструкторы из разных материалов: пластмассы, дерева и металла, разного уровня сложности.

    • Деревянные конструкторы из разноцветных деталей разных форм позволяют создавать модели машин, паровозов, домики, замки и многие другие игрушки. Изготовлены конструкторы из высококачественной древесины, покрыты безвредной краской и соответствуют европейским стандартам безопасности. В комплекте есть все необходимое для сборки — соединительные детали, инструменты и иллюстрированные инструкции.
    • Магнитные конструкторы из пластиковых деталей разных геометрических форм, цветов и размеров, с магнитом внутри предназначены для создания объемных или плоских конструкций. Элементы соединяются между собой за счет действия сил магнитного притяжения, без использования каких-либо инструментов. Получаются прочные и стабильные конструкции, которые затем можно легко разобрать и собрать что-то другое по схеме или основываясь на своем воображении. Такие конструкторы разные по сложности есть как для детей дошкольного возраста, так и для школьников.

    Металлические конструкторы — для детей более старшего возраста. Они научат работать по схемам, пользоваться отверткой, ключом, создавать своими руками конструкции, начиная со скручивания отдельных частей, и в результате получать готовую игрушку.

    На сегодняшний день самыми популярными Lego сериями являются:

    • Lego Friends. Яркая и интересная серия конструкторов для девочек. Главные герои – пять веселых подружек, у каждой свой характер и интересы, но все любят приключения и совершать добрые поступки. Девочки живут в большом городе Хартлейк-сити, в котором есть много магазинов, кафе, школа, ветеринарная клиника, Гранд отель, кондитерская, звукозаписывающая студия, конный клуб и многое другое, поэтому покупая наборы серии Lego Friends, Вы сможете построить огромный и развивающийся город. Кроме того, в каждом наборе есть интересные отдельные аксессуары и фигурки, такие как, одежда, еда, животные, посуда, книги, которые делают игру более интересной, захватывающей и реалистичной. К тому же, собирание конструкторов Lego развивает у детей внимание, логическое и творческое мышление, усидчивость и мелкую моторику рук.
    • Lego Ninjago. Одна из самых любимых серий мальчишек во всем мире, которая дает возможность погрузиться в захватывающие сражения вместе со смелой командой ниндзей. В состав команды входят Кай, Зейн, Ния, Ллойд, Джей, Коул и их наставник Ву, который обучает их мастерству и секретам победы в боях. Каждый участник команды наделен мощью и имеет сверхъестественные способности, поэтому покупая разные наборы и собрав всю команду, Ваш ребенок непременно победит всех злодеев и врагов, а также сможет придумывать свои сюжеты и правила игры. Кроме того, по данной Lego серии были сняты мультфильмы, которые стали очень популярны среди детей, поэтому конструктор с их персонажами будет долгожданным подарком и приведет в восторг каждого мальчика.
    • Lego City. Это познавательная серия, знакомящая детей с профессиями, транспортными средствами, местами, зданиями, которые встречаются в реальной жизни. Покупая разные наборы, ребенок сможет не только складывать предметы по шаблону, но и придумывать свои варианты, чувствуя себя талантливым архитектором. Благодаря серии Lego City дети вникнут и будут иметь представление о работе пожарных, полицейских, строителей, космонавтов, врачей и многих других, и возможно это будет первый шаг к выбору будущей профессии. Данную серию любят как девочки, так и мальчики разных возрастов, так как с помощью нее можно построить город мечты и установить в нем свои правила.

    Также на Ваш выбор предлагаются и другие Lego серии, например, Jurassic World, Star Wars, Harry Potter, Toy Story, Minecraft, Disney Frozen, погружающие детей в сказочные миры, в которых они ощущают себя главными героями.

    Дополнительно предлагаем купить

    • Игрушки – соответствующие возрасту ребенка, для младенцев и детей постарше, для девочек и мальчиков. Множество интересных предложений, чтобы предложить каждому ребенку подходящую игрушку.
    • Пазлы – разной сложности, отличающиеся разнообразной тематикой, в виде картин и объемные 3D нравятся не только детям, но и взрослым, прекрасно подойдут и в качестве подарка.
    • Настольные игры — есть на любой возраст и разное количество игроков, чтобы весело и с пользой провести свободное время в компании близких и друзей. Это отличное развлечение для дома, их можно взять с собой в дорогу, на дачу.
    • Развивающие игрушки – они помогают в игровой форме осваивать ребенку основные навыки, способствуют развитию творческих способностей и воображения.

    Купите детские конструкторы дешевле

    Интернет-магазин Kaup24.ee предлагает для детей разного возраста популярные пластмассовые конструкторы из серий LEGO и PLAYMOBIL, а также не менее интересные магнитные и деревянные конструкторы. Многие товары продаются с дополнительными скидками, что позволяет сэкономить. Выбрать и заказать понравившийся конструктор очень легко. В кратчайшие сроки заказ будет доставлен по указанному адресу или Вы сами можете бесплатно забрать его в одном из наших физических магазинов.

    Конструкторы LEGO® и кубики для детей

    Каждый ребенок достигая определенного возраста начинает все больше интересоваться и знакомиться с окружающим миром. Для восприятия окружающей среды и развития мелкой моторики, производители детских товаров все чаще предлагают родителям во всем мире использовать разные конструкторы для мальчиков и девочек. Ребенок во время игры усваивает разные формы и цвета, а также дает волю своей безграничной фантазии. 

    Одним из самых популярных конструкторов в наше время является магнитный конструктор. Его отдельные детали разного вида, цвета и форм очень легко и просто соединяются с помощью небольших магнитиков. Такие магнитные конструкторы для детей можно купить в большинстве магазинов детских товаров. Однако, этим конструкторам нисколько не уступают и деревянные конструкторы. Они более экологичны и подойдут именно Вам, если Вы являетесь сторонником использования натуральных материалов. 

    Кубики для детей могут быть разнообразных видов: есть кубики с буквами, кубики с цифрами и разными картинками. Такие игрушки не только помогут Вам обучить своего ребенка буквам и цифрам, но также позволят весело и интересно провести время со своим малышом.

    Показать больше
    Показать меньше

    Фильтровать

    Просмотреть список товаровСамые дешевые наверхуСамые дорогие наверхуCрок доставкиHаивысшая оценка

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    1107 / мес.  
    22692

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    6347937 LEGO® Ideas LEGO® Один дома

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    766 / мес.  
    5848

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    10929 LEGO® DUPLO Town Модульный игровой домик

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    711 / мес.  
    11502

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21188 LEGO® Minecraft Деревня лам

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    724 / мес.  
    7026

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21161 LEGO® Minecraft Набор для творчества 3.0

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    742 / мес.  
    9848

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    10948 LEGO® DUPLO Town Гараж и автомойка

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    867 / мес.  
    8414

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21042 LEGO® Architecture, Statue of Liberty

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 16 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    922 / мес.  
    18907

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    42130 LEGO® Technic BMW M 1000 RR

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    885 / мес.  
    18151

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    75308 LEGO® Star Wars™ R2-D2™

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    853 / мес.  
    17499

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    10265 LEGO® Creator Expert Ford Mustang GT

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 16 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    586 / мес.  
    4474

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    42138 LEGO® Technic Ford Mustang Shelby GT500

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    1643 / мес.  
    33700

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    LEGO Technic 42083 Bugatti Chiron

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 16 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    738 / мес.  
    5632

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    Зоо гостиница 41718 LEGO® Friends

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

     
    3148

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    42121 LEGO® Technic Тяжелый экскаватор

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    748 / мес.  
    9930

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    42144 LEGO® Technic Погрузчик

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    867 / мес.  
    8415

     

    В корзину

    4.5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    42127 LEGO® Technic БЭТМЕН. БЭТМОБИЛЬ™

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    742 / мес.  
    5661

     

    В корзину

    4.8/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    41395 LEGO® Friends Автобус друзей

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    511 / мес.  
    3900

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    10698 LEGO® Classic большая коробка с кубиками

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    787 / мес.  
    7640

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    70222 PLAYMOBIL® Крепость Novelmore

    Торговая марка: Playmobil

    Рекоменд. возраст от: 5 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    1458 / мес.  
    29899

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    10299 LEGO® Creator Real Madrid стадион

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    670 / мес.  
    5116

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21186 LEGO® Minecraft Ледяной замок

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    714 / мес.  
    5448

     

    В корзину

    4.6/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    42123 LEGO® Technic McLaren Senna GTR

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

     
    3677

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    Lego Architecture 21034 Лондон

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 12 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    602 / мес.  
    4599

     

    В корзину

    4. 9/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21176 LEGO® Minecraft Аномалия джунглей

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    742 / мес.  

    5662

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    41713 LEGO® Friends Космическая академия Оливии

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    922 / мес.  
    18907

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21327 LEGO® Ideas Печатная машинка

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    655 / мес.  
    4999

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21044 LEGO® Architecture Париж

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 12 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    733 / мес.  
    5598

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    10281 LEGO® Creator Expert Bonsai дерево

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    946 / мес.  
    19399

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21318 LEGO® Ideas Дом на дереве

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 16 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

     
    6300

     

    В корзину

    5/5

    21319 LEGO® Ideas Central Perk

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 16 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    792 / мес.  
    7682

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    10275 LEGO® Creator Expert Домик клуба эльфов

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    661 / мес.  
    5042

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    60329 LEGO® City Community День в школе

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

     
    2848

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    21172 LEGO® Minecraft Руины портала

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    606 / мес.  
    4628

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    Конструктор LEGO® City 60316 Полицейский участок

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    922 / мес.  
    18907

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    76218 Marvel Avengers Movie 4 Sanctum Sanctorum

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    802 / мес.  
    7787

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    60292 LEGO® City Community Центр города

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    %

    АКЦИЯ НА ДОСТАВКУ

    841 / мес.  
    13613

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ СЕГОДНЯ

    LEGO® 42128 Technic Грузовой эвакуатор

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 11 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    Серия LEGO® Dulpo

    «LEGO Duplo» – это специальная серия конструкторов «LEGO», созданная именно для самых маленьких Ваших детей. Конструкторы предназначены для Ваших растущих детей, поэтому мы даже не сомневаемся в том, что они помогут развить моторику и, конечно же, творческое мышление у Ваших детей. Конструкторы «LEG

    Игрушки PLAYMOBIL – нестареющая классика

    Уже более 40 лет в Германии производятся игрушки PLAYMOBIL, известные почти в ста странах мира. В течение этого периода было произведено более 3 млрд любимых детьми фигурок, позволяющих участвовать в очень увлекательных играх, которые охватывают целых 30 различных тем – начиная от пиратов и заканчив

    Читать дальше

    Серия LEGO® Batman

    Окунитесь в впечатляющий и полный приключений мир «LEGO Batman». От классических комиксов, телевизионных сериалов до фильма «LEGO Batman» и различных других очень популярных фильмов. В конструкторах «LEGO Batman» Вы найдете все – иконных персонажей, самые впечатляющие транспортные средства и незабыв

    Читать дальше

    Серия LEGO® City

    «LEGO City» – это практически самая старая серия «LEGO», которая появилась на рынке еще в восьмидесятых годах под другими названиями: «LEGOLAND Town», «LEGO Town» и «LEGO World City». Новое название «LEGO City» используется с 2015 г. и эта серия является усовершенствованной по сравнению со всеми пре

    Читать дальше

    Серия LEGO® Minecraft

    Наверное, каждый современный игрок «Minecraft» задумывался о том, что «Minecraft» находится лишь в виртуальном мире «LEGO», а фанаты «LEGO» хотя бы иногда думают о том, что «LEGO» будто бы находится в реальности «Minecraft». И, думая таким образом, люди совершенно не ошибаются – в действительности,

    Читать дальше

    Конструирование и игры с кубиками одно из наиболее полезных занятий для развития ребенка. Конструктор – это строительный материал, необходимый для творческих игр детей любого возраста. Такие детские игрушки заинтересуют как мальчиков, так и девочек. Незаменимы конструкторы для развития мышления, интеллекта, пространственного воображения и творческих способностей. Кроме того, развивающие конструкторы для детей помогают воспитывать такие качества, как усидчивость, упорство, умение сконцентрироваться, и главное – укрепляют веру в себя. Не менее важная цель конструктора – научить ребенка терпению, привить первые навыки труда и общения с партнером. Конструирование — это игра, требующая от ребенка настоящей работы. У играющего с конструктором ребенка формируются понятия цвета, формы, размера, соотношения предметов в пространстве.

    Ассортимент самых разнообразных конструкторов огромен, и основным критерием, которым следует руководствоваться при выборе, является, безусловно, возраст ребенка. В качестве первого конструктора для малышей прекрасно подойдут пластмассовые и деревянные кубики, а совсем маленьких порадуют легкие и мягкие тканевые кубики для детей. С их помощью ребенок развивает ловкость рук, учится строить простейшие конструкции. Для дошкольников кубики с буквами помогут весело изучать буквы, складывать первые слова, а кубики с цифрами в игровой форме познакомят ребенка с азами арифметики.

    Деревянные конструкторы с деталями разных форм и цветов позволяют не только выстраивать настоящие замки с домиками, башенками, заборами и мостами, но и создавать своими руками модели машин, паровозов и другие игрушки из дерева.

    Магнитный конструктор из пластиковых деталей разнообразных геометрических форм, цветов и размеров, с магнитом внутри, предназначен для создания объемных или плоских конструкций без использования каких-либо инструментов, детали соединяются между собой за счет действия сил магнитного притяжения. Магнитные конструкторы подойдут как для детей дошкольного возраста, так и для школьников.

    Выбирая конструкторы для детей старше 4 лет, следует учитывать их пол.  Девочки охотнее предпочтут конструкторы, из которых можно собирать домики и замки, в комплекте с мебелью, фигурками кукол, принцесс и животных. Конструкторы для мальчиков позволяют собирать модели машин, самолетов,  кораблей, трансформеров и фантастических героев, не менее популярными являются наборы, имитирующие работу людей различных профессий – врачей скорой помощи, полицейских, пожарников. В некоторых конструкторах есть возможность постоянно пополнять коллекции и создавать впечатляющие постройки.

    Для детей более старшего возраста неплохим вариантом могут стать металлические конструкторы разной сложности, они научат работать по схемам, пользоваться отверткой, ключом.

    Особой популярностью пользуются конструкторы блочного типа  Lego, отличительной особенностью которых является возможность совмещать детали из разных наборов, тем самым позволяя создавать бесконечное множество интересных фигур и построек. Наборы серии Lego Duplo, разработанные специально для малышей, не содержат мелких деталей и элементов, поэтому полностью безопасны. Компания Lego каждый год выпускает новые игровые наборы для всех возрастов с различными ролевыми сюжетами.

    На сегодняшний день самыми популярными Lego сериями являются:

    • Lego Friends. Яркая и интересная серия конструкторов для девочек. Главные герои – пять веселых подружек, у каждой свой характер и интересы, но все любят приключения и совершать добрые поступки. Девочки живут в большом городе Хартлейк-сити, в котором есть много магазинов, кафе, школа, ветеринарная клиника, Гранд отель, кондитерская, звукозаписывающая студия, конный клуб и многое другое, поэтому покупая наборы серии Lego Friends, Вы сможете построить огромный и развивающийся город. Кроме того, в каждом наборе есть интересные отдельные аксессуары и фигурки, такие как, одежда, еда, животные, посуда, книги, которые делают игру более интересной, захватывающей и реалистичной. К тому же, собирание конструкторов Lego развивает у детей внимание, логическое и творческое мышление, усидчивость и мелкую моторику рук.
    • Lego Ninjago. Одна из самых любимых серий мальчишек во всем мире, которая дает возможность погрузиться в захватывающие сражения вместе со смелой командой ниндзей. В состав команды входят Кай, Зейн, Ния, Ллойд, Джей, Коул и их наставник Ву, который обучает их мастерству и секретам победы в боях. Каждый участник команды наделен мощью и имеет сверхъестественные способности, поэтому покупая разные наборы и собрав всю команду, Ваш ребенок непременно победит всех злодеев и врагов, а также сможет придумывать свои сюжеты и правила игры. Кроме того, по данной Lego серии были сняты мультфильмы, которые стали очень популярны среди детей, поэтому конструктор с их персонажами будет долгожданным подарком и приведет в восторг каждого мальчика.
    • Lego City. Это познавательная серия, знакомящая детей с профессиями, транспортными средствами, местами, зданиями, которые встречаются в реальной жизни. Покупая разные наборы, ребенок сможет не только складывать предметы по шаблону, но и придумывать свои варианты, чувствуя себя талантливым архитектором. Благодаря серии Lego City дети вникнут и будут иметь представление о работе пожарных, полицейских, строителей, космонавтов, врачей и многих других, и возможно это будет первый шаг к выбору будущей профессии. Данную серию любят как девочки, так и мальчики разных возрастов, так как с помощью нее можно построить город мечты и установить в нем свои правила.

    Также на Ваш выбор предлагаются и другие Lego серии, например, Jurassic World, Star Wars, Harry Potter, Toy Story, Minecraft, Disney Frozen, погружающие детей в сказочные миры, в которых они ощущают себя главными героями.

    Разнообразные конструкторы предоставляют неограниченные возможности для совершенствования ребенка — развиваются координация движения рук, навыки логического и последовательного мышления. Интересно играть в эти игры с друзьями, родителями, и даже одному.   Играя с друзьями, ребенок учится общению и умению работать в команде. Во время конструирования в одиночку, улучшается концентрация, повышается уверенность в своих силах.

    Позвольте детям освободить свою фантазию и самому создавать реалистичные и фантастические творения. Итак, конструкторы – прекрасный выбор, если Вы желаете порадовать и удивить своих детей, а себе предоставить возможность отдохнуть или присоединиться к детям и  поиграть вместе с ними.

    В ассортименте нашего магазина представлены конструкторы разнообразных дизайнов — и классического, и новаторского. Интернет-магазин Pigu.lt предлагает конструкторы для детей разного возраста, выбирайте наиболее соответствующий интересам Вашего ребенка и закажите по интернету прямо сейчас!

    Конструкторы и кубики | hansapost.ee

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    750 / мес.  

    15399

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60198 LEGO® City Товарный поезд

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    760 / мес.  

    5784

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Портал демонов Novelmore Violet Vale 70746 PLAYMOBIL®

    Торговая марка: Playmobil

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    1500 / мес.  

    39900

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42131 LEGO® Technic Бульдозер Cat D11 с прикладным уп…

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    710 / мес.  

    5399

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    72 LEGO® NINJAGO Хрустальный король

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    840 / мес.  

    10999

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42144 LEGO® Technic Погрузчик

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    830 / мес.  

    10900

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    42124 LEGO® Technic Off-road buggy

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 10 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    920 / мес.  

    8799

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60292 LEGO® City Community Центр города

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    740 / мес.  

    5599

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71403 LEGO® Super Mario Стартовый набор Приключения с. ..

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

     

    3499

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    21172 LEGO® Minecraft Руины портала

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    860 / мес.  

    8299

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10275 LEGO® Creator Expert Домик клуба эльфов

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    720 / мес.  

    11449

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    21188 LEGO® Minecraft Деревня лам

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    630 / мес.  

    4799

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Конструктор LEGO® City 60316 Полицейский участок

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    590 / мес.  

    4499

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    31129 LEGO® Creator Королевский Тигр

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    620 / мес.  

    4699

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    75342 LEGO® Star Wars Боевой танк Республики

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    590 / мес.  

    4499

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    43194 LEGO® | Disney Princess Волшебная страна Холодн…

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    660 / мес.  

    4999

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Зоо гостиница 41718 LEGO® Friends

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    690 / мес.  

    5199

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60320 LEGO® City Fire Пожарная часть

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    3399

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71003 PLAYMOBIL, Тактическое транспортное средство

    Торговая марка: Playmobil

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    1360 / мес.  

    36300

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    LEGO® 42129 Technic Полноприводный грузовик-внедорожн…

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 12 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    650 / мес.  

    4899

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    21186 LEGO® Minecraft Ледяной замок

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    700 / мес.  

    5299

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Lego Duplo Поезд на паровой тяге 10874

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    630 / мес.  

    4799

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60282 LEGO® City Fire Штаб пожарников

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    830 / мес.  

    7989

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60350 LEGO® City Space Port Лунная научная база

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    820 / мес.  

    7899

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Конструктор LEGO® City 60330 Общественная больница

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    710 / мес.  

    5349

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71738 LEGO® NINJAGO Zane Борьба робота-титана

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    690 / мес.  

    5249

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71766 LEGO® NINJAGO Легендарный дракон Ллойда

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    770 / мес.  

    5799

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    41395 LEGO® Friends Автобус друзей

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    740 / мес.  

    11900

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60351LEGO® City Space Port Космодром

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    570 / мес.  

    4299

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60291 LEGO® City Community Семейный дом

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 5 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

     

    2499

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    21180 LEGO® Minecraft Битва гвардейцев

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    510 / мес.  

    3858

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10959 LEGO® DUPLO Town Полицейский участок и вертолет

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    720 / мес.  

    5446

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10952 LEGO® DUPLO Town Хлев, трактор и животные

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    830 / мес.  

    7999

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    76191 LEGO® Marvel Перчатка бесконечности

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    650 / мес.  

    4899

     

    В корзину

    4.9/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71360 LEGO® Super Mario Базовый набор приключений с М…

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    810 / мес.  

    12900

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10295 LEGO® Icons Porsche 911

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 18 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    580 / мес.  

    4409

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    21190 LEGO® Minecraft™ Заброшенная деревня

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    790 / мес.  

    7599

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Конструктор LEGO® NINJAGO 71765 Ниндзя Ультра Комбо Р…

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    630 / мес.  

    4799

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    41689 LEGO® Друзья Волшебное Колесо наблюдения и като. ..

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    760 / мес.  

    9999

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    21174 LEGO® Minecraft Современный дом на дереве

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 9 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    НОВИНКА

     

    2999

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    76230 LEGO® Marvel Super Heroes Фигурка Венома

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    530 / мес.  

    3999

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    70048 PLAYMOBIL® City Life, вертолет скорой помощи

    Торговая марка: Playmobil

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    710 / мес.  

    9289

     

    В корзину

    4/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10933 LEGO® DUPLO Town Башенный кран и строительство

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    790 / мес.  

    7599

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Конструктор LEGO® City 60317 Полицейский захват банка

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    2399

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10951 LEGO® DUPLO Town Конюшня и уход за пони

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    1679

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Деревянные блоки-город, 100 шт. , ЭКОТОЙС

    Торговая марка: Другие

    Рекоменд. возраст от: 3 г.

    Тип: Деревянные конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    510 / мес.  

    3899

     

    В корзину

    4.9/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10698 LEGO® Classic большая коробка с кубиками

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    2599

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Трактор 42136 LEGO® Technic John Deere 9620R 4WD

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    1919

     

    В корзину

    4. 7/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Toyota GR Supra 76901 LEGO® Speed Champions

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 7 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    663

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    11023 LEGO® Classic Зелёная базовая пластина

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    2439

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    60345 LEGO® City Farm автобус с фермерскими товарами

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 5 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    2399

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10915 LEGO® DUPLO Classic Алфавитный грузовик

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 1.5 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    730 / мес.  

    5499

     

    В корзину

    4.7/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    41449 LEGO® Friends Andrea семейный дом

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 6 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

    510 / мес.  

    3899

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10899 LEGO® DUPLO Disney Princess Замерзший ледовый з…

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    319

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    71033 LEGO® Minifigures Маппеты

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 5 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    1919

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    21165 LEGO® Minecraft Пчелиная ферма

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 8 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    ХОРОШАЯ ЦЕНА

     

    1043

     

    В корзину

    5/5

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    Серая базовая пластина 11024 LEGO® Classic

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 4 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    НОВИНКА

     

    2399

     

    В корзину

    ЗАБЕРИТЕ ЗАВТРА

    10976 Пряничный домик Санты LEGO® DUPLO Town

    Торговая марка: LEGO®

    Рекоменд. возраст от: 2 г.

    Тип: Пластиковые конструкторы

    Тайны метро: почему для движения поездов необходим третий рельс

    https://ria.ru/20170930/1505838490. html

    Тайны метро: почему для движения поездов необходим третий рельс

    Тайны метро: почему для движения поездов необходим третий рельс — РИА Новости, 30.09.2017

    Тайны метро: почему для движения поездов необходим третий рельс

    Туалеты и фонтанчики — мало кто знает, что они присутствуют в секретных местах московского метро. Оно выстроено таким образом, чтобы в нем можно было бы… РИА Новости, 30.09.2017

    2017-09-30T08:00

    2017-09-30T08:00

    2017-09-30T08:01

    /html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

    /html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

    https://cdnn21.img.ria.ru/images/149043/17/1490431706_0:132:3175:1917_1920x0_80_0_0_96f9410fcc5598798f3bbd52306ac799.jpg

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    2017

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    internet-group@rian. ru

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    Новости

    ru-RU

    https://ria.ru/docs/about/copyright.html

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    1920

    1080

    true

    1920

    1440

    true

    https://cdnn21.img.ria.ru/images/149043/17/1490431706_222:0:2951:2047_1920x0_80_0_0_5c6279cb1e84ef8966529b8603ee119d.jpg

    1920

    1920

    true

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

    МОСКВА, 30 сен — РИА Новости, Ольга Коленцова. Туалеты и фонтанчики — мало кто знает, что они присутствуют в секретных местах московского метро. Оно выстроено таким образом, чтобы в нем можно было бы некоторое время продержаться в случае опасности, нависшей над городом. Но в мирное время метро служит средством передвижения для огромного числа пассажиров. От машин и автобусов метро отличается четкой организацией движения. Даже за десятисекундное опоздание или опережение машиниста могут лишить премии, поэтому распорядок прибытия-отбытия соблюдается очень четко.

    29 сентября 2017, 09:32

    Число правонарушений в Московском метро сократилось на 13%

    Такое жесткое соблюдение графика обеспечивается высокой степенью автоматизации подземного транспорта. Машинист управляет поездом самостоятельно, но превысить скорость он не может. А если он не снизит скорость перед запрещающим сигналом (например, когда поезд подъедет слишком близко к следующему), то система исправит эту ошибку и произойдет торможение.  

    © РИА Новости / Михаил Киреев / Перейти в медиабанкРабочая метрополитена осматривает пути возле станции метро «Невский проспект»

    Движение поезда осуществляется при помощи двигателя, преобразующего электрический ток в движение. Ток — движение положительно заряженных частиц, которые направляются от плюса к минусу, в противовес электронам, которые стараются покинуть отрицательно заряженную область. А перемещение отрицательного заряда является тем же самым, что и движение положительного заряда в противоположном направлении. 

    © Fotolia / SGrЭлектрическая подстанция

    © Fotolia / SGr

    Следовательно, чтобы появился ток, нужны два полюса — положительный и отрицательный. На торце платформы (слева по движению поезда) располагается третий рельс, находящийся под напряжением 825 вольт, его называют контактным. Он изготавливается из мягкой стали и крепится при помощи фарфоровых изоляторов к кронштейнам (металлическим опорам). Электричество «снимается» с контактного рельса при помощи двух токоприемников, расположенных на разных сторонах вагона. Кронштейны обычно устанавливаются на расстоянии 4,5-5,4 метра друг от друга. По форме они напоминают квадратные скобки. Так вот этот рельс является плюсом, а обычные рельсы — минусом. Именно на контактный рельс подается постоянный ток с тяговой подстанции. С парных рельс идет отводящий ток кабель.

    «Исторически так сложилось, что городской электротранспорт работал на постоянном токе, так как в XIX и начале XX века такую систему уже возможно было создать, в отличие от схемы на переменном токе. Ранее электродвигатели подвижного состава работали только на нем. Двигатели такого типа называются синхронными. Для переменного тока потребовались бы более широкие туннели и очень тяжелое электрооборудование. Кроме того, электродвигатели постоянного тока проще адаптировать для тяги поездов. Однако эти двигатели тоже имеют недостатки, например сравнительно малую допустимую частоту вращения. Это ограничивает силу тяги — в частности, на высоких скоростях», — поясняет Константин Черкасский, директор народного музея истории Московского метрополитена.

    Предел тяги можно сравнить с ограничением числа оборотов на одной и той же передаче в автомобиле. Допустим, машина на третьей передаче допускает значение количества оборотов двигателя в минуту не более 2500. Но если она сможет разогнаться до 4000 оборотов в минуту, то будет ехать быстрее на той же передаче. Асинхронные двигатели (они работают на переменном токе) позволяют повысить частоту вращения и максимально допустимую скорость состава без уменьшения тяги, а также улучшить характеристики замедления и ускорения.

    29 сентября 2017, 13:48

    Эксперты составили рейтинг станций метро Москвы по стоимости аренды квартир»Кропоткинская» занимает первое место среди станций московского метро по стоимости аренды расположенных поблизости квартир, говорится в сообщении портала «Мир квартир».

    Принцип работы двигателя основан на магнетизме. Если мы возьмем постоянный магнит и попробуем вращать его рядом с медным диском, то увидим, как последний тоже вращается. Магнит возбуждает в диске индукционные токи, которые порождают магнитное поле, в свою очередь, дальше взаимодействующее с полем магнита. Данная физика воплощена в асинхронном двигателе. Его основными деталями являются статор и ротор, между которыми имеется воздушный зазор. Они также оборудованы обмоткой возбуждения и магнитопроводом.

    © Иллюстрация РИА Новости . А.ПолянинаДемонстрация принципов работы асинхронного тягового двигателя

    © Иллюстрация РИА Новости . А.Полянина

    Ротор тоже крутится, чтобы синхронизировать свое магнитное поле с «убегающим» магнитным полем статора. Но как только частоты их вращения совпадут, ротор перестанет крутиться. Он отстанет, и магнитное поле снова начнет возбуждать контур ротора. Так поступает нерадивый студент, когда пытается догнать однокурсников. Он стремится получить все знания, которые получили они, но как только сдает все хвосты, то мигом расслабляется и снова перестает учиться. Разумеется, студент сразу отстает, и вновь торопливо догоняет ровно и стабильно учащихся товарищей. Этот процесс повторяется раз за разом. Двигатель потому и называется асинхронным, поскольку ротор никак не сравняет свою частоту вращения с той же величиной у статора.

    Train Engine — Bilder und Stockfotos

    106.947Bilder

    • Bilder
    • Fotos
    • Grafiken
    • Vektoren
    • Videos

    AlleEssentials

    Niedrigster Preis

    Signature

    Beste Qualität

    Durchstöbern Sie 106.947

    train engine Stock- Фотографии и фотографии. Odersuchen Sie nach австрийский пейзаж или поезда, um noch mehr faszinierende Stock-Bilder zu entdecken.

    демпфер — двигатель поезда стоковые фотографии и изображения

    Dampflok

    schweizer bergbahn — стоковые фотографии и изображения двигателей поездов

    Schweizer Bergbahn

    Кантон Берн, Швейцария, 1978. Schweizer Bergbahn.

    zugsymbole — grafik-icon-serie — train engine stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole клипарт, -мультфильмы и -символ

    Schulkinder, Schüler, Buntstiftlokomotive

    Иллюстрация eines Jungen und eines Mädchens, die auf einer Bleistiftlokomotive fahren. Вектор verfügbar.

    radsätze an waggondrehgestellen zur reparatur und wartung im bahnbetriebswerk. — фото и фото локомотива

    Radsätze an Waggondrehgestellen zur Reparatur und Wartung im…

    züge, weichen und rangierbahnhof Фото и фото паровоза поезда

    Regionalzug der Deutschen Bahn in Sachsen-Anhalt

    züge auf einer modelleisenbahn — сток фото и фото паровоза поезда

    Züge Auf Einer Modelleisenbahn

    langzeitbelichtungsaufnahme einer vorbeifahrenden dampflokomotive — train engine stock-fotos und bilder

    Langzeitbelichtungsaufnahme einer vorbeifahrenden Dampflokomotive

    unfall bei den wiener bahnen, gestürzte lokomotive — train engine stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole

    Unfall bei den Wiener Bahnen, gestürzte Lokomotive

    moderner hochgeschwindigkeitszug auf weiß isoliert — паровозик сток-фотографии и изображения

    Moderner Hochgeschwindigkeitszug auf weiß isoliert

    öbb railjet локомотив поезд главный железнодорожный вокзал инсбрука австрия österreichische bundesbahnen — паровозик сток фото и фото

    ÖBB RailJet локомотив поезд главный ж/д вокзал Инсбрука. ..

    zug mit dumpflokomotive — паровоз сток фото и фото

    Zug mit Dampflokomotive 900 einer alten демпфлокомотив nahaufnahme — двигатель поезда стоковые фото и изображения

    Räder einer alten демпфлокомотив Nahaufnahme

    nahaufnahme der radmechanik einer alten демпфлокомотив-монохромный — двигатель поезда стоковые фотографии и изображения

    Nahaufnahme der Radmechanik einer alten Dampflokomotive-Monochrome

    винтажный старый локомотив Zug Maschine Design Vector — Train Engine stock-grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole

    Vintage Alte Lokomotive Zug Maschine Design Vector

    городской электропоезд auf weißem Hintergrund — Train Engine Stock-fotos und Bilder

    City Electric Train Langzug Состав вагонов, изолированных…

    moderne hochgeschwindigkeits-rot-personen-s-bahn. bahnhof — паровозик стоковые фото и изображения

    Moderne Hochgeschwindigkeits-Rot-Personen-S-Bahn. Bahnhof

    Современный маршрут Hochgeschwindigkeits-Personennahverkehrszug в Bewegung am Bahnsteig. Банхоф. Eisenbahn mit Bewegungsunschärfe-Effekt. Industrielle Konzeptlandschaft mit Instagram-Toning. Транспорт

    bewegung — двигатель поезда фото и изображения

    Bewegung

    Dampf weht Hinter den Fahrwerken einer historischen Lokomotive hervor.
    Bitte sehen Sie sich meine verwandten Sammlungen an…
    [url=Suche/Lightbox/7431206] [img]http://i161.photobucket.com/albums/t218/dave9296/Lightbox_Vetta.jpg[/img][/url]
    [url=Suche/Lightbox/6161389] [img]http://i161.photobucket.com/albums/t218/dave9296/Lightbox_Vint_Trans2-V2.jpg[/img][/url]
    [url=Suche/Lightbox/4719824] [img]http://i161.photobucket.com/albums/t218/dave9296/Lightbox_travelers-V2.jpg[/img][/url]

    исторических немецких демпфейзенбанов во время движения по весне — фото и фотографии паровоза поезда

    Historische deutschen Dampfeisenbahn durch die Felder in sprin

    Historische deutsche Dampfeisenbahn im Frühjahr, Rügen, Deutschland

    Железнодорожный rädern — Железнодорожный железнодорожный двигатель. -grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole

    Kleinste Eisenbahn der Welt

    монохромный дизайн собрать с ретро-цуг в стиле. масштабируемая векторная графика. — графика паровоза поезда, -клипарт, -мультфильмы и -символ

    Monochromes Muster Design mit Retro-Zug auf Schienen….

    Moderner Zug Fährt über Metallbockbrücke Bei Reichraming, a — Train Engine Stock-fotos und Bilder

    Moderner Zug fährt über Metallbockbrücke bei Reichraming, A

    узкоколейный железнодорожный локомотив (sachsen) — паровозик сток-фото и фото

    Локомотив узкоколейной железной дороги (Саксония)

    Schmalspurbahn auf einem Viadukt (Weisseritztalbahn в Саксонии, Германия)

    durchbruch-brücke und lokomotive

    Durchbruch-Brücke und Lokomotive

    Тепловоз 66178 im bahnhof brest-nord in brest in weißrussland — локомотив 66178 im Bahnhof Brest-Nord в Бресте в Weißrussl grafiken, -clipart, -cartoons und -symbole

    Vector-Zug in den Bergen

    sepia vintage-dampflokomotive aus dem lokomotive — train engine stock-fotos und bilder

    Sepia Vintage-Dampflokomotive aus dem Lokomotive

    Eine sepiafarbene Oldtimer-Dampflokomotive beginnt ihre Reise vom Bahnhof aus

    История дизельных двигателей поездов





    Трансконтинентальная железная дорога Главная  | Библиотека Линды Холл

    ИСТОРИЯ
    ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ТЕХНИКА

      

    Краткая история Тихоокеанской железной дороги

      

    Черный порох и нитроглицерин

      Соединители и тормоза

      Культурное влияние

      Локомотивы

      Железнодорожные вагоны

      Диаметр рельса

      Снежные навесы

      Стандартизация времени

      Туннели и мосты

    Этот сайт сделал
    возможным благодаря
    BNSF Railway

    Об этом сайте

    Посетите библиотеку Линды Холл

    На протяжении веков человек пытался использовать механическую энергию тепла и воды. Еще в 200 г. до н.э. в своей книге Pneumatica Герой Александрийский описал устройство, называемое эолипилом, которое считается первой зарегистрированной паровой машиной. Шар с водой был установлен над котлом, и, когда он нагревался, две выступающие изогнутые трубки выпускали струи пара, заставляя шар вращаться. Многие такие устройства были придуманы в последующие века, когда ученые изучали принципы гидравлики, пневматики и свойства газов, но эти устройства не выполняли реальной работы. Только в 1899 г.0276-й -й век в Британии, когда паровая машина начала менять не только лицо промышленности, но и отношение человечества к труду и обществу.

    Как работает двигатель Ньюкомена

    Вода кипятится для создания пара, который толкает вверх поршень в цилиндре. Шток поршня прикреплен к поперечной балке, и по мере того, как поршень поднимается, вес штока насоса, подвешенного на противоположном конце балки, тянет вниз. Когда поршень достигает верхней части цилиндра, в поршневой цилиндр впрыскивается струя воды, в результате чего пар конденсируется, засасывая поршень обратно вниз. Охлаждающая вода сливается, и цикл повторяется бесконечно.

    В 1712 году Томас Ньюкомен и его помощник Джон Калли представили первый коммерчески жизнеспособный паровой двигатель. Атмосферный двигатель Ньюкомена использовал пар для питания насоса. Хотя это было не очень эффективно, сотни таких двигателей использовались для откачки воды из британских угольных шахт и затопленных территорий.

    В конце 18 -го -го века Джеймс Уатт, человек, которого впоследствии назовут отцом паровой машины, значительно повысил эффективность стационарной машины, когда он запатентовал двигатель «двойного действия», в котором использовался пар высокого давления. с обеих сторон поршня, чтобы удвоить мощность. Его патенты также включали такие вспомогательные устройства, как манометры, дроссельные клапаны и регуляторы пара. В партнерстве с производителем Мэтью Бултоном усовершенствования и изобретения Уатта привели к промышленной революции.

    После усовершенствований Ватта многие изобретатели пытались приспособить паровой двигатель к видам транспорта как на суше, так и на воде. Достижение движущей силы пара позволило бы человеку впервые в истории путешествовать по суше со скоростью, превышающей скорость домашней лошади.

    Трамвайный локомотив Тревитика

    В 1802 году Ричард Тревитик запатентовал «двигатель высокого давления» и создал первый паровой локомотив на рельсах. Тревитик писал 21 февраля 1804 года, после испытаний своего трамвайного паровоза высокого давления, что он «перевозил десять тонн железа, пять фургонов и 70 человек… свыше 9 человек».миль… за 4 часа и 5 минут».  Несмотря на тяжелое путешествие, это был первый шаг к изобретению, которое полностью изменит отношение человека к времени и пространству. 

    Джордж Стефенсон и его сын Роберт построили первый практичный паровоз. В 1814 году Стефенсон построил свой «путевой двигатель», который использовался для перевозки угля на шахте Киллингворт. В 1829 году Стивенсоны построили знаменитый паровоз Rocket, , в котором использовался многотрубный котел, продолжалось в следующих поколениях паровых двигателей.  Ракета выиграла соревнование на испытаниях в Рейнхилле, проводившихся для решения вопроса о том, лучше ли перемещать вагоны по рельсам с помощью стационарных паровых двигателей с использованием системы шкивов или с использованием паровых двигателей локомотива. Модель Rocket выиграла приз в размере 500 фунтов стерлингов со средней скоростью 13 миль в час (без груза Rocket развивала скорость до 29 миль в час), опередив Novelty Брейтуэйта и Эриксона и Тимоти Хакворта. Сан Парей . Стефенсоны включили в свои двигатели элементы, которые использовались в последующих поколениях паровых двигателей.

    Патентный локомотив Стивенсона

    Хотя первым локомотивом, работавшим на американской железной дороге, был Stourbridge Lion , построенный в 1828 году и импортированный из Англии Горацио Алленом из Нью-Йорка, британские локомотивы не стали доминировать над американскими. железные дороги, потому что они были слишком тяжелыми для относительно легких и часто неровных американских путей. На самом деле Lion вскоре был переведен в режим стационарной паровой машины.

    Американские изобретатели и инженеры шли параллельным курсом с британцами, и еще в 1812 году Джон Стивенс обратился в Конгресс с ходатайством о поддержке национальной железной дороги. Он также построил первый американский паровой локомотив в 1825 году. Многотрубный котельный двигатель работал на кольцевой демонстрационной трассе на его территории в Хобокене, штат Нью-Джерси. Хотя ему не удалось получить финансовую поддержку для национальной железной дороги или его локомотива, Стивенс позже основал одну из первых железных дорог Америки, Camden & Amboy Railroad.

    Tom Thumb Питера Купера , построенный в 1830 году, был первым американским локомотивом, который тянул пассажирский вагон по железной дороге. Несмотря на небольшой размер, он был достаточно мощным, чтобы убедить директоров железных дорог Балтимора и Огайо в практическом применении паровоза.

    Лучший друг Чарльстона

    Отличие быть первым, кто протащил состав вагонов по американской железной дороге в регулярном сообщении, получает Лучший друг Чарльстона в 1831 году. Разработанный Э. Л. Миллером и построенный в Нью-Йорке, Best Friend проработал почти шесть месяцев, пока его котел не взорвался, когда рабочий, которого раздражал звук шипящего пара, защелкнул предохранительный клапан.

    В 1831 году Матиас Болдуин также основал Локомотивостроительный завод Болдуина. Его вторая паровая машина, E.L. Miller создал прототип, на основе которого позже были разработаны двигатели. К концу 19 -го века компания Матиаса Болдуина стала крупнейшим производителем локомотивов с одним заводом в мире и доминировала на рынке более ста лет, производя около 59 локомотивов.000 локомотивов.

    Первые локомотивы были построены с фиксированными колесами, которые хорошо работали на прямых путях, но не так хорошо в гористой местности Америки. Американский инженер-строитель Джон Джервис спроектировал локомотив Experiment в 1832 году, который имел поворотную четырехколесную направляющую тележку, также известную как «тележка», которая могла следовать по рельсам и позволяла локомотивам двигаться по железным дорогам с более узкими колеями. кривые.

    Локомотив Америка, построенный компанией Grant Locomotive Works в Патерсоне, штат Нью-Джерси, для Парижской выставки 1867 года, стандартный американский локомотив 4-4-0 середины 19-го века.век.

    Пилот, или «ловец коров», был уникальным для американских локомотивов. Железнодорожные пути не были огорожены, и железнодорожные компании несли ответственность за любой ущерб, причиненный в результате столкновения с животным, которое могло сойти с рельсов локомотива. John Bull, примерно в 1833 году, был одним из первых локомотивов в Америке, оснащенных таким устройством для преодоления препятствий на пути. Вскоре пилоты стали стандартным оборудованием для американских локомотивов.

    Локомотивы могут быть сконфигурированы несколькими способами, классифицированными по колесной схеме ведущей тележки, ведущих колес и ведомой тележки. Конфигурация 4-4-0 (то есть четыре колеса на ведущей тележке и четыре ведущих колеса без задней тележки) чаще всего использовалась в США и стала известна как американский стандарт. Локомотивы, которые встретились на вершине мыса, Jupiter Central Pacific и Engine No. 119 Union Pacific., были оба локомотивы 4-4-0.

    Американские производители выпускали локомотивы, равные по мощности британским двигателям, но по более низкой цене. Хотя американские двигатели были искусно украшены дорогой латунной продукцией, а стоимость рабочей силы была выше, чем в Великобритании, американские производители сократили затраты, используя для многих компонентов менее дорогой чугун, а не кованое железо. Железные дороги Америки начинали с использования локомотивов, импортированных из Великобритании, но к концу 19 -го века Америка была крупным производителем локомотивов и экспортировала более 2,9 локомотивов. 00 двигателей.

    Не будет преувеличением сказать, что паровая энергия и локомотивы оказали такое же преобразующее воздействие в 19 веке, как компьютер в 20 веке. Роберт Терстон в своей книге 1878 года по истории паровой машины сказал, что было бы «излишним пытаться перечислить преимущества, которые она принесла человечеству, поскольку такое перечисление включало бы добавление ко всем удобствам и удобствам». создание почти каждой роскоши, которой мы сейчас наслаждаемся».

    БИБЛИОТЕКА ЛИНДА ХОЛЛ
    РЕСУРСЫ

    Поиск в коллекции Railroad Journal

    Кто был кем

    Что было что

    Карты и планы

    Библиография

    Карты, изображения и другое содержимое,
    используемое на этом сайте,
    получено из коллекций
    библиотеки Линды Холл.

    © Библиотека Линды Холл, 2012 г.

    Капитальный ремонт двигателяОт 15 000 Р для ВАЗ, от 30 000 Р для иномарок
    Замена клапана со снятием и установкой цепи или ремня и головки блока цилиндровОт 5500 Р + 6000 Р + 4000 Р
    Замена гидротолкателей со снятием и установкой цепи или ремняОт 3000 Р + 6000 Р
    Замена маслосъемных колпачков со снятием и установкой цепи или ремняОт 2500 Р + 6000 Р
    Замена распредвала со снятием и установкой цепи или ремняОт 2000 Р + 6000 Р
    Замена цепи ГРМОт 6000 Р
    Снятие и установка ГБЦОт 4000 Р ременной, от 6500 Р цепной
    Замена ремня ГРМОт 3500 Р
    Регулировка клапановОт 2500 Р
    Диагностика двигателя700—1500 Р

    Цепь ГРМОт 35 000 Р за неоригинальный комплект, от 18 000 Р за одну цепь
    Комплект ремня ГРМ с роликамиОт 10 000 Р для ВАЗ, от 18 000 Р для иномарок
    РаспредвалОт 8000 Р на ВАЗ, от 20 000 Р за неоригинальный распредвал на иномарку
    Втулки клапанов, комплект из 16 штукОт 3500 Р для ВАЗ, от 6500 Р для иномарок
    ГидрокомпенсаторыОт 3000 Р для ВАЗ за комплект из 8 штук, от 700 Р за штуку для иномарок
    КлапанОт 200 Р для ВАЗ, от 1500 Р для иномарок
    Пружины клапановОт 100 Р, но бывают и очень дорогие пружины














    КОРПУС
    Строительство/материалы Сталь и алюминий
    Тип кузова Полноразмерный пикап с двойной кабиной
    Трансмиссия/трансмиссия
    Компоновка трансмиссии 4 мотор-колеса
    Заданная пиковая мощность (л. с./кВт) 550
    Целевой пиковый крутящий момент (фунт-фут) 4 800
    Максимальная скорость 118 миль в час
    Батарея/аккумулятор энергии
    Тип батареи Литий-ионный и с жидкостным охлаждением
    Емкость аккумулятора 109 кВт-ч
    Блок питания бортового зарядного устройства 11 кВт
    Целевое время зарядки
    Быстрая зарядка постоянным током
    150 кВт DCFC от уровня заряда 20-80% 30 минут
    50 кВт DCFC от уровня заряда 20-80% 90 минут
    Уровень 2
    32A Connected Charge Station от уровня заряда 20-80% 9,5 часов
    Экономия топлива
    Целевой показатель экономии топлива 65 миль на галлон
    Целевой диапазон, оцененный EPA 200 миль
    Внешние размеры (предварительная оценка)
    Колесная база 146 в
    Длина 230 в
    Ширина без зеркал 84,55 в
    Ширина с зеркалами 94,12 в
    Высота 75 в
    Поворотный круг 47 футов
    Ширина передней гусеницы 68 в
    Ширина задней колеи 68 в
    Длина подъемной платформы 5 футов 8 дюймов
    Объем подъемной платформы 59,3 фута 3
    Объем переднего багажника 9,6 футов 3
    Внутренние размеры (предварительная оценка)
    Сиденья (пассажиры) 5
    Передний потолок 40,86 дюйма
    Переднее пространство для ног SAE (максимальное) 41,11 в
    Переднее плечо 65,13 в
    Переднее бедро 60,86 в
    Задний потолок 39,69 в
    Пространство для ног сзади SAE (максимальное) 38,98 в
    Задний плечевой отсек 64,07 в
    Заднее бедро 60,20 дюйма
    Рулевое управление и подвеска
    Передняя подвеска Независимый
    Задняя подвеска Цельная ось
    Рулевое управление Рейка и шестерня
    Тормоза
    АБС АБС на 4 колеса
    Тип Диск на 4 колеса
    Колеса и шины
    Колесо 9J x 20
    Марка шины Гудиер
    Размер шины 275/60R20
    Тип Всесезонный
    Прицеп и полезная нагрузка
    Снаряженная масса 6400 фунтов
    Распределение веса в снаряженном состоянии на передней оси 50%
    Максимальная полезная нагрузка 1100 фунтов
    Максимальная грузоподъемность при обычном прицепе 8000 фунтов
    Максимальная полная масса автомобиля 7500 фунтов
    Максимальная полная масса автомобиля 15 000 фунтов
    Зарядка
    Индикатор состояния зарядного порта
    Возможность быстрой зарядки постоянным током Макс. 150 кВтч
    Шасси
    TPMS (Контроль давления в шинах) Все шины
    Полноразмерная запасная шина (под кузовом грузовика)
    Домкрат/инструмент для запасного колеса
    Совместимость с цепями противоскольжения
    Подшипники колеса с низким сопротивлением
    Электрика — информационно-развлекательная система
    Микрофон для телефона Hands Free с формированием луча
    Кластерный экран — без аппаратных датчиков — без касания
    Экран центрального стека — сенсорное управление (диагональ 12,3 дюйма)
    Разъемы USB-C на передней части центральной консоли — с подсветкой, горизонтальные (для передних пассажиров)
    Разъемы USB-C на задней панели центральной консоли — с подсветкой, горизонтальные (для задних пассажиров)
    Инвертор 400 Вт 3,3 А для розеток 120 В
    Дополнительная розетка 120 В в грузовом отсеке
    Розетка 120 В на задней панели центральной консоли с подсветкой, горизонтальная
    Интернет-радио AM/FM
    Bluetooth/Handsfree Подключение мобильного телефона
    Внешний вид
    Центральный замок/отпирание всех дверей, включая заднюю дверь
    Переднее освещение тележки
    Угловые ступеньки Задние бамперы
    Электростеклоподъемники с электроприводом
    Камера заднего вида
    Задние крючки для крепления кровати (14–6 с каждой стороны, 2 спереди)
    Медленно открывающаяся задняя дверь
    Светодиодные фары
    Светодиодные задние фонари
    OSRVM (наружное зеркало заднего вида) — ручное складывание + регулировка мощности
    Интерьер
    Рулевая колонка с наклоном
    Сиденье водителя с механической регулировкой в ​​4 направлениях
    Ковшеобразное сиденье переднего пассажира с ручной регулировкой в ​​4 направлениях
    Складное многоместное сиденье 60/40 (3 пассажира)
    Хранение на заднем сиденье (под откидным сиденьем)
    Проводка к блоку предохранителей и разъем для дооснащения
    Внутренняя отделка
    Силовой агрегат/Тепловой
    Программное обеспечение, управляющее режимами максимальной скорости и ускорения (панель управления парком автомобилей)
    Регулируемый уровень рекуперативного торможения
    Полный привод
    Круиз-контроль
    Пуск с кнопки — без пассивного входа
    Автоматическая предварительная подготовка батареи
    Системы безопасности
    Подушки безопасности (6) (водителя, пассажира, со стороны сиденья водителя, со стороны пассажирского сиденья, левой боковой шторки, правой боковой шторки)
    Система помощи при превышении скорости (информация об ограничении скорости и контроль скорости)
    Интеллектуальная система безопасности при столкновении (отключение высокого напряжения, включение света, отпирание дверей)
    Электрическая система стояночного тормоза
    Система помощи при парковке
    Наружная/внутренняя отделка
    Белый электрик (стандарт)
    Сиденья черные
    Отделка (двери, IP, обивка потолка) — темная (черная/серая) Функции помощи при парковке
    Гарантия
    База: 36 месяцев / 36 000 миль
    Аккумулятор/двигатель: 96 месяцев / 100 000 миль
    Коррозия: 60 месяцев / неограниченное количество миль
    Краска (химическая пятнистость): 12 месяцев / 12 000 миль
    Помощь на дороге: 36 месяцев / 36 000 миль

    Технические характеристики
    Объем (см3)1198
    Мощность (л.с.)70
    Крутящий момент112 Нм
    Привод ГРМЦепь
    Экологический классЕвро 5
    Тип топливаБензин АИ-95
    Особенности ДВСDOHC
    Система питанияИнжектор
    ГидрокомпенсаторыДа
    Блок цилиндровАлюминиевый R3
    Головка блока цилиндровАлюминиевая 12v
    Диаметр цилиндра76. 5 мм
    Ход поршня86.9 мм
    Степень сжатия10.5
    ФазорегуляторНет
    ТурбонаддувНет
    Моторное масло2.8 л 5W-30
    Средний ресурс250 000 км

      TEST
      .50 XXs

      XX — конец связи

      Вы не авторизованы! Система работает в режиме DEMO, только теперь , где цифры заменены символами X . За 49 EUR всего за y Вы получите доступ в полную систему.

    Двигатель ракетный плазменный: Плазменный ракетный двигатель. Что заказал «Росатом»?

    Измеряем плотность плазмы в проекте геликонного двигателя / Хабр

    В 2016 году Хабр рассказал о старте проекта Курчатовского института по созданию прототипа безэлектродного плазменного ракетного двигателя (БПРД) мощностью 100 кВт. Сегодня этот проект выходит на финишную прямую, и пора измерять плотность плазмы и ускорение ионов, чтобы подобрать оптимальные режимы двигателя. Ведь двигателю придется работать на орбите десятки, а то и сотни часов, и фактическая плотность плазмы должна соответствовать расчетной для достижения требуемых параметров тяги и ресурса.

    Кому он нужен, этот геликонный двигатель

    Что такое геликонный двигатель.  Это один из видов плазменных двигателей, входящих, наряду с ионными двигателями (ИД), в более общий класс так называемых электрических ракетных двигателей.

    ГЕЛИКОН (от греч. helix, род. падеж. helikos — кольцо, спираль) — слабо затухающая электромагнитная волна, возбуждающаяся в газовой плазме или плазме твердых тел, находящейся в постоянном магнитном поле.

    Далее — зачем вообще нужен плазменный ракетный двигатель. В ракетостроении, начиная с самых первых полетов и по сегодняшний день используются ракетные двигатели на химическом топливе (жидкостные и/или твердотопливные). Из плюсов — у них высокая тяга, позволяющая отправлять многотонные космические аппараты на околоземную орбиту и к планетам Солнечной системы. Из минусов — эти двигатели чрезвычайно прожорливы, и топливо занимает до 99% от возможной полезной нагрузки.

    Что важно — для дальних перелетов в глубоком космосе традиционные ракетные двигатели не слишком подходят, т.к. при работе на химическом топливе имеют относительно низкую скорость выброса рабочих газов, не превышающую 5 км/с. Иными словами, с их помощью хорошо разогнать космический аппарат для дальнего полета с высокой скоростью не получится.

    Для длительного межпланетного полёта двигатели космического аппарата должны обладать большей скоростью истечения газов (рабочего тела), недоступной для химических ракетных двигателей. Кроме того, очень актуальна задача экономии топлива. Поэтому космической отрасли требуется двигатель с многократно увеличенным удельным энергосодержанием рабочего вещества.

    Схема работы геликонного двигателя. Источник: НИЦ «Курчатовский институт»

    На эту роль уже несколько десятилетий претендуют различные типы электрического (плазменного) двигателя. В плазменном двигателе тяга возникает в результате выброса заряженных частиц, поэтому требуется источник электрической энергии для создания и ускорения заряженных частиц. К примеру, расчетная скорость выброса газов у плазменного двигателя находится в диапазоне от 5 до 50 км/с, т.е. может почти на порядок превышать скорость истечения газов у двигателя на основе химических реакций.

    Здесь следует отметить, что в создании плазменных двигателей конструкторы уже давно добились определенного практического успеха. Впервые такой двигатель был применен в 1964 году для ориентации советской автоматической межпланетной станции «Зонд-2». На современных спутниках также можно встретить маломощные плазменные двигатели, выполняющие задачу коррекции аппаратов на орбите, смены позиционирования и для иных небольших перемещений в космосе. Иными словами, идея плазменного двигателя вполне рабочая, но требуется ее масштабировать, создав двигатели с тягой, достаточной для буксировки грузов по орбите или для дальних перелетов.

    Геликонный плазменный ракетный двигатель (ГПРД) позиционируется в последнее десятилетие как новое поколение электрических двигателей для передвижения в космосе. Геликон — это название низкочастотной электромагнитной волны, которая возникает в плазме, находящейся во внешнем постоянном магнитном поле.

    Большой вклад в популяризацию идеи геликонных двигателей внес Олег Батищев, кандидат физико-математических наук, выпускник и доцент МФТИ, и позже сотрудник Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН. В конце 2000-х Олег Батищев, работая в MIT (Массачусетский Технологический Институт), предложил идею одноступенчатого геликонного двигателя в виде кварцевой трубки с навитой обмоткой для создания магнитного поля и антенной для возбуждения геликонной волны. Поступающий газ ионизируется мощностью, подводимой к антенне, плазма разогревается, и магнитное поле направляет плазменную струю в нужном направлении.  

    Чтобы популяризовать свою идею, в 2009 году Олег Батищев организовал публичную демонстрацию плазменного двигателя, сделанного из бутылки Кока-Колы и жестяной банки, помещенных в вакуумную камеру. На YouTube сохранилась запись этого эксперимента с макетом мини-геликонного двигателя, хотя видео и не очень хорошего качества. Можно увидеть, как с подачей тока в бутылке загорается свечение, и струя голубой плазмы истекает из отпиленного донышка.

    Небольшой итог: геликонный двигатель обладает несколькими преимуществами перед большинством других конструкций электрических ракетных двигателей. В нем отсутствуют электроды, погружаемые в плазму (эти электроды имеют малый ресурс), практически нет эрозии стенок рабочей камеры, можно относительно легко управлять тягой.

    Геликонный двигатель без движущихся механических частей и подверженности эрозии может иметь значительный ресурс, и работать, пока он обеспечивается энергией и рабочим телом для создания плазмы.

    Следует уточнить, что в геликонном двигателе, в отличии от традиционного реактивного двигателя, разделены источник энергии и рабочее тело. Источник энергии может быть любой — например, солнечная батарея или бортовой ядерный реактор. 

    В качестве рабочего тела (пока еще в теории) могут использоваться не только лабораторные водород или аргон, но и довольно распространенные во Вселенной виды газов, такие как азот. Иными словами, запас рабочего тела может пополняться прямо в космосе, «по дороге». Для работы на околоземной орбите или на орбите планет с атмосферой в этом качестве предполагается использовать разреженный атмосферный газ (воздух).

    Об интерферометрии как методе измерения параметров плазмы

    Прежде чем перейти непосредственно к рассказу о 94-гигагерцевом интерферометре, сделанном в Санкт-Петербурге для установки Е-1 Курчатовского института (на ней выполнен прототип геликонного двигателя), стоит рассказать, каковы типичные применения интерферометрии и почему они так важны для будущего мировой энергетики.

    Методы измерения параметров плазмы крайне разнообразны, без преувеличения можно сказать, что в этом вопросе используется большая часть арсенала экспериментальной физики, так или иначе связанная с электромагнетизмом.

    Для измерения плотности электронов в плазме можно использовать интерферометр. Метод интерферометрии основан на измерении фазового сдвига при прохождении электромагнитной волны через исследуемый объект. Фазовый сдвиг, вносимый плазмой, может быть измерен фазовым детектором, и затем по определенным формулам может быть рассчитана электронная плотность плазмы.

    Интерферометры для диагностики плазмы делаются на основе лазерного или СВЧ излучения. Использование излучения с различными длинами волн имеют свои преимущества и недостатки, но и те, и другие активно применяются в одной из наиболее многообещающих областей науки и техники — установках магнитного удержания плазмы, в том числе предназначенных для реализации так называемого «управляемого термоядерного синтеза».

    Наиболее известная конфигурация таких установок называется «токамак», что расшифровывается как «тороидальная камера с магнитными катушками». Сам термин появился в СССР вскоре после постройки первого токамака в 1954 году.

    Конечной целью, побуждающей вводить в строй новые токамаки во многих странах мира, и повышать температуру плазмы от десятков до сотни и выше миллионов градусов, является создание устройства, позволяющего осуществить управляемый термоядерный синтез в коммерческих целях, а если говорить шире — для обеспечения человечества неисчерпаемым источником экологически чистой энергии на ближайшие тысячелетия.

    Наиболее известным проектом в этой области является ITER – проект международного экспериментального термоядерного реактора (реактор расположен во Франции, но работу над его созданием ведут ученые из десятков стран мира, в том числе, большой вклад вносит Россия). Проект официально начат в 1988 году, в 2025 году планируется достройка самого большого токамака в мире, и только в 2035 году планируется достижение важнейшей промежуточной цели – получение энергии за счет слияния атомов дейтерия и трития (изотопов водорода) в гелий с выделением огромной энергии.

    Надо отметить, что ITER изначально не предполагал возможности не только использования выделяемой энергии в коммерческих целях, но даже перевода этой энергии в электричество. Эту цель предполагается достичь в планируемом термоядерном реакторе DEMO (DEMOnstration power plant). Выход на режим генерации электроэнергии, когда часть вырабатываемой энергии будет использована для поддержания термоядерной реакции в токомаке и для других нужд электростанции, а часть – передана во внешнюю сеть – планируется после 2050 года. Этот этап развития термоядерной энергетики также является промежуточным, поскольку стоимость и объем вырабатываемой электроэнергии будут еще не такими, как у существующих даже на текущий момент электростанций. Постройка коммерческих термоядерных электростанций планируется еще позднее.

    Впрочем, если большие международные проекты могут позволить себе развитие в течение многих десятилетий без коммерческого результата, частные компании, которые также существуют в этой области, рассчитывают получить коммерческие результаты гораздо быстрее.

    Например, американская компания TAE Technologies (Try Alpha Energy Technologies, tae.com), основанная в 1998, создает реактор иного типа, который сочетает в себе физику ускорителей частиц и физику плазмы для решения проблемы удержания плазмы. Это позволяет использовать в том числе реакцию водорода с бором, которая имеет более высокий порог зажигания, но зато дает возможность полностью избавиться от «радиоактивного следа». Коммерциализация термоядерной реакции планируется в середине 2020-х, не считая того, что компания продвигает также коммерческое применение своих промежуточных результатов работы по созданию реактора в других областях — например, в медицине и в системах для зарядки электромобилей. Идея плазменной установки FRC (Field-reversed configuration), как средства получения ядерного синтеза — согласно опубликованной дорожной карте, уже близка к коммерческой реализации.

    Дорожная карта создания промышленной электростанции на основе плазменного реактора в компании TAE Technologies (США). Источник: https://www.ukpropertyguides.com/wp-content/uploads/2019/01/ceo-of-tae-technologies-says-they-will-reach-commercial-fusion-by-2023-nextbigfuture-com.png

    Следует упомянуть также британскую компанию Tokаmak Energy, основанную в 2009 году, которая ориентирована на создание сферических токамаков малых размеров с использованием высокотемпературных сверхпроводников. В планы компании входит запуск к 2030 году токамака с возможностью генерации электроэнергии.

    Интерферометры для измерения плотности плазмы — сделано в России

    Надо сказать, что разработка интерферометров для изучения плазмы, особенно под заказ для конкретной установки — это область высокого хайтека. В мире есть всего несколько компаний, способных изготавливать такие приборы, и одна из них — компания «ДОК» из Санкт-Петербурга. У команды «ДОК» большой опыт в изготовлении интерферометров для исследовательских токамаков, петербургскими интерферометрами оснащены многие токамаки в мире. Собранные в Петербурге интерферометры работают в компаниях TAE Technologies и Tokаmak Energy. Также петербургские интерферометры будут работать в токамаке Т-15МД, который планируется запустить в Курчатовском институте в 2021 году.

    Плазменная машина Norman С-2W в TAE Technologies, где установлен 300 гигагерцевый СВЧ-интерферометр, собранный в Санкт-Петербурге. Фото TAE: https://tae. com/wp-content/uploads/TAE_Technologies_6528.jpg

    Плазма в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу— это состояние вещества с очень высокой температурой, когда атомы полностью ионизуются, т.е. электроны и ионы существуют отдельно. При этом плазма удерживается сильным магнитным полем, чтобы избежать контакта со стенками установки. В частности, согласно опубликованным сведениям от Блумберг, в 2021 году в плазменной установке Norman С-2W в TAE Technologies зарегистрирована температура плазмы в 50 млн °C.

    Разработчикам «ДОК» одним из первых в мире удалось решить важную задачу нечувствительности компонентов интерферометра к сильнейшему магнитному полю, которое используется в установках создания плазмы.

    Магнитное поле плазменной установки отрицательно влияет на работу любой установленной вблизи аппаратуры, включая интерферометр. Поэтому интерферометр приходилось отодвигать как можно дальше от магнитного поля установки, доставляя СВЧ-сигнал по длинным волноводам.

    Огромный минус такого решения — настолько большое затухание сигнала в длинных волноводах, что СВЧ-сигнал ослаблялся на один или даже два порядка по сравнению с ситуацией, когда СВЧ источник и приёмник расположены в непосредственной близости от установки. Поэтому создание нечувствительных к магнитному полю интерферометров — это большое технологическое достижение в отечественном и мировом приборостроении.

    Теперь перейдем от общих рассуждений к конкретике и расскажем о 94-гигагерцевом интерферометре, 3 экземпляра которого поставлены в НИЦ «Курчатовский институт» на проект создания прототипа 100-киловаттного геликонного двигателя. 

    Передатчик 94-гигагерцевого СВЧ-интерферометра производства компании «ДОК» на макете геликонного двигателя . Источник: НИЦ Курчатовский институт»

    Выбор рабочей частоты 94 ГГц был обусловлен в первую очередь концентрацией электронов в плазме. Частота 94 ГГц идеально подходит для измерения плазмы с плотностью электронов до 1013см-3. Именно такая плотность характерна для геликонных источников.

    Непосредственно вблизи плазмы располагается блок, состоящий из предусилителя, умножителя на лавинно-пролетном диоде, и узкополосного фильтра. Все эти элементы не чувствительны к магнитному полю. Высокостабильный источник «кварцевый синтезатор» располагается на отдалении от установки с макетом геликонного двигателя и соединяется с приёмником и передатчиком кабелями.

    Рабочая частота диагностического оборудования (интерферометра) должна в несколько раз превышать плазменную частоту, которая прямо пропорциональна плотности электронов
    (),
    иначе СВЧ-волна просто не проникнет в плазму и отразится от неё, как будто плазма является для волны зеркалом. Именно поэтому для интерферометрии более плотной плазмы требуется использовать более высокие частоты. Согласно техническому заданию на интерферометр для Курчатовского института, плазменная частота в установке макета геликонного двигателя составляет примерно 30 ГГц.

    Также, чтобы избежать проблем с отклонением зондирующего луча, отношение диаметра D плазменного облака к длине волны интерферометра λ, (D / λ) должно быть достаточно большим. В различных научных работах показано, что для цилиндрической плазмы с постоянной плотностью при соответствующем размере рупора должно соблюдаться условие D / λ > 3. Из-за особенностей, описанных выше, для макета геликонного двигателя была выбрана рабочая частота интерферометра 94 ГГц.

    Стендовая плита с компонентами 94 ГГц интерферометра с блоками питания производства компании «ДОК» на макете геликонного двигателя. Источник: НИЦ «Курчатовский институт»

    Многие спросят, почему 94 ГГц, а не ровно 90 ГГц? Дело в том, СВЧ-компоненты выпускаются на определенные дискретные частоты, и выбор этих частот обусловлен локальными минимумами ослабления СВЧ-сигнала в атмосфере и под действием других факторов в общем частотном спектре. К таким минимумам относится и участок вокруг 94 ГГц. Другие ближайшие минимумы ослабления СВЧ-сигнала лежат вокруг частот 76 ГГц (что очевидно мало) и 130 ГГц (можно использовать, но излишне дорого, так как с ростом рабочей частоты стоимость СВЧ-компонентов растет почти экспоненциально).

    Особенностью СВЧ-интерферометрии и, в частности, интерферометров производства «ДОК», является возможность передачи «опорного» СВЧ сигнала не по «воздуху», а по коаксиальному кабелю, что гораздо удобнее с технической точки зрения. Преобразование в сигнал с частотой, необходимой для зондирования плазмы, происходит непосредственно в передатчике и в приемнике с помощью умножителей частоты (суммарный коэффициент умножения — это всегда целое число, и оно составляет, в зависимости от задачи, единицы или десятки раз).

    Структурная схема канала интерферометра имеет следующий вид:

    Структурная схема 94-гигагерцевого СВЧ-интерферометра производства ДОК для макета геликонного двигателя. Источник: «ДОК»

    Гетеродины приемника и передатчика интерферометра запитаны от одного кварцевого генератора сигналами, немного разнесёнными по частоте. Прошедший через плазму сигнал преобразуется сначала в первую промежуточную частоту (ПЧ) 78 МГц, а затем во вторую ПЧ 200кГц.

    Выбор относительно низкой частоты второй ПЧ позволяет записывать и анализировать сигнал в большом временном окне. Также в усилителях промежуточной частоты была реализована фильтрация частот 2 МГц и 10 МГц. Это было необходимо, так как для разогрева плазмы в макете геликонного двигателя используются СВЧ-генераторы большой мощности (десятки киловатт), работающие именно на этих частотах. Поэтому, чтобы избежать наводок, в тракте ПЧ была предусмотрена дополнительная фильтрация.

    Измерения плотности плазмы проводятся на одной фиксированной частоте, поэтому сдвиг фазы возможно измерять с большой точностью и в реальном времени. Экспериментально измеренное среднеквадратичное отклонение фазы, которое обусловлено шумами прибора, составило 1°. Такая точность определения фазы позволяет проводить измерения плотности с погрешностью меньше 1%, поскольку в плазме геликонного двигателя набег фазы составляет несколько сот градусов.

    The road ahead или планы на будущее

    Впереди много работы — у НИЦ «Курчатовский институт» на горизонте года предстоит сдача макета геликонного двигателя заказчику с последующей работой над созданием промышленного образца маршевого ракетного двигателя на плазменной тяге, в том числе с масштабированием проекта под мощности двигателя до 1 МВт.

    «При помощи СВЧ интерферометра можно получать значения плотности электронов. Это дает возможность экспериментально подобрать оптимальный режим работы установки макетирования геликонного двигателя, изменяя входные параметры (расход рабочего газа, конфигурацию магнитного поля, вводимую мощность). В дальнейшем система с СВЧ интерферометром в ходе исследований может дать ясный и простой метод количественной оценки ускорения ионов за счет ионного циклотронного резонанса», — такой комментарий был дан Евгением Буниным, сотрудником НИЦ «Курчатовский институт».

    Компания «ДОК» работает над изготовлением интерферометра для токамака Т-15МД, нового проекта Курчатовского комплекса термоядерной энергетики и плазменных технологий. Для Т-15МД потребуется многоканальный интерферометр на частотах порядка 330 ГГц в так называемом терагерцовом диапазоне, т.е. на грани перехода радиоволн в область оптического спектра инфракрасного диапазона.

    Интерферометр на 330 ГГц (длина волны около 1 мм) также может быть интересен тем, что с его помощью можно создать особенно узкий луч для исследования плазменных пучков с малым сечением. В установке Е-1 в НИЦ «Курчатовский институт» есть подобные сечения. Такой интерферометр на 330 ГГц может найти применение и для исследования плазмы под антенной геликонной установки, где плотность плазмы выше значения в 1013см-3.

    Интересные проекты реализуют в России, не правда ли?

    Вы также можете к ним присоединиться — в компании «ДОК» открыты вакансии для специалистов по СВЧ-технике, конструкторов и сборщиков РЭА, программистов.

    ПЛАЗМЕННЫЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ – РЕВОЛЮЦИЯ В КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТАХ

    УДК 681.2; 621.9.047

    К.В. Гостева Руководитель: д-р техн. наук, доцент Е.В. Смоленцев

    В работе рассмотрено устройство, принцип работы и применение плазменных ракетных двигателей

    Введение

    Плазменный двигатель— электрический ракетный двигатель, рабочее тело которого приобретает ускорение, находясь в состоянии плазмы.

    Существует множество типов плазменных двигателей. В настоящее время наиболее широкое распространение — в качестве двигателей для поддержания точек стояния геостационарных спутников связи — получили стационарные плазменные двигатели, идея которых была предложена А. И. Морозовым в 1960-х гг. Первые лётные испытания состоялись в 1972 г.

    1. История

    История плазменных двигателей началась в 1950 году, когда выпускника физфака МГУ Алексея Морозова партком распределил преподавать механику и электротехнику в техникуме заводского поселка Людиново на юго-востоке Калужской области [1]. Причина проста: отец Морозова был репрессирован и никто не принимал во внимание ни его специализацию (квантовая теория поля), ни неоднократные просьбы его научного руководителя

    –декана физфака Арсения Александровича Соколова – оставить его на кафедре. Преподавателей физики в те годы довольно часто просили выступать с лекциями об атомной энергии, и Морозов не стал исключением. В один из дней 1953 года он возвращался в Людиново с подобной лекции в деревне Черный поток. «Незадолго до этого я прочитал книжку Гудмана об основах ядерной энергетики. Там была схема ядерной ракеты – газ проходил сквозь активную зону и разогревался. Меня поразило, насколько неэффективна эта конструкция – с одной стороны, атомная энергия, а с другой – это ведь просто тепловая машина! – вспоминал Алексей Иванович. – И пока я шел 12 км по шпалам доЛюдиново, я вспомнил эксперименты с силой Ампера и катушкой Томсона, которые я показывал студентам в училище, и мне пришла в голову идея

    –почему бы не раз-гонять рабочее тело магнитным полем?» Теоретические выкладки показывали, что это вполне возможно, и Морозов решил провести эксперимент. Изготовив из асбоцемента «кирпичик», он просверлил в нем крест-накрест два отверстия. В одно он с разных сторон вставил два угольных стержня от батареек, а сверху и снизу бруска расположил два полюса мощного электромагнита. В обычном состоянии плазма, образующаяся в процессе горения дуги, с легким шипением вылетала с

    обеих сторон второго отверстия, но стоило включить электромагнит – и поток стал бить в одну сторону со страшным ревом.

    К концу 1950-х успехи СССР в космосе вдохновили конструкторов замахнуться на несколько крупномасштабных космических проектов. Планировался даже полет к Марсу. 2 июля 1959 года прошло совещание сотрудников ИАЭ (Институт атомной энергии). Темой обсуждения была возможность построения двигателей для марсианского корабля. Была предложена системы со следующими характеристиками: тяга около 10 кгс, скорость истечения 100 км/спри мощности двигателя 10 МВт. Сотрудники ИАЭ предложили несколько проектов: плазменный импульсный двигатель (А.М. Андрианов), магнитно-плазменный аналог сопла Лаваля (А.И. Морозов) и двигатель на основе однощелевого источника ионов, практически такого же, какой применялся для электромагнитного разделения изотопов (Павел Матвеевич Морозов, однофамилец Алексея Ивановича).

    Кстати, все эти проекты в том или ином виде позднее были реализованы. Плазменно-эрозионный (вариант импульсного) двигатель Андрианова значительно меньшей мощности был установлен на один из спутников и выведен в космос в 1964 году, а ионный двигатель П.М. Морозова под именем «Зефир» (тоже маломощный) стоял на том самом спутнике «Метеор-10». Эксперименты с магнитным аналогом сопла Лаваля с центральным телом (сами разработчики называли его «коаксиал») велись с 1960 года, но схема оказалась сложной, и построен он был лишь в 1980 году совместными усилиями ИАЭ, Харьковского физико-технического института, ТРИНИТИ и Института физики Белоруссии. Мощность этого монстра составила 10 ГВт.

    Однако эти проекты не подходили для марсианской программы по одной простой причине: у конструкторов тогда не было источников питания подходящей мощности. Эта проблема актуальна и сейчас: максимум, на который можно рассчитывать, это десятки киловатт.

    В 1957 году М.С. Иоффе и Е.Е. Юшманов начали исследования магнитной (так называемой пробочной) ловушки для плазмы. Для заполнения ее горячей плазмой (10 млн. градусов) они использовали ускорение ионов в скрещенных электрических и магнитных полях. Эта работа послужила фундаментом для создания ряда плазменных двигателей. В 1962 году Алексей Морозов предложил

    78

    свою конструкцию плазменного двигателя малой мощности, названного СПД (стационарный плазменный двигатель). Принципиально важной особенностью СПД было то, что величина магнитного поля нарастала к срезу канала двигателя – это обеспечивало создание в плазме объемного электрического поля. Вся идея двигателя была построена именно на существовании такого поля.

    Группа А.И. Морозова начала заниматься СПД в 1962 году. Почти пять лет двигатель существовал в лабораторном варианте – в 1967-м модель еще была оснащена водяным охлаждением. Пора было приступать к летно-космическим испытаниям, но на этом этапе разработчики столкнулись с неожиданной проблемой. Конструкторы космических аппаратов категорически отказывались ставить на борт что-либо электрическое. Однако проблемы на этом не закончились. Но уже в февралеиюне 1972 г. были проведены первые включения и испытания, продемонстрировавшие работоспособность СПД в космосе и совместимость с КА на околоземных орбитах. Высота орбиты была поднята на 17 км.

    В начале 1980-х «Факел» начинает серийно производить двигатели СПД-70 – потомки «Эолов». Первый спутник с этим двигателем, «Гейзер №1», был запущен в 1982-м, а в 1994-м новой моделью СПД-100 оснастили спутник связи «Галс-1». Хотя сообщение об успешном испытании плазменного двигателя «Эол» в 1974 году было совершенно открыто опубликовано в журнале «Космические исследования», зарубежные конструкторы считали СПД лишь интересной теоретической разработкой. Поэтому демонстрация представителям NASA и JPL в 1991 году работающих двигателей «Факела» и сообщение, что подобными оснащены серийные спутники, вызвала у них настоящий шок (американцы в основном пошли по пути разработки ионных двигателей). Неудивительно, что «Факел» сейчас считается в мире ведущим производителем электроракетных плазменных двигателей. «На каждом третьем российском спутнике стоит наш двигатель, а три из пяти крупнейших западных производителей космических аппаратов покупают у нас СПД, – рассказал директор и генеральный конструктор ОКБ «Факел» Вячеслав Михайлович Мурашко. – Ими, например, оснащены спутники

    MBSat-1, Intelsat-X-02, Inmarsat-4F1». Посылая свой спутник SMART-1 к Луне, Европейское космическое агентство выбрало для него в качестве двигателей плазменные PPS-1350, совместную разработку французской компании SnecmaMoteurs, ОКБ «Факел» и МИРЭА [2].

    Что же ожидает нас в ближайшем будущем? Дальний космос требует двигателей с мас-

    штабами 10-100 кВт или даже МВт. Подобные разработки уже есть – в 1976 году в ИАЭ сделали двигатель мощностью в 30 кВт, да и «Факел» в конце 1980-х разработал СПД-290 мощностью 25 кВт для космического буксира «Геркулес». В любом случае теория таких двигателей построена, поэтому в рам-

    79

    ках классической схемы СПД вполне реально довести мощность до 300 кВт. А вот дальше, возможно, придется перейти к другим конструкциям. Например, к двухлинзовому ускорителю на водороде, разработанному в ИАЭ в конце 1970-х. Эта машина имела мощность 5 МВт и скорость истечения 1000 км/с. В любом случае на межпланетных кораблях будут стоять плазменные двигатели.

    С 1995 года СПД используется в системах коррекции серии связных геостационарных КА (космических аппаратов) типа «Галс», «Экспресс», «Экспресс-А», Экспресс-АМ, Sesat разработки НПО прикладной механики, а с 2003 года — в составе зарубежных геостационарных спутников типа

    Inmarsat, Intelsat-X, IPSTAR-II, Telstar-8 для решения задач приведения в «рабочую точку», стабилизации положения в этой точке, изменения «рабочей точки» в случае необходимости и увода с неё по окончании эксплуатации.

    К январю 2012 года на запущенных в космос аппаратах было установлено в общей сложности

    352двигателя СПД.

    2.Принцип работы

    Нейтральный газ ксенон подается через металлический кольцевой анод с отверстиями в двустенную (кольцевую) керамическую газоразрядную камеру, на выходе которой установлен полый газоразрядный (работающий также на ксеноне) катодкомпенсатор для эмиссии электронов (рис. 1).

    Рис.1. Структура В керамической газоразрядной камере внут-

    ренний и наружный полюса электромагнита создают радиальное магнитное поле в несколько сотен Гаусс, нарастающее вдоль камеры и быстро спадающее за её пределами. Если между анодом и като- дом-компенсатором приложить постоянное напряжение в несколько сотен Вольт, то в газоразрядном

    канале зажигается разряд и ксенон ионизируется, создавая плазму. Тяжёлые ионы ксенона ускоряются электрическим полем вдоль канала, почти не отклоняясь слабым магнитным полем, и набирают энергию несколько меньшую, чем приложенное напряжение.

    Электроны же, напротив, не могут свободно перемещаться вдоль канала, поскольку их ларморовский радиус очень мал. Впрочем, из-за коллективных процессов в плазме электроны всё же составляют небольшую часть разрядного тока. Основной же ток разряда переносят ионы ксенона. Поток ускоренных ионов, вылетающих из газоразрядной камеры, создаёт реактивную тягу двигателя. Вместе с ионами из плазменного двигателя уходит равный им по величине поток электронов из като- да-компенсатора.

    Источник питания

    Главным показателем эффективности плазменных двигателей [речь обо всей двигательной установке, включая генератор] является отношение веса к мощности, число килограмм необходимых для генерации киловатта электроэнергии. Панели солнечных батарей имеют массу около 20 килограмм на каждый генерируемый им киловатт. Лучшие ядерные реакторы, сконструированные для космических полетов, имеют удельную массу в 45 килограмм.

    Пентагон и компания Боинг разрабатывают следующее поколение солнечных батарей с целью достижения отношения веса к мощности в 7 килограмм на ватт, согласно Агентству перспективного планирования научно-исследовательских работ Министерства обороны США [DARPA,

    DefenseAdvancedResearchProjectsAgency]. Инжене-

    ры предсказывают, что ядерные энергоустановки достигнут эффективности в несколько килограммов на один киловатт в течение двух ближайших десятилетий.

    3. VASIMR

    Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом (англ.

    VariableSpecificImpulseMagnetoplasmaRocket; VASIMR) — электромагнитный плазменный ускоритель, предназначенный для реактивного ускорения космического аппарата. Реактивный двигатель использует радиоволны для ионизации рабочего тела с последующим разгоном полученной плазмы с помощью электромагнитного поля для получения тяги [2].

    Метод нагрева плазмы, используемый в VASIMR, был разработан в результате исследований в области термоядерного синтеза. Цель разработки VASIMR — заполнить разрыв между высокоэффективными реактивными системами малой тяги с высоким удельным импульсом и низкоэффективными системами большой тяги с низким удельным импульсом. VASIMR способен работать в режимах, близких к системам большой тяги и малой.

    80

    Концепция двигателя предложена астронавтом и учёным Франклином Чанг-Диазом из КостаРики в 1979 году и продолжает развиваться в настоящее время.

    3.1 Основной проект

    VASIMR (рис. 2), иногда рассматриваемый как электротепловой плазменный ускоритель (ЭПУ), использует радиоволны для ионизации и нагрева рабочего тела и электромагнитные поля для ускорения плазмы для получения ускорения.

    Рис. 1.

    Этот тип двигателя можно рассматривать как вариацию безэлектродного плазменного ускорителя, отличающегося в способе ускорения плазмы. Оба типа двигателя не имеют никаких электродов. Основное преимущество такого проекта в исключении проблемы эрозии электродов. Более того, так как все части VASIMR защищены магнитным полем и не приходят в прямой контакт с плазмой, потенциальная продолжительность эксплуатации двигателя, построенного по такому проекту, гораздо выше ионного двигателя.

    3.2. Применения

    VASIMR не подходит для подъема полезной нагрузки с поверхности планеты (например Земли) на околопланетную орбиту из-за его низкого соотношения тяги к массе и может быть использован только в невесомости (например для старта корабля с околопланетной орбиты). Он может быть использован в качестве последней ступени, сокращая потребность в топливе для транспортировки в космосе, или в качестве разгонного блока. Ожидается, что двигатель должен выполнять эти операции за доли стоимости от стоимости аналогов на основе технологий химического реактивного движения:

    •компенсация торможения в верхней атмосфере Земли (подъем орбиты) для орбитальных станций;

    •обеспечение доставки грузов на лунную

    орбиту;

    •заправка топливом в космосе;

    •восстановление ресурсов в космосе;

    •космические транспортировки со сверхвысокими скоростями для дальних исследовательских программ.

    Другие применения VASIMR (например, транспортировка людей к Марсу) требуют наличия

    источников очень высоких энергий с небольшой массой, таких как, например, ядерные энергоблоки.

    4. Полет к Марсу

    Едва ли не основная сложность в организации пилотируемой миссии на Марс — ее продолжительность. Текущие технологии потребуют полгода на путешествие только в одну сторону — и этот срок порождает массу дополнительных проблем, от трудностей с жизнеобеспечением до защиты от длительного воздействия радиации.

    Однако плазменный двигатель нового поколения может сократить время, которое требуется для полета к Марсу, всего до 39 дней, по сравнению с шестью месяцами, которые необходимы традиционным ракетам. Предполагается, что 200мегаваттный двигатель класса VASIMR сможет осуществить эту миссию [3].

    Традиционные реактивные двигатели ракет создают тягу за счет экзотермической химической реакции между компонентами топлива. Львиная его доля уходит на преодоление земного притяжения и вывода аппарата на орбиту.

    В отличие от них, плазменные ракетные двигатели (ПРД) используют в качестве создающего тягу рабочего тела заряженную плазму, то есть полностью ионизированный газ.

    Современное состояние техники не позволяет создать такие двигатели, способные преодолеть

    81

    силу тяжести, однако в работе на орбите они могут оказаться незаменимыми. Во-первых, топлива им требуется на порядки меньше, чем обычным ракетам. Во-вторых, работают они очень долго. Разгоняясь понемногу, зато постоянно, они позволяют кораблям, на которых установлены, довольно быстро обгонять своих традиционных собратьев.

    Двигатель VASIMR представляет собой куда более совершенную систему. Работает над ним компания AdAstra, которая была основана в 2005 г. физиком и бывшим астронавтом Франклином Чен-

    Диазом (FranklinChang-Diaz).

    Заключение

    Как следует из приведенных данных, стационарные плазменные двигатели успешно освоены в космической технике, иесть еще направления, по которым они могут развиваться и расширять область своихприменений.

    Литература

    1.Журнал «Наука и жизнь», 1999, статья «Космический электровоз», Доктор физикоматематических наук А. Морозов.

    2.https://ru.wikipedia.org

    3.Публикации NewScientistSpace, LisaGrossman: «Плазменный мотор: 40 дней до Марса».

    УДК 614.87

    ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ШТАМПОВОЙ ОСНАСТКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ

    ДЕТАЛЕЙ САМОЛЁТА

    Студент группы УКм-151 Сидельникова Ю. А. Руководитель: д-р техн. наук, профессор В.И. Максименков

    Рассмотрен процесс формообразования деталей кабины самолёта с предварительным нагревом заготовки. Выявлены браковочные признаки, возникающие при формообразовании деталей с нагревом. Разработан способ повышения стойкости штамповой оснастки методом борирования, обеспечивающий повышение твёрдости до 2000HV и стойкости штамповой оснастки в 4 – 10 раз.

    Тема

    разработки

    повышение

    качества

    Формообразование детали из сплава ОТ4-1

    штамповой оснастки при изготовлении деталей

    осуществляется с базированием заготовки на

    самолёта.

     

     

     

     

    матрице. При этом на заготовке выполняются

    Цель

    работы:

    рассмотреть

    схему

    отверстия, в которые входят направляющие

    формообразования заготовки, а так же время

    элементы, установленные на матрице.

     

    нагрева заготовок после испытаний; определить

    Перед

    процессом

    формообразования

    стойкости штампа; выявить браковочные признаки,

    осуществляется тарировка установки. При этом

    возникающие при штамповке; выбрать техпроцесс

    определяются

    высота

    расположения

    повышения стойкости штампов – борирование;

    нагревательных ламп относительно заготовки,

    провести

    экспериментальные исследования на

    время и температура нагрева заготовки.

     

    образцах.

     

     

     

     

    После

    процесса

    формообразования

    В конструкции кабины самолёта используются

    осуществлялся контроль наличия окалины на

    листовые материалы из титановых сплавов и

    поверхности

    испытываемых

    материалов.

    нержавеющих сталей. Учитывая, что толщина

    Результаты испытаний различных

    материалов

    заготовок равна 4 мм, деформировать такие

    приведены в табл.1.

     

     

    заготовки в холодном состоянии не представляется

     

     

     

     

    возможным.

     

     

     

     

     

     

    Таблица 1

    Разработана

    установка

    УНКЛ-18,

    Время нагрева заготовок с использованием УНКЛ –

    обеспечивающая

    предварительный

    нагрев

    18

     

     

     

    заготовок перед формообразованием .

    Установка использовалась в составе с молотом МЛ–3. Схема процесса формообразования представлена на рис. 1.

    Рис. 1. Схема процесса формообразования заготовки:

    1 – стессель; 2 – пуансон; 3 – установка для нагрева заготовок;

    4 – матрица; 5 – заготовка; 6 – шабот

    82

    В процессе формообразования заготовки определяли температуру нагрева матрицы. Максимальная температура нагрева соответствовала 300 . Эта величина может изменяться с учётом геометрии штампа.

    Учитывая характер ударной нагрузки в процессе формообразования, выбран материал штампа 5ХНМ – инструментальная сталь. Режимы термообработки: закалка 850oC с охлаждением в масле и последующий отпуск при 460 – 520oC. На выбор материала штампа оказывает влияние его стоимость, а так же условия эксплуатации.

    Относительная стойкость данного материала приведена в табл. 2.

    Таблица 2 Относительная стойкость молотовых штампов

     

    Материал штампа

     

    5ХНМ

     

     

     

     

     

     

     

    Относительная стойкость в %

     

    90

     

     

     

     

     

     

    Стойкость штампов зависит от следующих

    факторов (рис. 2).

     

     

     

     

    от

    от условий

     

     

     

    относительной

     

    от вида и

    эксплуатации штампа

     

     

    толщины

     

    качества

     

     

     

    материала

     

     

    материала

    конструкции

    Стойкость

     

    от

    штампа и типа

    штампа

    температуры

    производимой

     

    нагрева

     

     

    операции

     

     

     

     

     

     

     

    от

    от термообработки

     

     

    рабочих деталей

    геометрических

    от вида

     

     

     

     

     

    штампа

     

    форм детали

    оборудования

     

     

     

     

     

    Рис. 2. Стойкость штампа

    Проведён конструктивно – технологический анализ процесса штамповки, который позволил выявить дефекты оказывающие влияние на качество штампуемых деталей. Главные из них трещины, недоформовка поверхности, наводораживание и др., что во многом определяется состоянием штамповой оснастки. Возникающие браковочные признаки:

    -Низкая стойкость;

    -Появление сколов поверхности матрицы и пуансона;

    -Появление сетки трещин;

    -Образование окалины;

    -Высокий износ;

    -Возникновение дефектов в микроструктуре слоя.

    Сцелью устранения браковочных признаков рассмотрены методы повышения качества штампов методами химико-термической обработки (ХТО). Следует выделить наиболее распространенные – это цементация, нитроцементация, азотирование и борирование.

    Представлены характеристики изменения твёрдости при различных видах химико – термической обработки (табл. 3).

     

     

     

    Таблица 3

    Сравнительные показатели твёрдости

     

     

     

    Процесс

    Твёрдость (HV)

     

     

    Борирование

    1800

    – 2000

     

     

    Цементация

    500

    – 700

     

     

    Азотирование

    300

    – 350

     

     

    Нитроцементация

    570

    – 690

     

    Учитывая техническую оснащенность предприятия и условий экологии, а так же оценку эффективности процесса, был выбран процесс борирования, т. е. насыщение поверхности матрицы и пуансона бором (табл. 4).

     

     

     

    Таблица 4

    Метод борирования

     

     

    Метод

    Режим борирования

    Глубина

    борирован

     

     

    слоя, мм

    Температ

    Продолжит

    ия

    ура, С

    ельность

     

    В

    900

     

     

    порошко-

     

    0,15 –

     

    4 часа

    образной

     

    0,20

    1000

     

    смеси

     

     

     

     

     

    Этот процесс поможет уменьшить браковочные признаки и улучшить стойкость штампа. Процесс борирования осуществляется по схеме (рис. 3).

    Рис. 3. Схема технологического процесса борирования

    Весь этот процесс осуществляется в устройстве для борирования, которое состоит из карбида бора, матрицы, пуансона, асбеста, песка и все это покрывается ангидридом бора (плавкий затвор) (рис. 4). Это устройство после установки детали помещают в печь.

    83

    Рис. 4. Устройство для борирования — контейнер

    1 – карбид бора, 2 – матрица, 3 – пуансон, 4

    – асбест, 5 – песок, 6 – ангидрид бора

    После процесса борирования проводилась оценка твёрдости матрицы и пуансона. Сравнительные характеристики приведены на рис.

    5.

    Рис. 5. Сравнительные характеристики твёрдости оснастки

    Выявлено, что максимальная твёрдость получается при борировании. Проведённые испытания оснастки показали, что повышение твёрдости штамповой оснастки улучшили качество поверхности деталей. Определялась стойкость образцов, которые обрабатывались по технологии изготовления штампа.

    Оценка стойкости осуществлялась с помощью идентора — конуса, которым наносились удары по образцу, и выявилась глубина следа идентора. При борировании — 0,08 мм, а при азотировании – 0,15мм. Результаты представлены в табл. 5.

     

     

    Таблица 5

    Оценка стойкости

     

     

    Метод

    Глубина

    Глубина

    обработки

    упрочнения

    следа

     

     

    идентора при

    84

     

     

    ударе

    Борирование

    0,15

    0,08

    Азотирование

    0,2

    0,15

    Внедрение процесса позволяет снизить трудоёмкость изготовления штамповой оснастки в 4 раза, обеспечив повышение стойкости в 4 – 10 раз, при этом улучшается качество поверхности деталей.

    В результате работы:

    1Проведён анализ процессов химикотермической обработки и выбран процесс борирования деталей штампов;

    2Разработана установка, обеспечивающая предварительный нагрев заготовок перед формообразованием;

    3Разработана технология борирования;

    4Предложена конструкция устройства для осуществления борирования;

    5Внедрение процесса позволяет снизить трудоёмкость изготовления штампов в 4 раза, обеспечив повышение их стойкости в 4 – 10 раз.

    УДК 621.455

    ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

    Аспирант кафедры НГОиТ Галдин Д.Н. Руководитель: д-р техн. наук, профессор А.В. Кретинин

    Применение пакета конечно-элементного анализа ANSYS для математического моделирования гидродинамических процессов в проточной части центробежного насоса для получения оптимизированной геометрии проточной части, обеспечивающей максимальное энергетическое совершенство насоса

    Задача оптимизации проточной части является задачей многокритериальной условной оптимизации, при этом возможна следующая постановка задачи, при которой ограничениями являются кавитационный запас и конструктивные параметры, а критериями оптимизации являются гидравлический КПД насоса и радиальная сила на ротор.

    При этом считается, что основными элементами проточной части являются подвод, рабочее колесо, отвод насоса и в ряде случаев лопаточный направляющий аппарат. Варьируемыми параметрами для отдельных элементов проточной части могут быть назначены следующие факторы. Для рабочего колеса: количество лопастей, угол установки лопасти на входе на покрывном диске, угол установки лопасти на выходе, запас прочности вала насоса, отношение диаметра ступицы к диаметру вала, отношение толщины лопасти к выходному диаметру колеса, втулочный угол профиля лопасти, угол между выходной кромкой лопасти и осевым направлением. Для лопаточного направляющего аппарата (НА): число лопастей, угол установки лопасти на входе, угол установки лопасти на выходе, толщина лопастей, наружный диаметр НА, внутренний диаметр НА, ширина НА. Для отвода насоса: ширина входа в отвод, радиус входа в отвод, диффузорность обводного канала, коэффициент расширения обводного канала, угол установки «языка» отвода, пропускная способность спиральной части.

    Расчетный блок состоит из отдельных расчетных модулей. В модуле Geometry 1 создается параметризованная модель направляющего аппарата отвода, расчетная сетка для которого сроится в мо-

    дуле Mesh 1. Модули Excel, Geometry 2 и Mesh 2

    формируют параметризованную сеточную модель отвода. В отдельном модуле Vista CPD используется инструмент Vista Design для формирования меридионального сечения лопаточного колеса. Далее эти данные передаются в модуль BladeGen, где с помощью Blade Design проектируется лопастная система с лопатками двойной кривизны. Затем эти данные передаются в модуль TurboGrid, где с помощью инструментов Turbo mesh создается расчет-

    ная сетка. Далее сеточная модель колеса передается для моделирования в модуль CFX. Кроме того, готовые геометрии направляющего аппарата и отвода также загружаются в модуль СFX, а именно, в CFX Pre. С помощью инструмента CFX Pre формируются граничные условия (на входе, выходе, стенках, интерфейсы), параметры моделирования (модель турбулентности, зависимости плотности, вязкости, давление насыщенных паров и пр. ) и передаются в решатель CFX. В решателе задаются параметры алгоритма решения сеточных уравнений и запускается процесс решения. После сходимости системы сеточных уравнений результаты передаются в CFX Post, где обрабатываются и выводятся в качестве выходных критериев оптимизации.

    Наиболее важным этапом реализации методики оптимизации является построение параметрических моделей проточной части с использованием инструментария ANSYS. Средствами встроенного редактора геометрии Design Modeler были созданы параметризованные модели элементов насоса с изменяемыми параметрами, указанными выше. Отличительной особенностью модели двузавиткового отвода является использование среды Microsoft Office Excel, что позволяет иметь удобный интерфейс, который к тому же может быть переадаптирован в случае незначительных изменений концепции построения.

    Вербальная постановка тестовой задачи оптимизации состоит в следующем: подобрать значения следующих геометрических параметров, определяющих профиль лопатки рабочего колеса: запаса прочности вала насоса Ks, отношение диаметра ступицы к диаметру вала , углы установки лопасти на входе и выходе (β1s – угол установки лопасти на входе на покрывном диске, и β2 – угол установки лопасти на выходе), отношение толщины лопасти к выходному диаметру колеса такие, что гидравлический КПД насоса стремится к максимальному значению, а радиальная сила на ротор, приводящая к вибрациям насоса, стремится к минимальному значению). При этом кавитационный запас насоса является ограничением, и будет вычисляться для наилучшего варианта лопасти. По ряду факторов

    85

    осуществлялся одномерный оптимизационный по-

    3. Проведение многокритериальной оптимиза-

    иск.

    ции для отдельных элементов проточной части (ра-

    Реализация разработанной методики осу-

    бочее колесо, отвод) и насосов в целом. Формиро-

    ществляется методами комбинаторной и парамет-

    вание Парето-оптимальных множеств решения.

    рической оптимизации и содержит ряд связанных

    Проектирование проточной части насосов с учетом

    проблем.

    результатов решения задач оптимизации.

    1. Разработка параметризованных 3D-моделей

    Литература

    элементов проточной части: колесо, отвод, направ-

    1. Валюхов С.Г., Булыгин Ю.А., Кретинин А.В.

    ляющий аппарат. Разработка параметризованной

    Численное моделирование гидродинамических

    модели всей проточной части НА. Разработка рас-

    процессов в проточной части магистрального

    четных моделей в среде ANSYS. Разработка файла

    нефтяного насоса // Разработка, производство и

    сценария моделирования, с использованием кото-

    эксплуатация турбо-, электронасосных агрегатов и

    рого можно одной командой запустить проектиро-

    систем на их основе: Труды VI Международной

    вание, создать расчетную модель и выполнить рас-

    научно-технической конференции «СИНТ’11». –

    чет с выводом результатов расчета во внешний

    Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2011. – С.61-65

    файл. Разработка программы-переходника, которая

    2. Валюхов С.Г., Кретинин А.В. Математическое

    задает в служебный файл ANSYS параметры гео-

    моделирование гидродинамических процессов в

    метрии, затем запускает ANSYS на проектирование

    проточной части центробежного насоса с использо-

    и расчет, и далее считывает из служебного файла

    ванием нейросетевых алгоритмов / Насосы. Турби-

    результаты расчета и записывает их во внешний

    ны. Системы. 2011, № 1. С. 53-60.

    файл результатов. Т.е., расчетчик во внешнем фай-

    3. Кретинин А.В., Галдин Д.Н., Шматов Д.П. Неде-

    ле задает необходимые параметры, далее запускает

    терминированное моделирование гидродинамиче-

    программу-переходник и далее весь расчет и про-

    ских процессов с использованием модуля ANSYS

    ектирование ANSYS проводит автоматически без

    DESIGNXPLORER / Вестник ВГТУ 2015, т. 11 №5

    вмешательства оператора.

    С. 37-41

    2. Формирование набора формализованных

     

    постановок задач оптимизации: набора варьируе-

     

    мых параметров, набора критериев, диапазонов

     

    изменения параметров, ограничений.

     

    86

    Россия успешно испытала плазменный ракетный двигатель — Наука

    НАВЕРХ

    Актуальная тема

    Человек и космос

    Актуальная тема

    Человек и космос

    #Наука

    #Космос

    #Техника

    #Гео

    #Здоровье

    #Еда

    #Психо

    #Мистика

    25. 05.22, 20:30

    Источник:

    Sibnet.ru

    3892
    4

    Фото: © пресс-служба НИЯУ МИФИ

    Специалисты Национального исследовательского ядерного
    университета «МИФИ» успешно испытали первую отечественную плазменную
    двигательную установку VERA. Ученые пришли к выводу, что двигатель готов к
    эксплуатации в реальных космических полетах.

    В ходе испытаний исследователи проверили электромагнитную
    совместимость двигателя с остальными системами космического аппарата. Больше
    всего опасений у разработчиков вызывал приемник идентификационной системы,
    который попадал в зону действия плазменной струи.

    «Ни во время испытаний, ни при последующей тщательной
    проверке в лаборатории изготовителя мы не обнаружили никаких поломок или сбоев
    в работе электронных компонентов», — уточнил руководитель лаборатории
    плазменных двигателей Игорь Егоров.

    В этом году два плазменных двигателя полетят на ракете
    «Союз-2» на солнечно-синхронную орбиту. Они будут использованы для разведения
    спутников, которые занимаются отслеживанием перемещения морских судов.

    Если тестовые аппараты подтвердят эффективность двигателей,
    то в перспективе плазменные установки
    получит целая серия спутников, которые планируют вывести на орбиту для отслеживания
    перемещений гражданских судов по всей площади Земли.

    Плазменная двигательная установка VERA способна обслуживать
    миниатюрные спутники весом до 4 килограммов. Ее уникальность — высокая мощность
    при минимальных размерах.

    Тема: Человек и космос

    Юпитер войдет в великое противостояние с Солнцем

    Астрономы сообщили о дате весеннего равноденствия

    Полвека спустя: Россия вернется на Луну

    Ровер Perseverance обнаружил на Марсе органику

    смотреть все

    Наука

    #Космос

    Читайте также

    Калибруем GPS: как улучшить навигацию на смартфонах Android

    Однокомнатная берлога: как спят медведи

    «Запорожец»: как устроен первый доступный автомобиль

    В объективе 2020 года: самые невероятные фото живой природы

    Новости Сибири

    Самое популярное

    Путин согласился вести с Украиной переговоры на новых условиях

    Очередь на границе России и Грузии сняли из космоса. ФОТО

    Меркель призвала серьезно относиться к словам Путина о ядерной угрозе

    Плюсы и минусы: зачем России Донбасс, Херсон и Запорожье

    Для просмотра комментариев включите JavaScript.

    Актуальные темы

    Военная мобилизация

    Бывший СССР

    Правила жизни

    Русские машины

    Человек и космос

    О самом главном

    Мужской или женский: слова, в которых постоянно путают род

    Как правильно ставить свечку за здравие

    Расчет отпускных: когда отдыхать невыгодно?

    Любовь и месть: как понять кошку

    Четыре севших батарейки: что такое профессиональное выгорание

    Зачем бросают горсть земли в могилу?

    Блог ростелекома

    Как освободить место на диске средствами Windows 10

    Как выбрать SD‑карту для смартфона

    Одним касанием: как работает NFC

    Chrome, Firefox или что‑то еще: какой браузер выбрать?

    Мультимедиа

    Ядерные силы стран мира в сравнении. ИНФОГРАФИКА

    «Москвич» и его история. ФОТО

    Тело мужчины: где заснули эрогенные зоны

    Чем мерили до появления метра. ИНФОГРАФИКА

    Плазменный двигатель

    «Плазменный двигатель» перенаправляется сюда. Для движка видеоигры см. Плазма (двигатель).

    Подруливающее устройство во время пробного запуска

    Исполнительское исполнение ВАСИМР плазменный двигатель

    А плазменный двигатель это тип электрическая тяга который создает тягу от квазинейтрального плазма. Это контрастирует с ионный двигатель двигателей, которые генерируют тягу за счет отбора ионного тока из плазма источник, который затем ускоряется до высоких скоростей с помощью решеток / анодов. Они существуют во многих формах (см. электрическая тяга ). Плазменные двигатели обычно не используют высоковольтные сети или аноды / катоды для ускорения заряженных частиц в плазме, а скорее используют токи и потенциалы, которые генерируются внутри плазмы для ускорения ионов плазмы. Хотя это приводит к более низкой скорости выхлопа из-за отсутствия высоких ускоряющих напряжений, этот тип двигателя малой тяги имеет ряд преимуществ. Отсутствие высоковольтных сеток анодов устраняет возможный ограничивающий элемент в результате ионной эрозии сетки. Выхлоп плазмы является «квазинейтральным», что означает, что ионы и электроны существуют в равном количестве, что позволяет проводить простую ионно-электронную рекомбинацию в выхлопе для нейтрализации выхлопного шлейфа, устраняя необходимость в электронной пушке (полый катод). Этот тип двигателя малой тяги часто генерирует исходную плазму, используя радиочастотную или микроволновую энергию, используя внешнюю антенну. Этот факт в сочетании с отсутствием полых катодов (которые очень чувствительны ко всем, кроме немногих благородных газов) дает интригующую возможность использования этого типа двигателя малой тяги на огромном диапазоне ракетного топлива, от аргона до диоксида углерода. воздушные смеси, к моче космонавта.[1]

    Плазменные двигатели подходят лучше[нечеткий ] на дальние расстояния межпланетное путешествие миссии.[2]

    В последние годы многие агентства разработали несколько форм плазменных силовых установок, в том числе Европейское космическое агентство, Иранское космическое агентство и Австралийский национальный университет, которые совместно разработали более продвинутый тип, описанный как двухслойное подруливающее устройство. [3][4] Однако этот вид плазменного двигателя — лишь один из многих типов.

    Содержание

    • 1 Преимущества
    • 2 Недостатки
    • 3 Плазменные двигатели в эксплуатации
    • 4 Типы двигателей
      • 4.1 Плазменные двигатели Helicon
      • 4.2 Магнитоплазмодинамические двигатели
      • 4.3 Импульсные индуктивные двигатели
      • 4.4 Безэлектродные плазменные двигатели
      • 4.5 ВАСИМР
    • 5 Смотрите также
    • 6 Рекомендации
    • 7 внешняя ссылка

    Преимущества

    Плазменные двигатели имеют гораздо более высокую удельный импульс (язр) ценность, чем большинство других типов ракетной техники. В ВАСИМР двигатель может быть дросселирован для импульса более 12000 с, и двигатели холла достигли около 2000 с. Это значительное улучшение по сравнению с двухкомпонентным топливом обычных химических ракет с удельными импульсами в диапазоне 450 с.[5] Обладая высоким импульсом, плазменные двигатели способны развивать относительно высокие скорости в течение продолжительных периодов ускорения. Экс-космонавт Франклин Чанг-Диас утверждает ВАСИМР Двигатель может отправить полезный груз на Марс всего за 39 дней, достигая максимальной скорости 34 мили в секунду.[6]

    Некоторые плазменные двигатели, такие как мини-геликон, славятся своей простотой и эффективностью. Их теория действия относительно проста и может использовать различные газы или их комбинации в качестве топлива.

    Эти качества предполагают, что плазменные двигатели будут полезны для многих миссий.[7]

    Недостатки

    Возможно, наиболее серьезной проблемой для жизнеспособности плазменных двигателей является потребность в энергии.[4] Например, двигателю VX-200 требуется 200 кВт электроэнергии для создания тяги 5 Н, или 40 кВт / Н. Этому требованию мощности могут соответствовать реакторы деления, но масса реактора (включая системы отвода тепла) может оказаться чрезмерно высокой.[8][9]

    Еще одна проблема — плазменная эрозия. В то время как в эксплуатации плазма может термически абляция стенки подруливающей полости и опорной конструкция, которая может в конечном итоге привести к отказу системы. [10] Решить эту проблему может усовершенствование дизайна и материалов.

    Из-за крайне малой тяги плазменные двигатели не подходят для запуска на орбиту на Земле. В среднем эти ракеты обеспечивают максимальную тягу около 2 фунтов.[5] Плазменные двигатели очень эффективны в открытом космосе, но ничего не делают, чтобы свести на нет затраты на запуск химических ракет.

    Плазменные двигатели в эксплуатации

    В то время как большинство плазменных двигателей все еще ограничено лабораториями, некоторые видели активное время полета и использовались в миссиях. В 2011 году НАСА стало партнером аэрокосмической компании. Бусек, и запустил первый двигатель Холла на борту ТАКСАТ-2 спутник. Двигатель был основной двигательной установкой спутника. С тех пор в 2011 году компания запустила еще один двигатель Холла.[11] По мере развития технологий больше плазменных двигателей, вероятно, увидят время полета.

    В мае 2020 года команда Института технологических наук Уханьский университет опубликовали статью о разработанном ими прототипе плазменного струйного устройства, способного поднимать стальной шар весом 1 кг (2,2 фунта) над кварцевой трубкой диаметром 24 мм (один дюйм). Тяга, необходимая для достижения такой подъемной силы, эквивалентна относительной тяге двигателя коммерческого самолета. В конструкции сжатый воздух вводится в камеру и подвергается воздействию более 1000 градусов Цельсия и микроволн для создания ионизированной плазмы, которая затем выбрасывается для создания движения.[12]

    Типы двигателей

    Плазменные двигатели Helicon

    Основная статья: Плазменный двигатель Helicon

    Плазменные двигатели Helicon используют низкочастотные электромагнитные волны (волны Helicon), которые существуют внутри плазмы при воздействии статического магнитного поля. Радиочастотная антенна, которая охватывает газовую камеру, используется для создания волн и возбуждения газа. Когда энергия, обеспечиваемая антенной, соединяется с газом, создается плазма. После образования плазма она выбрасывается с высокой скоростью для создания тяги с использованием различных стратегий ускорения, которые требуют различных комбинаций электрических и магнитных полей с идеальной топологией. Эти двигатели могут использовать множество различных ракетных двигателей, что делает их идеальными для долгосрочных миссий, поскольку они относятся к категории безэлектродных двигателей. Простой дизайн также делает его универсальным, поскольку он может быть изготовлен из простых материалов, таких как стеклянная бутылка из-под газировки.[7]

    Магнитоплазмодинамические двигатели

    Основная статья: Магнитоплазмодинамический двигатель

    Магнитоплазмодинамические двигатели (MPD) используйте Сила Лоренца (сила, возникающая в результате взаимодействия между магнитное поле и электрический ток ) для создания тяги — электрического заряда, протекающего через плазму в присутствии магнитного поля, заставляющего плазму ускоряться из-за генерируемой магнитной силы. В Сила Лоренца также имеет решающее значение для работы большинства импульсный плазменный двигатель.

    Импульсные индуктивные двигатели

    Основная статья: Импульсный индуктивный двигатель

    Импульсные индуктивные двигатели (PIT) также используют силу Лоренца для создания тяги, но, в отличие от магнитоплазмодинамического двигателя малой тяги, они не используют никаких электродов, что устраняет проблему эрозии. Ионизация и электрические токи в плазме индуцируются быстро меняющимся магнитным полем.

    Безэлектродные плазменные двигатели

    Основная статья: Безэлектродный плазменный двигатель

    Безэлектродные плазменные двигатели использовать пондеромоторная сила который действует на любую плазму или заряженная частица когда под воздействием сильного электромагнитная энергия плотность градиент к ускоряться как электроны, так и ионы плазмы в одном направлении, благодаря чему могут работать без нейтрализатора.

    ВАСИМР

    ВАСИМР

    Основная статья: Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом

    VASIMR, сокращение от Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket, использует радиоволны к ионизировать а пропеллент в плазму. Затем магнитное поле ускоряет плазму из ракетный двигатель, генерируя толкать. VASIMR разрабатывается Компания Ad Astra Rocket со штаб-квартирой в Хьюстоне, штат Техас. А Новая Шотландия, Канада -основанная компания Наутель, производит генераторы RF мощностью 200 кВт, необходимые для ионизации топлива. «Может ли этот китайский плазменный двигатель сделать реальностью экологичное воздушное путешествие?». Южно-Китайская утренняя почта. 8 мая 2020.

    внешняя ссылка

    • Плазменный двигатель в космосе — А.И.П. Октябрь 2000 г.
    • Плазменный двигатель Mini-Helicon

    Ядерные и плазменные ракетные двигатели

    Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 3(29) за 2017 г.

    Александр Лосев

    Быстрое развитие ракетно-космической техники в XX веке было обусловлено военно-стратегическими, политическими и, в определенной степени, идеологическими целями и интересами двух сверхдержав — СССР и США, а все государственные космические программы являлись продолжением их военных проектов, где главной задачей была необходимость обеспечить обороноспособность и стратегический паритет с вероятным противником. Стоимость создания техники и затраты на эксплуатацию тогда не имели принципиального значения. На создание ракет-носителей и космических аппаратов выделялись колоссальные ресурсы, а 108 минут полета Юрия Гагарина в 1961 году и телетрансляция Нила Армстронга и Базза Олдрина с поверхности Луны в 1969 году были не просто триумфами научно-технической мысли, они еще рассматривались как стратегические победы в битвах «Холодной войны».

    Но после того как Советский Союз распался и выбыл из гонки за мировое лидерство, у его геополитических противников, прежде всего у США, исчезла необходимость реализовывать престижные, но крайне затратные космические проекты, чтобы доказывать всему миру превосходство западной экономической системы и идеологических концепций.
    В 90-х годах основные политические задачи прошлых лет утратили актуальность, блоковое противостояние сменилось глобализацией, в мире возобладал прагматизм, поэтому большинство космических программ было свернуто или отложено, от масштабных проектов прошлого осталась, как наследие, только МКС. К тому же западная демократия поставила все дорогостоящие государственные программы в зависимость от электоральных циклов.
    Поддержка избирателей, необходимая для получения или сохранения власти, заставляет политиков, парламенты и правительства склоняться к популизму и решать сиюминутные задачи, поэтому траты на исследования космоса сокращаются год от года.
    Большинство фундаментальных открытий было сделано еще в первой половине ХХ века, а в наши дни наука и технологии достигли определенных пределов, к тому же во всем мире снизилась популярность научных знаний, и ухудшилось качество преподавания математики, физики и других естественных наук. Это и стало причиной застоя, в том числе и в космической сфере, последних двух десятилетий.
    Но сейчас становится очевидным, что мир приближается к концу очередного технологического цикла, основанного на открытиях прошлого века. Поэтому любая держава, которая будет обладать принципиально новыми перспективными технологиями в момент смены глобального технологического уклада, автоматически обеспечит себе мировое лидерство как минимум на следующие пятьдесят лет.

    Принципиальное устройство ЯРД с водородом в качестве рабочего тела

    Это осознают и в Соединенных Штатах, где взят курс на возрождение американского величия во всех сферах деятельности, и в Китае, бросающем вызов американской гегемонии, и в Евросоюзе, который всеми силами пытается сохранить свой вес в глобальной экономике.
    Там существует промышленная политика и всерьез занимаются развитием собственного научно-технического и производственного потенциала, а космическая сфера может стать наилучшим полигоном для отработки новых технологий и для доказательства или опровержения научных гипотез, способных заложить основу для создания принципиально иной более совершенной техники будущего.
    И вполне естественно ожидать, что США будет первой страной, где возобновятся проекты исследования дальнего космоса с целью создания уникальных инновационных технологий как в области вооружений, транспорта и конструкционных материалов, так и в биомедицине и в сфере телекоммуникаций
    Правда, ни даже Соединенным Штатам, успех на пути создания революционных технологий не гарантирован. Есть высокий риск оказаться в тупике, совершенствуя ракетные двигатели полувековой давности на основе химического топлива, как это делает компания SpaceX Илона Маска, или, создавая системы жизнеобеспечения длительного перелета похожие на те, что уже реализованы на МКС.
    Может ли Россия, чья стагнация в космической сфере с каждым годом становится заметнее, совершить рывок в гонке за будущее технологическое лидерство, чтобы оставаться в клубе сверхдержав, а не в списке развивающихся стран?
    Да, безусловно, Россия может, и более того, заметный шаг вперед уже сделан в ядерной энергетике и в технологиях ядерных ракетных двигателей, несмотря на хроническое недофинансирование космической отрасли.
    Будущее космонавтики — это использование ядерной энергии. Чтобы понять, как связаны ядерные технологии и космос, необходимо рассмотреть основные принципы реактивного движения.
    Итак, основные типы современных космических двигателей созданы на принципах химической энергетики. Это твердотопливные ускорители и жидкостные ракетные двигатели, в их камерах сгорания компоненты топлива (горючее и окислитель) вступая в экзотермическую физико-химическую реакцию горения, формируют реактивную струю, ежесекундно выбрасывающую из сопла двигателя тонны вещества. Кинетическая энергия рабочего тела струи преобразуется в реактивную силу, достаточную для движения ракеты. Удельный импульс (отношение создаваемой тяги к массе используемого топлива) таких химических двигателей зависит от компонентов топлива, давления и температуры в камере сгорания, а также от молекулярной массы газообразной смеси, выбрасываемой через сопло двигателя.
    И чем выше температура вещества и давление внутри камеры сгорания, и чем ниже молекулярная масса газа, тем выше удельный импульс, а значит и эффективность двигателя. Удельный импульс — это количество движения, и его принято измерять в метрах в секунду, также как и скорость.
    В химических двигателях наибольший удельный импульс дают топливные смеси кислород-водород и фтор-водород (4500–4700 м/с), но самыми популярными (и удобными в эксплуатации) стали ракетные двигатели, работающие на керосине и кислороде, например двигатели «Союзов» и ракет «Falcon» Маска, а также двигатели на несимметричном диметилгидразине (НДМГ) с окислителем в виде смеси тетраоксида азота и азотной кислоты (советский и российский «Протон», французский «Ариан», американский «Титан»). Их эффективность в 1.5 раза ниже, чем у двигателей на водородном топливе, но и импульса в 3000 м/с и мощности вполне достаточно, для того, чтобы было экономически выгодно выводить тонны полезной нагрузки на околоземные орбиты.
    Но полеты к другим планетам требуют намного большего размера космических кораблей, чем все, что были созданы человечеством ранее, включая модульную МКС. В этих кораблях необходимо обеспечивать и длительное автономное существование экипажей, и определенный запас топлива и ресурс работы маршевых двигателей и двигателей для маневров и коррекции орбит, предусмотреть доставку космонавтов в специальном посадочном модуле на поверхность иной планеты, и возврат их на основной транспортный корабль, а затем и возвращение экспедиции на Землю.
    Накопленные инженерно-технические знания и химическая энергетика двигателей позволяют вернуться на Луну и достигнуть Марса, поэтому велика вероятность, что в следующем десятилетии человечество побывает на Красной планете.
    Если опираться только на имеющиеся космические технологии, то минимальная масса обитаемого модуля для пилотируемого полета к Марсу или к спутникам Юпитера и Сатурна составит примерно 90 тонн, что в 3 раза больше, чем лунные корабли начала 1970-х, а значит, ракеты-носители для их выведения на опорные орбиты для дальнейшего полета к Марсу будут намного превосходить «Сатурн-5» (стартовая масса 2965 тонн) лунного проекта «Аполлон» или советский носитель «Энергия» (стартовая масса 2400 тонн). Потребуется создать на орбите межпланетный комплекс массой до 500 тонн. Полет на межпланетном корабле с химическими ракетными двигателями потребует от 8 месяцев до 1 года времени только в одну сторону, потому что придется делать гравитационные маневры, используя для дополнительного разгона корабля силу притяжения планет, и колоссального запаса топлива.
    Но используя химическую энергию ракетных двигателей дальше орбиты Марса или Венеры человечество не улетит. Нужны другие скорости полета космических кораблей и иная более мощная энергетика движения.

    Современный проект ядерного ракетного двигателя Princeton Satellite Systems

    Для освоения дальнего космоса необходимо значительно повысить тяговооруженность и эффективность ракетного двигателя, а значит увеличить его удельный импульс и ресурс работы. А для этого необходимо внутри камеры двигателя нагреть газ или вещество рабочего тела с низкой атомной массой до температур, в несколько раз превосходящих температуру химического горения традиционных топливных смесей, и сделать это можно с помощью ядерной реакции.
    Если вместо обычной камеры сгорания внутрь ракетного двигателя поместить ядерный реактор, в активную зону которого будет подаваться вещество в жидком или газообразном виде, то оно, разогреваясь под большим давлением до нескольких тысяч градусов, начнет выбрасываться через канал сопла, создавая реактивную тягу. Удельный импульс такого ядерного реактивного двигателя будет в несколько раз больше, чем у обычного на химических компонентах, а значит многократно увеличится эффективность как самого двигателя, так и ракеты-носителя в целом. Окислитель для горения топлива при этом не потребуется, а в качестве вещества, создающего реактивную тягу, может быть использован легкий газ водород, мы же знаем, что чем меньше молекулярная масса газа, тем выше импульс, а это позволит намного уменьшить массу ракеты при лучших характеристиках мощности двигателя.
    Ядерный двигатель будет лучше обычного, поскольку в зоне реактора легкий газ может нагреваться до температур, превышающих 9 тысяч градусов Кельвина, и струя такого перегретого газа обеспечит намного больший удельный импульс, чем могут дать обычные химические двигатели. Но это в теории.
    Опасность даже не в том, что при старте ракеты-носителя с такой ядерной установкой может произойти радиоактивное загрязнение атмосферы и пространства вокруг пусковой площадки, основная проблема, что при высоких температурах может расплавиться сам двигатель вместе с космическим кораблем. Конструкторы и инженеры это понимают и уже несколько десятилетий пытаются найти подходящие решения.
    У ядерных ракетных двигателей (ЯРД) есть уже своя история создания и эксплуатации в космосе. Первые разработки ядерных двигателей начались в середине 1950-х годов, то есть еще до полета человека в космос, и практически одновременно и в СССР и в США, а сама идея использовать ядерные реакторы для нагрева рабочего вещества в ракетном двигателе родилась вместе с первыми ректорами в середине 40-х годов, то есть больше 70 лет назад.
    В нашей стране инициатором создания ЯРД стал ученый-теплофизик Виталий Михайлович Иевлев. В 1947 году он представил проект, который был поддержан С. П. Королевым, И.  В. Курчатовым и М. В. Келдышем. Изначально планировалось использовать такие двигатели для крылатых ракет, а затем ставить и на баллистические ракеты. Разработкой занялись ведущие оборонные КБ Советского Союза, а также научно-исследовательские институты НИИТП, ЦИАМ, ИАЭ, ВНИИНМ.
    Советский ядерный двигатель РД-0410 был собран в середине 60-х воронежском «Конструкторском бюро химавтоматики», где создавалось большинство жидкостных ракетных двигателей для космической техники.
    В качестве рабочего тела в РД-0410 использовался водород, который в жидком виде проходил через «рубашку охлаждения», отводя лишнее тепло от стенок сопла и не давая ему расплавиться, а затем поступал в активную зону реактора, где нагревался до 3000К и выбрасывался через канал сопла, преобразуя, таким образом, тепловую энергию в кинетическую и создавая удельный импульс в 9100 м/с.
    В США проект ЯРД был запущен в 1952 году, а первый действующий двигатель был создан в 1966 году и получил название NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). В 60-х — 70-х годах Советский Союз и США старались не уступать друг другу.
    Правда и наш РД-0410, и американский NERVA были твердофазными ЯРД, (ядерное топливо на основе карбидов урана находилось в реакторе в твердом состоянии), и их рабочая температура была в пределах 2300–3100К.
    Чтобы увеличить температуру активной зоны без риска взрыва или расплавления стенок реактора, необходимо создать такие условия ядерной реакции, при которых топливо (уран) переходит в газообразное состояние или превращается в плазму и удерживается внутри реактора за счет сильного магнитного поля, не касаясь при этом стенок. А дальше водород, поступающий в активную зону реактора, «обтекает» находящийся в газовой фазе уран, и превращаясь в плазму, с очень высокой скоростью выбрасывается через канал сопла.
    Этот тип двигателя получил название газофазного ЯРД. Температуры газообразного уранового топлива в таких ядерных двигателях могут находиться в диапазоне от 10 тысяч до 20 тысяч градусов Кельвина, а удельный импульс достигать 50000 м/с, что в 11 раз выше, чем у самых эффективных химических ракетных двигателей.
    Создание и использование в космической технике газофазных ЯРД открытого и закрытого типов — это наиболее перспективное направление развития космических ракетных двигателей и именно то, что необходимо человечеству для освоения планет Солнечной системы и их спутников.
    Первые исследования по проекту газофазного ЯРД начались в СССР в 1957 году в НИИ тепловых процессов (НИЦ имени М. В. Келдыша), а само решение о разработке ядерных космических энергоустановок на основе газофазных ядерных реакторов было принято в 1963 году академиком В. П. Глушко (НПО Энергомаш), а затем утверждено постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР.
    Разработка газофазного ЯРД велась в Советском Союзе два десятилетия, но, к сожалению, так и не была завершена из-за недостаточного финансирования и необходимости дополнительных фундаментальных исследований в области термодинамики ядерного горючего и водородной плазмы, нейтронной физики и магнитной гидродинамики.
    Советские ученые-ядерщики и инженеры-конструкторы столкнулись с рядом проблем, таких как достижение критичности и обеспечение устойчивости работы газофазного ядерного реактора, снижение потерь расплавленного урана при выбросе водорода, разогретого до нескольких тысяч градусов, теплозащита сопла и генератора магнитного поля, накопление продуктов деления урана, выбор химически стойких конструкционных материалов и пр.
    А когда для советской программы «Марс-94» первого пилотируемого полета на Марс начала создаваться ракета-носитель «Энергия», проект ядерного двигателя был отложен на неопределенный срок. Советскому Союзу не хватило совсем немного времени, а главное политической воли и эффективности экономики, чтобы осуществить высадку наших космонавтов на планету Марс в 1994 году. Это было бы бесспорным достижением и доказательством нашего лидерства в высоких технологиях в течение следующих нескольких десятилетий. Но космос, как и многое другое, был предан последним руководством СССР. Историю уже не изменить, ушедших ученых и инженеров не вернуть, а утраченные знания не восстановить. Очень многое придется создавать заново.
    Но космическая ядерная энергетика не ограничивается только сферой твердо- и газофазных ЯРД. Для создания нагретого потока вещества в реактивном двигателе можно использовать электрическую энергию. Эту идею первым высказал Константин Эдуардович Циолковский еще в 1903 году в своей работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами».
    А первый электротермический ракетный двигатель в СССР был создан в 1930-х годах Валентином Петровичем Глушко — будущим академиком АН СССР и руководителем НПО «Энергия».
    Принципы работы электрические ракетных двигателей могут быть различными. Обычно их принято делить на четыре типа:

    • электротермические (нагревные или электродуговые). В них газ нагревается до температур 1000–5000К и выбрасывается из сопла точно также как и в ЯРД.
    • электростатические двигатели (коллоидные и ионные), в которых сначала происходит ионизация рабочего вещества, а затем положительные ионы (атомы, лишенные электронов) ускоряются в электростатическом поле и также выбрасываются через канал сопла, создавая реактивную тягу. К электростатическим относятся также и стационарные плазменные двигатели.
    • магнитоплазменные и магнитодинамические ракетные двигатели. Там газовая плазма ускоряется за счет силы Ампера в пересекающихся перпендикулярно магнитном и электрическом полях.
    • импульсные ракетные двигатели, в которых используется энергия газов, возникающих при испарении рабочего тела в электрическом разряде.

    Плюсом этих электрических ракетных двигателей является низкий расход рабочего тела, КПД до 60% и высокая скорость потока частиц, что позволяет значительно сократить массу космического аппарата, но есть и минус — малая плотность тяги, а соответственно низкая мощность, а также дороговизна рабочего тела (инертные газы или пары щелочных металлов) для создания плазмы.
    Все перечисленные типы электродвигателей реализованы на практике и многократно использовались в космосе и на советских и на американских аппаратах начиная с середины 60-х годов, но из-за своей малой мощности применялись в основном в качестве двигателей коррекции орбит.
    С 1968 по 1988 годы в СССР была запущена целая серия спутников «Космос» с ядерными установками на борту. Типы реакторов носили названия: «Бук», «Топаз» и «Енисей».
    Реактор проекта «Енисей» обладал тепловой мощностью до 135 кВт и электрической мощностью порядка 5 кВт. Теплоносителем являлся натрий-калиевый расплав. Этот проект был закрыт в 1996 году.
    Для настоящего маршевого ракетного электродвигателя требуется очень мощный источник энергии. И лучшим источником энергии для таких космических двигателей является ядерный реактор.
    Ядерная энергетика — одна из высокотехнологичных отраслей, где наша страна сохраняет лидирующие позиции. И принципиально новый ракетный двигатель в России уже создается и этот проект близок к успешному завершению в 2018 году. Летные испытания намечена на 2020 год.
    И если газофазный ЯРД — это тема будущих десятилетий к которой предстоит вернуться после проведения фундаментальных исследований, то его сегодняшняя альтернатива — это ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ), и она уже создается предприятиями Росатома и Роскосмоса с 2009 года.
    В создании ядерного энергодвигателя и транспортно-энергетического модуля принимают участие НПО «Красная звезда», которое на сегодняшний день является единственным в мире разработчиком и изготовителем космических ядерных энергетических установок, а также Исследовательский центр им.  М. В. Келдыша, НИКИЭТ им. Н. А. Доллежаля, «НИИ НПО «Луч», «Курчатовский институт», ИРМ, ФЭИ, НИИАР и НПО Машиностроения.
    Ядерная энергодвигательная установка включает в себя высокотемпературный газоохлаждаемый ядерный реактор на быстрых нейтронах с системой турбомашинного преобразования тепловой энергии в электрическую, систему холодильников-излучателей для отвода избыточного тепла в космос, приборно-агрегатный отсек, блок маршевых плазменных или ионных электродвигателей и контейнер для размещения полезной нагрузки.
    В энергодвигательной установке ядерный реактор служит источником электроэнергии для работы электрических плазменных двигателей, при этом газовый теплоноситель реактора, проходящий через активную зону, попадает в турбину электрогенератора и компрессора и возвращается обратно в реактор по замкнутому контуру, а не выбрасывается в пространство как в ЯРД, что делает конструкцию более надежной и безопасной, а значит пригодной для пилотируемой космонавтики.
    Планируется, что ядерная энергодвигательная установка будет применяться для многоразового космического буксира для обеспечения доставки грузов при освоении Луны или создания многоцелевых орбитальных комплексов. Плюсом будет являться не только многоразовое использование элементов транспортной системы (чего пытается добиться Илон Маск в своих космических проектах SpaceX), но и возможность доставки в три раза большей массы грузов, чем на ракетах с химическими реактивными двигателями сопоставимой мощности за счет уменьшения стартовой массы транспортной системы. Особая конструкция установки делает ее безопасной для людей и окружающей среды на Земле.
    В 2014 году на ОАО «Машиностроительный завод» в г. Электросталь был собран первый тепловыделяющий элемент (твэл) штатной конструкции для этой ядерной электродвигательной установки, а в 2016 проведены испытания имитатора корзины активной зоны реактора.
    Сейчас (в 2017 году) ведутся работы по изготовлению элементов конструкции установки и тестирование узлов и агрегатов на макетах, а также автономные испытания систем турбомашинного преобразования энергии и прототипов энергоблоков. Завершение работ запланировано на конец следующего 2018 года, правда, с 2015 года начало накапливаться отставание от графика.
    Итак, как только эта установка будет создана, Россия станет первой в мире страной обладающей ядерными космическими технологиями, которые лягут в основу не только будущих проектов освоения Солнечной системы, но и земной и внеземной энергетики. Космические ядерные энергетические установки можно будет использовать для создания систем дистанционной передачи электроэнергии на Землю или на космические модули с помощью электромагнитного излучения. И это тоже станет передовой технологией будущего, где наша страна будет иметь лидирующие позиции.
    На основе разрабатываемых плазменных электродвигателей будут созданы мощные двигательные установки для дальних полетов человека в космос и в первую очередь для освоения Марса, достичь орбиты которого можно будет всего за 1,5 месяца, а не за год с лишним, как при использовании обычных химических реактивных двигателей.
    А будущее всегда начинается с революции в энергетике. И никак иначе. Энергетика первична и именно величина энергопотребления влияет на технический прогресс, на обороноспособность и на качество жизни людей.

    Экспериментальный плазменный ракетный двигатель NASA

    Советский астрофизик Николай Кардашёв еще в 1964 году предложил шкалу развития цивилизаций. Согласно этой шкале уровень технологического развития цивилизаций зависит от количества энергии, которое население планеты использует для своих нужд. Так цивилизация I типа использует все доступные ресурсы, имеющиеся на планете; цивилизация II типа — получает энергию своей звезды, в системе которой находится; а цивилизация III типа пользуется доступной энергией своей галактики. Человечество пока не доросло до цивилизации I типа по этой шкале. Мы используем лишь 0.16% всего объема потенциального энергетического запаса планеты Земля. А значит, и России и всему миру есть куда расти, и эти ядерные технологии откроют нашей стране дорогу не только в космос, но и будущее экономическое процветание.
    И, возможно, единственный вариант для России в научно-технической сфере — это совершить сейчас революционный прорыв в ядерных космических технологиях для того чтобы одним «прыжком» преодолеть многолетнее отставание от лидеров и оказаться сразу у истоков новой технологической революции в очередном цикле развития человеческой цивилизации. Такой уникальный шанс выпадает той или иной стране лишь один раз в несколько столетий.
    К сожалению, Россия, не уделявшая в последние 25 лет должного внимания фундаментальным наукам и качеству высшего и среднего образования, рискует навсегда упустить этот шанс, если программа окажется свернутой, а на смену нынешним ученым и инженерам не придет новое поколение исследователей. Геополитические и технологические вызовы, с которыми столкнется Россия уже через 10–12 лет, будут очень серьезными, сопоставимыми с угрозами середины ХХ века. Чтобы сохранить суверенитет и целостность России в будущем уже сейчас необходимо срочно начинать подготовку специалистов, способных на эти вызовы отвечать и создавать что-то принципиально новое.
    Есть лишь примерно 10 лет на то, чтобы превратить Россию в мировой интеллектуально-технологический центр, и без серьезного изменения качества образования это сделать невозможно. Для научно-технологического прорыва необходимо вернуть системе образования (и школьной и ВУЗовской) системность взглядов на картину мира, научную фундаментальность и мировоззренческую целостность.
    А что касается нынешнего застоя в космической отрасли, то это не страшно. Физические принципы, на которых основаны современные космические технологии будут еще долго востребованы сектором обычных спутниковых услуг. Вспомним, что человечество использовало парус на протяжении 5.5 тысяч лет, а эпоха пара длилась почти 200 лет, и лишь в ХХ веке мир начал стремительно меняться, потому что произошла очередная научно-техническая революция, запустившая волну инноваций и смену технологических укладов, что в итоге изменило и мировую экономику и политику. Главное, оказаться у истоков этих изменений.

     

    «ОКБ Факел» — изготовитель плазменных двигателей в России

    На «ОКБ Факел» / Фото: ic.pics.livejournal.com


    Гигантские звездолеты с призрачно светящимися двигателями стали одним из постоянных атрибутов космической фантастики. В то же время плазменные двигатели уже полвека успешно используются в настоящей космонавтике, и российские разработчики являются одними из мировых лидеров. Мне удалось посетить калининградское предприятие «ОКБ Факел» и увидеть, как создаются стационарные плазменные двигатели.

    Стационарные плазменные двигатели / Фото: ic.pics.livejournal.com




    Стационарный плазменный двигатель (СПД) — это одна из разновидностей электроракетного двигателя, где электрическая энергия используется для ионизации газа и придания полученной плазме высокой скорости истечения из «сопла».




    Изображение; ic.pics.livejournal.com




    У такого двигателя нет топлива в привычном понимании, т.е. горючего и окислителя, необходимого для химической реакции с выделением тепла. СПД подходит практически любой газ, но лучше использовать химически неактивные и с высокой атомной массой, вроде аргона или ксенона. Плазменные двигатели обеспечивают очень высокую скорость выбрасываемой струи газа, например, для ксенона это около 30 км/с. Для сравнения, скорость выброса газа у одного из самых эффективных химических ракетных двигателей — кислород-водородного — около 4,5 км/с. Преимуществом химических двигателей является способность выбрасывать сразу много газа, что дает большую тягу. СПД же требует мощного источника электрической энергии, и даже с ним способен выбрасывать лишь незначительную массу газа за момент времени, то есть имеет очень малую тягу и требует много времени на разгон и торможение. Плазменные двигатели применяются только в космосе: оснащенные ими космические аппараты имеют относительно малый запас рабочего тела и большой размах солнечных батарей.

    О возможностях использования электроракетных двигателей задумывались еще в начале XX века, но к первым испытаниям в космосе перешли только в 60-е годы. В 1972 году в системе ориентации советского спутника «Метеор» использовались два электроракетных двигателя: ионный и стационарный плазменный. СПД показал себя лучше, и советские специалисты сконцентрировались на этой разновидности. В создании экспериментальных образцов принимали участие специалисты «ОКБ Факел», и с того времени предприятие стало специализироваться на производстве двигателей такого типа, развивать и совершенствовать технологию.

    В начале XXI века калининградский СПД-100 прошел успешные испытания на лунном спутнике Европейского космического агентства Smart-1.


    Изображение; ic.pics.livejournal.com




    После успешного полета к Луне европейские производители коммерческих геостационарных спутников стали закупать российские двигатели и создавать новые поколения спутников. Ранее на спутниках-ретрансляторах использовались химические двигатели на токсичном гидразине. Применение российских СПД открыло возможность создания т.н. «полностью электрических спутников», на которых уже не было химической тяги.

    Калининградские СПД имеют довольно небольшой размер, но цикл их производства всё же требует немалых производственных площадей.


    Фото: ic.pics.livejournal.com




    Разработчики «ОКБ Факел» активно сотрудничают с европейскими производителями и даже помогали французам сделать свой двигатель. Однако на предприятии строжайшие нормы безопасности. Фотосъемка на экскурсии была запрещена сотрудниками службы безопасности, а кадры использованные в репортаже, сняли позже сотрудники пресс-службы по моей просьбе.

    На «ОКБ Факел» наглядно видна преемственность поколений.


    Молодые работают рядом с опытными специалистами.



    Фото: ic.pics.livejournal.com


    Кульманы давно заменены на САПР «Компас-3D» для разработки трехмерных моделей и выпуска конструкторской документации.


    Фото: ic.pics.livejournal.com


    Цех механической обработки открывается современными станками ЧПУ.


    Фото: ic.pics.livejournal.com

    «В некоторых случаях у нас токари пишут программы сами, — говорит генеральный конструктор предприятия Евгений Космодемьянский. — И я понимаю, что пришло время выбросить свое удостоверение токаря второго разряда».

    Однако в глубине зала работа идет на универсальных станках, где роль ручного труда сохраняет значение, и мои надежды на космическую карьеру возрождаются.


    Фото: ic.pics.livejournal.com

    Необходимый этап создания космического двигателя — испытание. Для проверки СПД требуется смоделировать условия космоса, прежде всего вакуум.

    Вакуумные камеры кажутся огромными для таких небольших двигателей. Они пригодны для испытания всей линейки двигателей, которые производят на «ОКБ Факел».


    Фото: ic.pics.livejournal.com

    В советские времена здесь разрабатывали самый мощный двигатель в своем классе — СПД-290. Сейчас создается сравнимый по мощности СПД-230.

    Своими глазами работу плазменного двигателя увидеть, к сожалению, не удалось, но фото нам предоставили.


    Фото: ic.pics.livejournal.com

    Недавно «Роскосмос» показал классное видео с бортовых камер спутника Egyptsat-A, созданного в «РКК Энергия».


    На этих кадрах, пожалуй, впервые миру показана работа плазменных двигателей СПД-70 в космосе.

    Возможно, моя фраза про мировое лидерство «ОКБ Факел» может показаться излишне пафосной, но практика
    показывает правоту этих слов. Space System/Loral, Airbus — это одни из самых крупных производителей коммерческих спутников связи в мире, и они берут калининградские СПД. А совсем недавно заключен вероятно самый большой контракт в истории мирового спутникостроения — на несколько сотен модернизированных двигателей СПД-50М.


    Фото: ic.pics.livejournal.com

    Когда проходила моя экскурсия сотрудники предприятия не признавались кто заказчик ссылаясь на соглашение о неразглашении. Позже информация попала в СМИ
    и теперь мы знаем, что это OneWeb. Проект низкоорбитального спутникового интернета предполагает запуск почти тысячи космических аппаратов в течение трех-четырех лет. И на каждом спутнике будет российский плазменный двигатель.

    Новый заказ требует перестройки всего производства, ведь надо создавать практически по двигателю в день. Специалистов на работу набирают
    даже из других городов. Такой нагрузки не было никогда, поэтому под проект OneWeb провели модернизацию с новыми станками ЧПУ и оборудовали новое современное чистое помещение для сборки.


    Фото: ic.pics.livejournal.com


    За каждым столом собирается по двигателю.


    Фото: ic.pics.livejournal.com




    Готовые изделия запираются в специальном шкафу, где поддерживается определенный режим температуры и влажности.


    Фото: ic.pics.livejournal.com

    Работа почти ювелирная и неподготовленным взглядом воспринимается непривычно. Обычно под сборкой космических двигателей понимается что-то более масштабное.

    Зато в результате получаются вот такие красавцы.


    Фото: ic.pics.livejournal.com


    Финальный этап экскурсии — музей предприятия. Здесь первым делом показывают историческую гордость, «лунный камин» — макет радиоизотопного теплогенератора, который был установлен на советских «Луноход-1» и «Луноход-2» и согревал электронику в холодные лунные ночи.


    Фото: ic.pics.livejournal.com




    Разумеется, музейный образец не начинен полонием и не радиоактивен.

    Еще одно направление производимых «ОКБ Факел» двигателей для космических аппаратов — термокаталитические. Они требуют химического топлива, но его разложение до газообразных компонентов происходит при помощи металлического катализатора, размещенного внутри двигателя. Для повышения интенсивности реакции катализатор нагревается подобно спирали электроплитки.


    Фото: ic.pics.livejournal.com




    Термокаталитические двигатели имеют меньшую эффективность чем плазменные или даже химические двухкомпонентные, зато они позволяют создать более простую топливную систему. Обычно такие двигатели используются для ориентирования космических аппаратов и располагаются в блоках по несколько штук.


    Фото: ic.pics.livejournal.com


    Особый интерес вызывает один музейный образец — стационарный плазменный двигатель, прошедший длительные испытания в вакуумной камере. Тысячи часов работы приводят к деградации поверхности двигателя под воздействием плазмы.


    Фото: ic.pics.livejournal.com




    Такие испытания позволяют повышать ресурс двигателей. Сейчас СПД обеспечивают гарантированную работу в течение нескольких тысяч часов. И, по словам представителей «ОКБ Факел», этот ресурс многократно подтвержден заказчиками, и новые заказы лучше всего говорят о качестве.

    Хотелось бы приурочить эту публикацию к Дню космонавтики, чтобы не на словах, а на примере «ОКБ Факел» показать, что у нас есть космос, надо просто уметь его готовить.

    Выражаю признательность пресс-службе и сотрудникам «ОКБ Факел» и компании «Аскон» за большую помощь в подготовке материала.


    МОСКВА, сайт zelenyikot.livejournal.com
    1


    Оригинал

    Наш двигатель — ракетная компания Ad Astra

    Двигатель VASIMR®

    Усовершенствованная электрическая двигательная установка

    Магнитоплазменный ракетный двигатель с переменным удельным импульсом (VASIMR®) — это флагманский проект Ad Astra, революционная разработка в области космических двигателей. Это продукт более чем 25-летнего исследования и разработок НАСА и Министерства энергетики (DoE) в области физики плазмы и технологии космических двигателей, а также 15-летнего развития дополнительных технологий в частном секторе компанией Ad Astra Rocket.

    Двигатель VASIMR® — это мощный электрический ракетный двигатель, подходящий для широкого круга задач; от экономически устойчивых логистических операций в окололунном пространстве до высокоскоростного транспорта в дальнем космосе.

    В двигателе VASIMR мощные радиочастотные (РЧ) волны запускаются специальными антеннами (мы называем их «ответвителями»), намотанными на керамическую трубку, куда подается пропеллент. RF ионизирует газ, превращая его в плазму (очень горячий электрически заряженный газ). Сильное внешнее магнитное поле ограничивает, направляет и, в конечном счете, ускоряет плазму, позволяя ей уйти, чтобы обеспечить полезную ракетную тягу.

    VASIMR® может изменить наш способ передвижения в космосе, сделав его более экономичным, экономичным и экологичным, а также открыв новые возможности для космической экономики.

    Технический обзор

    Электрические плазменные ракеты в целом и двигатель VASIMR® в частности могут работать при гораздо более высоких температурах, чем химические ракеты. В то время как обычные химические ракеты работают при температуре в тысячи градусов, электрические плазменные двигатели работают при температуре в миллионы! Это важно. Чем горячее выхлоп ракеты, тем быстрее он выходит из двигателя и тем экономичнее ракета. В ракетной терминологии скорость выхода выхлопных газов из двигателя выражается числом 9.0019 Удельный импульс (Isp) и измеряется в секундах. Для сравнения, лучшая из доступных сегодня химических ракет имеет Isp 500 с, тогда как двигатель VASIMR® может достигать 5000 с и выше.

    Уникальность двигателя VASIMR® заключается во многих особенностях его конструкции. Вот некоторые из них:

    • Без движущихся частей . В отличие от большинства химических ракет, которым нужны сложные насосы и турбомашины, VASIMR® не имеет движущихся частей. Он состоит из двухступенчатого ядра ракеты, каждая ступень имеет свой собственный радиочастотный (РЧ) ответвитель. Плазма создается на первом этапе и дополнительно нагревается радиочастотными волнами на втором этапе. Магнитное сопло ускоряет горячую плазму для создания полезной тяги.
    • Переменная I sp и тяга при постоянной мощности . Уникальной особенностью двигателя VASIMR® по сравнению с другими ракетами является его способность изменять параметры выхлопа, тяги и удельного импульса (Isp) при работе на фиксированном уровне полной мощности. Мы называем этот метод «Дросселирование с постоянной мощностью» (CPT), функция похожа на переключение передач в автомобиле. Пониженная передача приводит к высокой тяге, низкой скорости и большому расходу топлива, а высокая передача связана с высокой скоростью, низким расходом топлива, но малой тягой. Поскольку автомобиль переключает передачи для оптимизации расхода топлива при движении по холмистой местности, двигатель VASIMR® использует CPT для оптимальной эффективности при движении по гравитационным холмам и долинам межпланетного пространства.

    Большинство электрических ракет могут изменять свой удельный импульс (Isp ) путем изменения ускоряющего напряжения.

    Однако при этом они также неохотно изменяют настройку мощности двигателя, что нежелательно. В двигателе VASIMR® изменение осуществляется без изменения общей мощности за счет изменения только доли этой мощности, поступающей на каждую ступень. Для высокой тяги мощность направляется преимущественно на первую ступень, производящую больше плазмы (большую тягу) при более низкой скорости истечения (низкий Isp). При высоком Isp меньше мощности подается на первую ступень и больше на вторую, что снижает производство плазмы, но увеличивает ее температуру и, следовательно, скорость истечения.

    • Высокая удельная мощность. Полная намагниченность ионов и электронов позволяет ракете VASIMR® управлять более плотной плазмой, чем другие электрические ракеты, такие как ионные двигатели или двигатели Холла. Это приводит к более компактной и менее массивной конструкции. Ионные двигатели с сеткой обычно не имеют намагниченности, тогда как двигатели Холла демонстрируют только электронную намагниченность. Удельная мощность двигателя VASIMR® составляет 6 МВт/м2 по сравнению с 0,2 МВт/м2 для двигателей Холла и 0,04 МВт/м2 для ионных двигателей с сеткой.
    • Без электродов. Ракета VASIMR® не имеет встроенных в плазму электродов, которые могут разрушаться Отказ от физических электродов имеет первостепенное значение для обеспечения надежности и долговечности.
    • Нейтрализатор не требуется. Традиционные электрические ракеты, такие как ионные двигатели и двигатели Холла, представляют собой электростатические ускорители. Положительные ионы из плазмы извлекаются и ускоряются через высоковольтный промежуток. Однако полученный ионный пучок необходимо нейтрализовать, чтобы ракета не стала отрицательно заряженной из-за дисбаланса заряда, что заставит ионы вернуться обратно. Эта нейтрализация осуществляется с помощью внешнего «нейтрализатора», который распыляет на ионный пучок равное количество отрицательных электронов, чтобы сделать поток нейтральным. Ракета VASIMR® не требует такого нейтрализатора. В то время как ионы (будучи более массивными) действительно обеспечивают основную часть тяги, как ионные, так и электронные популяции в плазме должны течь вместе, и любой дисбаланс заряда самокорректируется, чтобы удовлетворить физическое требование, согласно которому плазма должна быть по существу нейтральной.
    • Может использовать несколько порохов . VASIMR работает со многими различными газами и даже их смесями. Различные виды топлива полезны для разных типов миссий. Для мощных ядерных электрических двигателей и межпланетных путешествий мы могли бы использовать водород (хранящийся в виде жидкого водорода обеспечивает очень хорошую радиационную защиту для людей). Для роботизированных миссий с солнечной электроэнергией, ближе к среде Земля-Луна, лучше всего подходит аргон. Цена топлива является важным фактором в космической экономике, поддерживаемой электрическим двигателем. При цене 1000 долларов за кг ксенон, предпочтительное топливо для ионных двигателей и двигателей Холла, слишком дорог. В двигателе VASIMR® используется аргон, который при цене 5 долларов США за кг является значительно более экономичным.

    Как это работает

    Механизмы работы

    Как это работает

    Как уже говорилось выше, VASIMR® представляет собой мощный электрический плазменный двигатель. Механизм, лежащий в основе того, как это работает, на самом деле довольно прост. Газ — мы обычно используем аргон, но успешно провели испытания с гелием, водородом, неоном, криптоном и другими — вводится в то, что мы называем «ядро ракеты». Ядро ракеты разделено на 3 ступени. В первом газ впрыскивается и нагревается с помощью радиочастотного (РЧ) соединителя для образования плазмы. По мере того, как эта плазма переходит на вторую ступень, на нее воздействует большая ВЧ-мощность (от второго ВЧ-ответвителя), которая возбуждает плазму. Энергия плазмы преобразуется в высокую скорость истечения на третьей ступени, магнитном сопле, и выбрасывается для обеспечения тяги ракеты.

    Одним из захватывающих аспектов работы с движком VASIMR® являются творческие инновации.

    Наш двигатель производит очень горячий выхлоп. Температура выхлопа VASIMR® составляет от 1 до 5 миллионов градусов. Обычно такие температуры невозможно удержать в канале из обычного материала, однако, поскольку ядро ​​нашей ракеты окружено сверхпроводящим магнитом, который создает магнитное поле внутри ядра, плазма не вступает в контакт с какой-либо физической структурой. Практически нет предела тому, насколько горячими мы можем сделать выхлоп.

    Наш двигатель электрический, а это означает, что для работы нам нужен источник электроэнергии.

    VASIMR® может работать с различными источниками питания; для испытаний, которые мы провели на земле, мы используем электроэнергию из сети, мы считаем, что для полетов между низкой околоземной орбитой и Луной солнечные панели были бы практичным вариантом для питания наших двигателей, и по мере развития ядерной энергетики мы считаем, что это также может обеспечить устойчивый вариант электроэнергии для путешествий в дальний космос.

    Технические характеристики движка

    Настоящая красота этого движка заключается в его универсальности и масштабируемости. Во-первых, это просто двигатель, то есть его можно поместить под любой метафорический «капот». Это позволяет нам работать со многими различными компаниями и государственными учреждениями. Гибкость работы с различными видами топлива также позволяет выполнять различные типы миссий с одной и той же платформой двигателя. Кроме того, его масштабируемость от сотен киловатт до нескольких мегаватт делает его пригодным для роботизированных, солнечных электрических грузов, а также для перевозки людей в дальний космос с использованием ядерной электроэнергии.

     

    Ниже приведены технические характеристики двигателя VASIMR® мощностью 200 кВт, использующего аргон в качестве топлива.

    73

    % Эффективность двигателя

    6

    (Н) Упорный

    5000

    SEC Удельный импульс (Isp)

    Определяющие характеристики

    Эффективность

    Эффективность двигателя VASIMR®, определяемая как отношение выходной реактивной мощности к входной RF, составляет 73% при уровне мощности 200 кВт, очень конкурентоспособная производительность по сравнению с другими электрическими подруливающими устройствами, что в сочетании с другими его характеристиками делает двигатель VASIMR® экономически эффективным вариантом для приложений с высокой мощностью.

    Универсальность

    Одной из наиболее недооцененных характеристик VASIMR является его универсальность. На уровне продукта это просто двигатель, то есть он может работать под любым метафорическим «капотом». В качестве электрического двигателя он может быть настроен на получение электроэнергии из различных источников или их комбинации (батареи, солнечные батареи, ядерные электрические реакторы). Он может использовать различные типы топлива (аргон, водород, неон, криптон и многие другие). В конечном счете, из-за всех этих других вариаций его можно использовать в качестве двигательной установки для множества различных приложений/миссий.

    Высокомощный

    В отличие от других электрических ракетных двигателей, которые существуют и работают в космосе сегодня, двигатель VASIMR®, естественно, является двигателем большой мощности, лучше всего работающим от сотен киловатт до нескольких мегаватт. Чтобы достичь высокой мощности, классические электрические двигатели должны прибегать к объединению множества двигателей меньшего размера, что увеличивает размер, сложность и массу.

    Переменная Isp

    Isp или удельный импульс ракетного двигателя просто показывает, насколько быстро выхлоп выходит из указанного двигателя. Чем быстрее выхлоп, тем экономичнее ракета и тем выше Isp. В то время как в большинстве ракет Isp является постоянной величиной, двигатель VASIMR® имеет возможность оптимально варьировать ее в соответствии с требованиями миссии с минимальным количеством топлива. Изменение Isp в двигателе VASIMR® достигается за счет использования нескольких видов топлива и выборочного распределения электроэнергии между двумя ступенями ракеты.

    Как мы вписываемся в современную и будущую космическую экономику

    Многие люди не подозревают, насколько наша повседневная жизнь зависит от космоса и спутников. Каждый раз, когда вы ищете ближайшее кафе или заправочную станцию, выполняете банковский перевод или пользуетесь банкоматом, эти действия триангулируются из космоса. Не говоря уже обо всех технологиях, которые мы используем в повседневной жизни и которые на самом деле являются продуктом освоения космоса. Технологии развиваются с поразительной скоростью, однако наши средства передвижения и пребывания в космосе не сильно продвинулись с 19 века.50-е годы.

    В космосе есть работа.

    Спутники, упомянутые ранее, нуждаются в обслуживании. В противном случае они станут космическим мусором. Мусор вращается вокруг Земли со скоростью 17 500 миль в час. Хламом стали не только спутники, разгонные ступени химических ракет остаются на орбите сотни лет. Мы запустили так много вещей в космос, но так и не смогли понять, как эффективно убирать за собой.

    В настоящее время вокруг Земли на очень высоких скоростях вращается более полумиллиона объектов.

    Столкновение с космическим мусором — одна из самых больших угроз для членов экипажа и космического корабля на орбите. Если один из этих кусков космического мусора столкнется с крупным спутником, это может привести к финансовой катастрофе, а в некоторых случаях поставить под угрозу благополучие целых сообществ. Механизм VASIMR® может помочь решить эту и многие другие проблемы, связанные с космической логистикой.

    В нашей нынешней космической экономике преобладают химические двигатели с небольшой нишей на рынке маломощных электрических двигателей (также известных как ионные двигатели). Химическая тяга — единственный способ, которым мы можем подняться с Земли в космос, но в космосе этот тип тяги теряет большую часть своей эффективности.

    Химические двигатели по-прежнему будут абсолютно необходимы для поддержки растущей космической экономики, однако, если мы хотим создать устойчивое и эффективное присутствие в космосе, нам необходимо разработать и внедрить мощные электрические двигатели.

    Двигатель VASIMR® предлагает эффективное, экономичное, устойчивое и надежное решение для наших потребностей в космических перевозках и логистике. Это помогает открыть пространство, предоставляя больше возможностей и потенциала для будущего присутствия и исследования.

    Масштабируемость VASIMR® как мощного электрического двигателя позволяет ему хорошо работать как с солнечными, так и с ядерными источниками электроэнергии, обеспечивая широкую универсальность миссии от роботизированных солнечных-электрических грузовых полетов до быстрого атомно-электрического транспорта людей для дальние космические направления, такие как Марс и за его пределами. .

    После нашего дебютного космического полета двигатель VASIMR® будет готов поддерживать роботизированные солнечно-электрические логистические миссии между низкой околоземной орбитой и Луной. По мере развития ядерно-электрических технологий мы сможем масштабироваться, чтобы соответствовать им с двигателями мощностью в несколько мегаватт, что будет иметь решающее значение для открытия человеком освоения дальнего космоса.

    Для нашего выживания важно научиться жить в новых условиях. У всех видов, дошедших до этого момента, есть одна общая черта: они приспосабливаются. С растущим населением в 8 миллиардов человек мы перерастаем нашу планету и вызываем большую нагрузку на окружающую среду.

    Мы зашли так далеко, потому что, как и другие виды, мы адаптировались, мы эволюционировали. Мы должны продолжать делать это, чтобы обеспечить наше выживание.

    Плазменный двигатель может значительно сократить время полета к внешней Солнечной системе

    Я только что закончил последний сезон Пространство — мой любимый научно-фантастический сериал. В отличие от большинства других моих научно-фантастических произведений, повествование «Пространства» (пока что) в основном сосредоточено в нашей собственной Солнечной системе. В «Звездном пути» корабли летают по галактике со скоростью, превышающей скорость света, упоминая о многих световых годах (или парсеках *кашель* «Звездных войн»), не говоря уже о субсветовых путешествиях внутри самих солнечных систем. Расстояния между звездами огромны. Но для современных земных технологий сама наша Солнечная система по-прежнему огромна. Чтобы куда-то добраться, нужны годы.

    В «Пространстве» корабли используют вымышленный досветовой двигатель под названием «Драйв Эпштейна», чтобы быстро перемещаться по Солнечной системе со скоростью, составляющей доли скорости света. Мы еще почти не достигли этого, но мы приближаемся к этому с анонсом нового теоретического досветового двигателя. Это не будет двигатель Эпштейна, но он может стать известен как двигатель Эбрахими — двигатель, вдохновленный термоядерными реакторами и невероятной мощностью солнечных выбросов корональной массы.

    Fatima Ebrahimi в своем кабинете c, Elle Starkman

    Flip and Burn

    Ракетные двигатели были основой космических исследований, доставлявших людей на Луну, марсоходы на Марс и отправляющих зонды за пределы Солнечной системы. Однако, несмотря на всю их взрывную мощь, они по своей природе неэффективны и громоздки. Вы можете получить столько энергии только из ракетного топлива. В результате большая часть всего вашего космического корабля представляет собой гигантский топливный бак. Масса ракеты, предназначенной для Марса, может составлять до 78% топлива. Для снижения веса нужны более эффективные двигатели.

    Измерение КПД двигателя называется «удельным импульсом» и выражается как количество секунд, в течение которых данная масса топлива может ускоряться в условиях земного притяжения. Например, если у меня есть фунт топлива, сколько секунд этот фунт топлива может разогнаться, прежде чем он будет исчерпан? Чем больше секунд сгорает топливо, тем эффективнее ваш двигатель. Удельный импульс также может быть выражен как скорость выхлопной тяги двигателя (вещества, вылетающего из его задней части) относительно самой ракеты. Одним из самых эффективных когда-либо созданных ракетных двигателей является РС-25 — основной двигатель космического корабля «Шаттл», который имел удельный импульс 453 секунды и скорость истечения 4,4 км/с — что кажется довольно быстрым!

    Три главных двигателя RS-25 на борту космического корабля «Атлантис» — ок. НАСА

    Выше Быстрее

    Если мы хотим раздвинуть границы пилотируемого освоения космоса, нам нужно превзойти даже самые эффективные ракетные двигатели. Следующее поколение космических двигателей появилось в виде ионных двигателей. Ионные двигатели используют электромагнитные поля для ускорения заряженных частиц — ионов, которые затем выбрасываются из космического корабля, ускоряя вас в нужном направлении. Как сказал Ньютон, равные и противоположные реакции. Если вы стреляете в одну сторону, вы идете в другую. Это не обязательно должно быть ракетное топливо, это могут быть просто ионизированные газы.

    Двигатель на эффекте Холла — это конструкция ионного двигателя, успешно развернутая на космических кораблях, в том числе на текущих спутниках SpaceX Starlink. В отличие от ракет, двигатели Холла могут развивать скорость истечения от 10 до 80 км/с и удельный импульс от 1000 до 8000 секунд. Однако, несмотря на огромный скачок в эффективности, эти двигатели работают в небольших масштабах, создавая небольшую общую тягу всего в несколько ньютонов силы (ньютон — это сила, необходимая для ускорения 1 кг со скоростью один метр в секунду каждую секунду). Таким образом, ионные двигатели идеально подходят для небольших роботизированных космических кораблей и спутников, но для более крупных полезных нагрузок требуется другая конструкция.

    Hall Thruster в работе в Лаборатории реактивного движения НАСА – ок. НАСА/Лаборатория реактивного движения

    Видео Universe Today о функционировании и работе ионных двигателей – Fraser Cain

    Mass Ejection

    Здесь в игру вступает новый двигатель – не ионный двигатель, а плазменный двигатель – конструкция Фатимы Эбрахими. Плазменный двигатель имеет сходные характеристики с ионным двигателем в том смысле, что он также использует электрические поля и заряженные частицы. Газы электрически заряженных частиц, также известные как плазма, считаются четвертым состоянием вещества. Горячая плазма составляет 99% видимой Вселенной состоит из звезд, подобных Солнцу, которое само по себе является гигантским шаром плазмы. Во время драматических вспышек, называемых выбросами корональной массы (КВМ), Солнце иногда выбрасывает в космос миллиарды тонн этой плазмы.

    Гигантский выброс корональной массы с Солнца – ок. NASA

    Физический механизм, катализирующий CME, называется магнитным пересоединением. На поверхности Солнца плазма часто направляется вдоль магнитных полей, создавая огромные петли или «протуберанцы», в несколько раз превышающие размеры Земли. Линии поля скручиваются и напрягаются под действием магнитной энергии, пока не порвутся, как резиновая лента, и снова не соединятся с другими линиями поля. Воссоединение преобразует магнитную энергию в кинетическую энергию и тепло и значительно ускоряет выброс огромных количеств плазмы в космос со скоростью сотен или даже тысяч километров в секунду.

    Плазменные протуберанцы на Солнце, приводимые в движение извилистыми силовыми линиями магнитного поля – c. Плазменный двигатель НАСА

    Эбрахими создает подобные магнитные пересоединения, которые мы наблюдаем в короне Солнца. Вместо постоянного потока ускоренных частиц, как в ионном двигателе, думайте об этой конструкции как о мини-CME, которые срабатывают каждые несколько миллисекунд, создавая отдельные пузырьки плазмы, называемые «плазмоидами». Эти плазмоиды истощаются, чтобы создать тягу. Смоделированный двигатель Ebrahimi достиг удельного импульса 50 000 секунд при скорости выхлопа до 500 км/с! Гораздо более высокая эффективность, чем у современных конструкций ионных двигателей. Создаваемая сила также намного выше, чем у ионных двигателей — до 100 ньютонов.

    Еще одно огромное преимущество плазменного двигателя — он может работать практически на любом газе. Ионные двигатели, такие как двигатель Холла, запускаются с ограниченным запасом газа, такого как ксенон, который ионизируется для создания тяги. Процесс магнитного пересоединения плазменного двигателя более важен для общей тяги, чем тип или масса газа, используемого для генерации плазмоидов. Таким образом, ваш космический корабль может буквально дозаправиться в космосе, используя газы, найденные в камнях и астероидах, а затем продолжить свое путешествие.

    «Для исследования Солнечной системы за пределами Луны и Марса необходим электромагнитный двигатель большой тяги длительностью в десятки тысяч секунд»

    — Фатима Эбрахими

    Звезды в бутылках

    Концепция плазменного двигателя Эбрахими была вдохновлена ​​ее работой в качестве директора физик-исследователь Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL). во время наблюдения за плазмоидами в термоядерном реакторе PPPL National Spherical Torus Experiment (NSTX). В настоящее время все энергетические ядерные реакторы на Земле представляют собой реакторы деления, которые расщепляют атомы тяжелых элементов, таких как уран, для высвобождения энергии. Термоядерные реакторы работают наоборот — сплавляют более легкие элементы вместе, воспроизводя ядерные ядра звезд. У термоядерной энергии есть определенные преимущества перед делением. Реакторы деления создают радиоактивные ядерные отходы в виде отработавших топливных стержней, которые необходимо безопасно хранить в течение тысяч лет, а само урановое топливо необходимо добывать.

    NSTX Камера «Торус» и потолок «зонтик», где плазма будет магнитно удерживаться во время реакции
    – c. Элли Старкман/PPPL Communications

    Термоядерные реакторы могут работать в основном на водороде, высвобождаемом из воды – почти неиссякаемого источника топлива – и не производят отходов, которые необходимо закапывать. Проблемой для конструкций термоядерных реакторов является сдерживание перегретой плазмы. Плазма в термоядерном реакторе может достигать сотен миллионов градусов, и требуется энергия для нагрева плазмы и создания мощных магнитных полей для сдерживания реакции. Положительные реакции чистой энергии были редки. Такие реакторы, как NSTX, создают высокоскоростные плазмоиды посредством магнитного пересоединения, которые, по наблюдениям Эбрахими, перемещались внутри реактора со скоростью более 20 км/с. Она обдумывала, как плазмоиды можно использовать в конструкции космического двигателя, что привело к ее исследованиям.

    NSTX разработала компоненты и научные данные для ITER (Международный термоядерный экспериментальный реактор), крупнейшего в мире термоядерного реактора, который в настоящее время строится во Франции. В сотрудничестве 35 стран ИТЭР является одним из самых сложных инженерных проектов, когда-либо предпринятых. Задачей реактора является создание устойчивой реакции мощностью 500 МВт (достаточно для питания города) из входной мощности в 50 МВт к 2035 году. к реальности. Физика звезд может питать наш будущий мир, вести нас в другие миры и, возможно, доставлять нас к самим звездам.

    Солнце садится над реакторным комплексом ИТЭР – звезды вдохновляют звезды. – с. EJF Riche

    Подписывайтесь на Мэтью в Твиттере, чтобы узнать больше о Spacey Stories

    Примечание автора. Нам было отмечено, что исходное изображение этой статьи было использовано в публичном пресс-ките без разрешения и принадлежит художнику Стиву Бургу

    Новое Характеристика изображения: Экспериментальная двигательная ракета c. NASA Public Domain

    Еще для изучения:

    Новая концепция ракетного двигателя использует механизм солнечных вспышек | Принстонская лаборатория физики плазмы (pppl.gov)

    Эбрахими, Ф. (2020). Альфвеновский плазмоидный двигатель с воссоединением. Journal of Plasma Physics, 86(6),

    0614. doi:10.1017/S0022377820001476 (Оригинальная исследовательская статья. Открытый доступ)

    Новый способ сделать плазменный двигатель легче и эффективнее – Universe Today

    ИТЭР – путь к новой энергии

    Итер: Начинается сборка крупнейшего в мире проекта ядерного синтеза – BBC News

    Министерство энергетики объясняет… Токамаки | Министерство энергетики

    Наука о магнитном пересоединении | НАСАКорональные выбросы массы | NOAA / NWS Центр прогнозирования космической погоды

    Нравится:

    Нравится Загрузка. ..

    Ученые демонстрируют новую ракету для исследования дальнего космоса — ScienceDaily

    Растущий интерес к исследованию дальнего космоса вызвал потребность в мощных долгоживущих ракетных системах для запуска космический корабль через космос. Ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) Министерства энергетики США (DOE) разработали крошечную модифицированную версию плазменной двигательной установки, называемой двигателем Холла, которая одновременно увеличивает срок службы ракеты и производит большую мощность.

    Миниатюрная система, питаемая плазмой — состоянием вещества, состоящим из свободно плавающих электронов и атомных ядер или ионов — имеет диаметр немногим более дюйма и устраняет стенки вокруг плазменного двигателя для создания инновационных конфигураций двигателей. Среди этих нововведений цилиндрический двигатель Холла, впервые предложенный и исследованный в PPPL, и полностью бесстенный двигатель Холла. Обе конфигурации уменьшают эрозию канала, вызванную взаимодействием плазмы со стенками, что ограничивает срок службы двигателя — ключевую проблему для обычных кольцевых или кольцеобразных двигателей Холла и особенно для миниатюрных маломощных двигателей для приложений на малых спутниках.

    Широко изученный

    Цилиндрические холловские двигатели были изобретены физиками PPPL Евгением Райцесом и Натом Фишем в 1999 году и с тех пор изучались со студентами в лабораторном эксперименте с холловыми двигателями (HTX). Устройства PPPL также изучались в странах, включая Корею, Японию, Китай, Сингапур и Европейский союз, при этом Корея и Сингапур рассматривают возможность их использования.

    Хотя двигатели Холла без стенок могут свести к минимуму эрозию канала, они сталкиваются с проблемой значительного расширения или расхождения факела плазменной тяги, что снижает производительность системы. Чтобы уменьшить эту проблему, компания PPPL внедрила ключевое нововведение в свою новую бесстеночную систему в виде сегментированного электрода, концентрически соединенного носителя тока. Это нововведение не только уменьшает дивергенцию и помогает усилить тягу ракеты, сказал Райтсес, но также подавляет икоту плазмы малогабаритного двигателя Холла, которая прерывает плавную подачу энергии.

    Новые данные завершают серию статей, которые Джейкоб Симмондс, аспирант факультета машиностроения и аэрокосмической инженерии Принстонского университета, опубликовал вместе с Райтсесом, своим научным руководителем; Физик PPPL Масааки Ямада выступает в качестве второго советника. «За последние два года мы опубликовали три статьи о новой физике плазменных двигателей, которые привели к описанному в этой статье динамическому двигателю», — сказал Райтсес, руководитель исследований PPPL в области физики низкотемпературной плазмы и HTX. «Он описывает новый эффект, который обещает новые разработки в этой области».

    Применение сегментированных электродов в двигателях Холла не ново. Райтсес и Фиш ранее использовали такие электроды для управления потоком плазмы в обычных кольцевых двигателях Холла. Но эффект, который Симмондс измерил и описал в недавней статье Applied Physics Letters , намного сильнее и оказывает большее влияние на общую работу и производительность двигателя.

    реклама


    Фокусировка шлейфа

    Новое устройство помогает преодолеть проблему бесстенных двигателей Холла, которая позволяет плазменному топливу выбрасываться из ракеты под широкими углами, мало влияя на тягу ракеты. «Короче говоря, бесстенные двигатели Холла, хотя и многообещающие, имеют несфокусированный шлейф из-за отсутствия стенок канала», — сказал Симмондс. «Поэтому нам нужно было найти способ сфокусировать шлейф, чтобы увеличить тягу и эффективность и сделать его лучшим двигателем для космического корабля».

    Сегментированный электрод отводит часть электрического тока от стандартного высоковольтного электрода двигателя для формирования плазмы, а также для сужения и улучшения фокуса шлейфа. Электрод создает этот эффект, изменяя направления сил в плазме, особенно в ионизированной ксеноновой плазме, которую система ускоряет для движения ракеты. Ионизация превратила газообразный ксенон в автономные электроны и атомные ядра или ионы.

    Эти усовершенствования увеличили плотность тяги за счет формирования большей ее части в уменьшенном объеме, что является ключевой целью двигателей Холла. Дополнительным преимуществом сегментированного электрода стало снижение нестабильности плазмы, называемой колебаниями режима дыхания, «где количество плазмы периодически увеличивается и уменьшается по мере изменения скорости ионизации со временем», — сказал Симмондс. Удивительно, добавил он, сегментированный электрод заставил эти колебания исчезнуть. «По этим причинам сегментированные электроды очень полезны для двигателей Холла», — сказал он.

    Новая ракета с высокой плотностью тяги может быть особенно полезна для крошечных кубических спутников или CubeSats. Масааки Ямада, содоктор Симмондса, который возглавляет эксперимент по магнитному воссоединению (MRX), изучающий процессы, лежащие в основе солнечных вспышек, северного сияния и других космических явлений, предложил использовать систему сегментированных электродов без стенок для питания CubeSat. Симмондс и его команда студентов бакалавриата, работающих под руководством профессора Дэниела Марлоу, Эванс Кроуфорд 1911 Профессор физики в Принстоне принял это предложение о разработке CubeSat и такой ракеты — проект, который был остановлен почти до завершения из-за пандемии COVID-19 и который может быть возобновлен в будущем.

    Поддержка этой работы осуществляется Управлением науки Министерства энергетики США.

    Введение в двигательную установку на основе плазмы: двигатели Холла

    • Вход в панель авторов

    Что такое открытый доступ?

    Открытый доступ — это инициатива, направленная на то, чтобы сделать научные исследования бесплатными для всех. На сегодняшний день наше сообщество сделало более 100 миллионов загрузок. Он основан на принципах сотрудничества, беспрепятственного открытия и, самое главное, научного прогресса. Будучи аспирантами, нам было трудно получить доступ к нужным нам исследованиям, поэтому мы решили создать новое издательство с открытым доступом, которое уравняет правила игры для ученых со всего мира. Как? Упрощая доступ к исследованиям и ставя академические потребности исследователей выше деловых интересов издателей.

    Наши авторы и редакторы

    Мы представляем собой сообщество из более чем 103 000 авторов и редакторов из 3 291 учреждения в 160 странах мира, включая лауреатов Нобелевской премии и самых цитируемых исследователей мира. Публикация на IntechOpen позволяет авторам получать цитирование и находить новых соавторов, а это означает, что больше людей увидят вашу работу не только из вашей собственной области исследования, но и из других смежных областей.

    Оповещения о содержимом

    Краткое введение в этот раздел, описывающий открытый доступ, особенно с точки зрения IntechOpen

    Как это работаетУправление предпочтениями

    Контакты

    Хотите связаться? Свяжитесь с нашим головным офисом в Лондоне или командой по работе со СМИ здесь:

    Карьера:

    Наша команда постоянно растет, поэтому мы всегда ищем умных людей, которые хотят помочь нам изменить мир научных публикаций.

    Рецензируемая глава в открытом доступе

    Автор:

    Сукхмандер Сингх, Санджив Кумар, Шраван Кумар Мина и Суджит Кумар Сайни

    0005

    DOI: 10.5772/intechopen.96916

    СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

    Из отредактированного тома

    Под редакцией Кадзуо Мацуути и Хироаки Хасэгава
    361 Глава Загрузки

    Просмотреть полные показатели

    СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

    Рекламное объявление

    Abstract

    С технической точки зрения существует два типа силовых установок: химические и электрические, в зависимости от источников топлива. Электростатические двигатели используются для запуска на низкую околоземную орбиту малых спутников, способных обеспечивать тягу в течение длительных интервалов времени. Эти двигатели потребляют меньше топлива по сравнению с химическими двигательными установками. Поэтому в интересах снижения затрат ученые-космонавты заинтересованы в разработке двигателей, основанных на технологии электродвижения. Эта глава предназначена для того, чтобы служить общим обзором технологии электродвижения (ЭРД) и ее приложений. Плазменная электрическая двигательная установка, используемая для космических миссий в отношении поддержания, перефразирования и выхода на орбиту станций космических кораблей. Срок службы типичных двигателей составляет 10 000 часов, а тяга составляет 0,1–1 Н. Эти устройства имеют конфигурации E→×B→, которые используются для удержания электронов, увеличения времени пребывания электронов и обеспечения большей ионизации в канале. До 2020 года на орбиту было запущено почти 2500 спутников. Например, миссия ESA SMART-1 (Small Mission for Advanced Research in Technology) использовала двигатель Холла, чтобы выйти с околоземной орбиты и достичь Луны с помощью небольшого спутника весом 367 кг. Эти спутники несут небольшие двигатели Холла для коррекции орбиты в космосе, поскольку тяга необходима для компенсации различных внешних сил, включая атмосферное сопротивление и радиационное давление. В главе описываются системы и технологии электрических двигателей, а также их недостатки. Кроме того, обсуждалось текущее состояние потенциальных исследований по совершенствованию электрических двигательных установок для малых спутников.

    Ключевые слова

    • электрическая двигательная установка
    • двигатель Холла
    • импульс
    • скорость истечения

    1. Введение

    должны быть скорректированы. Двигатели используются для космических миссий в связи с удержанием станции космического корабля, перефразированием и выходом на орбиту. Кроме того, такого рода устройства находят применение в частично ионизированной плазме (токамаках), в ионосфере (основе солнечной фотосферы), в протопланетных дисках, околоядерных дисках в активных ядрах галактик и нейтронных звездах. Обозначим ṁp — массовый расход, скорость истечения U→ex и g — ускорение свободного падения. Производительность подруливающих устройств обычно определяется тягой T , что является полной силой, испытываемой ракетой. Тяга также имеет ту же единицу, что и сила, в ньютонах, которые показывают движение двигательной установки. Тяга создается за счет сжигания топлива или электростатических сил. Тяга T=ṁpU→ex, если массовый расход постоянен. Удельный импульс Ispis используется для сравнения эффективности различных типов двигательных установок [1]. Удельный импульс выражается как Isp=Tṁpg. Как правило, чем выше удельный импульс, тем меньше требуется топлива. Поэтому удельный импульс упрощается до Isp=U→exg. Удельный импульс имеет измерение времени и является мерой эффективного срока службы двигателя. Высокое значение удельного импульса сокращает время полета.

    Реклама

    2. Уравнение Циолковского

    Уравнение ракеты используется в двигательных установках для определения различных параметров. Следовательно, высокий удельный импульс связан с большей эффективностью топлива. Если обозначить Δυ→=υ→f−υ→i как изменение скорости ракеты, то уравнение ракеты было выведено ученым Циолковским (1857–1935) и имеет вид

    mfmi=e−Δυ→gIspE1

    Здесь mf — конечная масса, а mi — начальная масса ракеты соответственно. Возьмем натуральный логарифм с обеих сторон, получим

    Δυ→=gIsplnmimfE2

    С помощью этого соотношения можно найти изменение скорости ракеты через удельный импульс или силу. Это уравнение называется уравнением Циолковского. Через скорость истечения получается

    Δυ→=U→exlnmf+mpmfE3

    Здесь масса топлива mp=mi−mf, mf – сухая масса ракеты. Это видно из уравнения (3) что чем выше dυ→, тем больше топлива требуется. Поэтому для достижения более высокого dυ→ скорость истечения топлива U→ex должна быть порядка dυ→. Для достижения более высокого Δυ→ электрическая тяга играет ключевую роль в текущем времени. Различные космические миссии, включая спутники связи GEO, требуют ΔV примерно 0,6 км/с в течение 10-летнего периода.

    2.1 Связь между КПД тяги и входной мощностью

    Если обозначить КПД тяги η и входную мощность Pt, то они связаны соотношением

    T=2ηPtIspgE4

    Реклама

    плазменных двигателей были разработаны за последние 70 лет. Корпорация Mitsubishi Electric разработала ионные двигатели Кауфмана для японского инженерно-испытательного спутника в 1994 г., которые создавали тягу 20 мН (удельный импульс около 2400 с) [2, 3]. Еще один ионный двигатель (для коммерческого применения на станциях) под названием Hughes-13-cm Xenon Ion Propulsion System был выведен на орбиту в 1919 г.97 на спутнике Hughes PAS-5 [4]. Двигатели Hughes создавали тягу 18 мН при удельном импульсе 2500 с (КПД около 50%).

    В зависимости от ускорения газов для приведения в движение электрические двигатели подразделяются на три основные категории, а именно электротермические, электростатические и электромагнитные двигатели. В двигателе с химическим двигателем скорость истечения зависит от теплового нагрева, который не может достигать очень большой величины. В химическом двигателе топливо сжигается, а горячий газ выбрасывается из двигателя с помощью сопла, а в плазменном двигателе выброс плазмы происходит без взрыва [2, 3, 5, 6, 7, 8, 9]., 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]. The performances of different types of electric thrusters have been discussed in Table 1.

    Names of Thrusters Typical uses Working mechanism Electric power (kW) Specific impulse I sp (s) T (N)
    Гидразин Летающие космические аппараты Электротермический: электрическая энергия используется для нагрева топлива, которое расширяется через сопло [3]. 0.3 to 2 500 to 600 10 –3 to 0. 2
    Hydrogen For ground testing work 1 to 100 900 to2000 0.1 to 5
    Hall effect двигатели Летающие космические аппараты Электростатический двигатель: электрическая энергия используется для ускорения ионов топлива [3]. 0.5 to 5 500 to 3000 10 −2 to 0.4
    Gridded ion engines Flight space vehicles 0.3 to 5 1000 to 4000 10 −3 to 0.2
    Импульсный плазменный двигатель Управление ориентацией малых спутников для формирования плазмы и выброса ее из сопла под действием магнитного поля [3]. .070 80 860 мкН
    Литий Для наземных испытательных установок Электромагнитный двигатель: электромагнитные системы ионизируют и ускоряют топливо под совместным действием магнитного и электрического полей [3]. 200 to 1000 2000 to 5000 2 to 15
    Hydrogen For ground testing facilities 1000 5000 15
    Variable
    Specific Impulse Magnetoplasma
    В разработке Он ионизирует топливо радиоволнами для образования плазмы, затем ускоряет ее в магнитном поле [3].

    Таблица 1.

    Классификация некоторых электродвигателей.

    Реклама

    4. Электростатические двигатели Холла

    В электростатических двигателях только ионы ускоряются за счет приложения постоянного электрического поля на выходной стороне двигателя для создания тяги. Двигатели Холла были изобретены в США и России 70 лет назад. После этого они были широко исследованы в Европе, Японии и Китае. Двигатели Холла стали неотъемлемой частью двигательной техники. В отличие от химических и электрических ракет (твердотопливные ракетные двигатели, жидкостные ракетные двигатели и гиперголические двигатели), тяга в двигателях Холла достигается за счет топлива (обычно ксенона). Типичные удельные импульсы химических двигателей составляют около 200–500 с, хотя электрические двигатели могут иметь удельные импульсы до 3000 с и более [1, 5, 6, 7, 19].]. Давление внутри канала составляет порядка 0,1 Па. В настоящее время большинство стран используют технологию двигателей Холла в своих космических миссиях. В отличие от химических и электрических ракет, тяга в двигателе Холла достигается за счет ионизированного инертного газа (ксенона), который имеет высокий атомный номер и низкий потенциал ионизации. Для этого в основном используется ксенон. В двигателе Холла топливо ионизируется, а затем ускоряется электростатическими силами.

    На рис. 1 показаны внутренние части плазменного холловского двигателя. Как правило, выпускной канал имеет цилиндрическую форму, выполненную из металлического материала. Магнитное поле порядка 150 Гс прикладывается для создания замкнутого дрейфа электронов внутри канала. Приложенное магнитное поле, достаточно сильное, чтобы электроны намагничивались, то есть они могли вращаться внутри разрядного канала, но ионы оставались незатронутыми из-за их ларморовского радиуса, намного превышающего размер двигателя. Магнитная структура обычного HET состоит из магнитной цепи с двумя полюсными наконечниками, сердечниками и двумя магнитными экранами, одной внутренней катушкой и четырьмя внешними катушками для достижения максимального радиального магнитного поля на выходе из канала. Таким образом, электроны остаются эффективно захваченными в азимутальном дрейфе E→×B→ вокруг кольцевого канала и медленно диффундируют к аноду. Этот азимутальный дрейфовый ток электронов называется током Холла. Топливо поступает с левой стороны канала через анод и ионизируется через полый катод устройства. Двигатели Холла можно разделить на две категории. Один из них — стационарный плазменный двигатель (имеет расширенную зону разгона), а второй — двигатель с анодным слоем (имеет более узкую зону разгона). Внутри разрядного канала вдоль аксиального направления устройства создается электрическое поле напряженностью ~1000 В/м [5]. ISRO (Индия) использовала ионные двигательные установки на эффекте Холла в GSAT-4 еще в 2010 году, установленные на GSLV Mk2 D3. У него было четыре двигателя с ксеноновым двигателем для удержания станции Север-Юг. Двое из них были русскими, а двое других – коренными жителями.

    Рис. 1.

    Принципиальная схема типичного холловского плазменного двигателя.

    Объявление

    5. Типовые параметры двигателей Холла

    В таблице 2 приведены типовые значения некоторых соответствующих свойств на выходе из двигателя СПД-100.

    3 Внутренний диаметр0426

    Свойство Типовое значение Свойство Типовое значение
    60 mm Neutral velocity 300m/ s
    Outer diameter 100 mm Electron temperature 5-10 eV
    Plasma density 1017/m 3 Ion temperature 1-5 eV
    Neutral density 1018/m 3 Neutral temperature 0. 9 eV
    Ion velocity 104m/s Длина Дебая 10–5 м
    Среднее значение для столкновения 1 M

    0

    22. Таблица 2.

    9005

    Table 2.

    9

    .

    Реклама

    6. Компоненты двигателей Холла

    Есть несколько компонентов, которые отвечают за правильную работу двигателей Холла. Ниже мы обсудим некоторые важные ингредиенты.

    6.1 Топливо

    В большинстве двигателей в качестве топлива используется ксенон из-за его большей массы (131,3 а.е.м.), более низкого первого потенциала ионизации, меньшей токсичности, поперечного сечения ионизации 2,3 × 10 −6  см 2 . К сожалению, ксенон очень дорог (по сравнению с криптоном высокое значение первого потенциала ионизации) из-за одной лишь его доступности в земной атмосфере [20].

    6.2 Анод и катод

    Последние двигатели имеют полые аноды, через которые топливо закачивается в закрытый канал. Топливо ксенон хранится в баке на космическом корабле и достигает анода. Полые катоды используются в двигателе Холла для подачи электронов (с помощью генератора плазмы с электронным разрядом постоянного тока), для нейтрализации корпуса космического корабля (для управления зарядкой космического корабля), а также для поддержания плазменного разряда и. Полый катод выполнен из тугоплавкой металлической трубки и гексаборида лантана [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]., 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]. Катод работает при напряжении от 30 В до 40 В, отрицательном по отношению к аноду в ртутном двигателе, в зависимости от конструктивных соображений.

    Реклама

    7. Обзор литературы

    Теоретически, численно (моделирование PIC) и экспериментально исследованы различные явления в двигателях Холла. Физические явления, изучаемые в настоящее время в холловских двигателях, — это колебания плазмы различных частотных диапазонов, распространение и нейтрализация ионного пучка, транспорт электронов, взаимодействие плазмы с диэлектрической стенкой и плазменной оболочкой. Некоторые из них обсуждаются ниже.

    7.1 Исследования срока службы

    Низкочастотные колебания и характеристики сильно изменяются при изменении конфигурации магнитного поля. Меньшая кривизна конфигурации магнитного поля подавляет амплитуду низкочастотных колебаний и повышает производительность двигателя Холла. Было проведено множество исследований срока службы двигателей Холла, включая испытания на выносливость и измерения эрозии, что ограничивает срок службы двигателей Холла. Эрозия зависит от материала стенки, условий эксплуатации, геометрии канала, конструкции магнитного поля и конфигурации анода. Гарригес и др. [21] уделили особое внимание сроку службы двигателей и сообщили, что конфигурация с нулевым магнитным полем и меньшей областью с большим магнитным полем имеет тенденцию уменьшать эрозию стенок и низкочастотные колебания тока. Дорф и др. [22] сообщили, что работа двигателя более стабильна с анодом с покрытием. Барраль и Медзик [23] исследовали роль цепей индуктор-конденсатор и резистор-индуктор-конденсатор в стабилизации плазменного разряда. Тахара и др. [24] изучали влияние материала стенки канала на характеристики двигателя Холла. Ахедо и Эскобар [25] изучили влияние параметров конструкции и работы на характеристики двигателя Холла.

    7.2 Исследования плазменного факела

    Структура плазменного факела, выходящего из двигателя, представляет большой интерес, поскольку его огромная расходимость выхлопного луча может вызвать помехи связи спутников и проблемы с электростатическим зарядом. Асхабов и др. . В работе [26] установлено, что плазменная струя имеет половинный угол 45°, а температура электронов монотонно спадает вдоль струи и падает на порядок на 10 м. Было обнаружено, что потенциал плазмы существенно возрастает по мере удаления от выхода из двигателя. Это важный результат ввиду эффективного падения потенциала ускорения [27]. Фрухтман теоретически показал [28], что управление профилем электрического поля в холловском двигателе за счет размещения дополнительного электрода вдоль канала должно повысить эффективность. Кейдар и Бойд [29] изучали влияние магнитного поля на плазменный шлейф холловского двигателя.

    7.3 Исследования колебаний и неустойчивостей

    Плотность плазмы, внешние электрические и магнитные поля в холловском двигателе находятся в неоднородном виде и не находятся в термодинамически равновесном состоянии. Эти отклонения являются источником нестабильности плазмы. Эти колебания и нестабильность в двигателе Холла могут повлиять на расходимость ионного пучка и перенос электронов поперек магнитного поля, которые контролируют производительность системы. Choueiri [11] качественно обсудил характер колебаний в диапазоне частот 1 кГц–60 МГц, которые наблюдались при работе двигателей Холла. Типичный диапазон колебаний был обнаружен в двигателях Холла, таких как разрядные колебания 10–20 кГц, вращающиеся спицы 5–25 кГц (из-за процесса ионизации), азимутальные моды 20–60 кГц (из-за нестабильности дрейфового типа, связанной с градиентом плотность и магнитное поле), время переходного процесса 70–500 кГц (время пребывания ионов в канале), азимутальная волна 0,5–5 МГц и высокочастотные колебания (табл. 1). Вышеуказанные волны регулируют эффективность двигателя. Реальная частота, скорость нарастания и амплитуда колебаний зависят от геометрии, профиля магнитного поля, массового расхода и разрядного напряжения. Дюкрок и др. . В работе [30] исследована высокочастотная дрейфовая неустойчивость электронов и получено трехмерное дисперсионное уравнение. Кейдар [31] смоделировал динамику плазмы и ионизацию рабочего газа внутри анодных отверстий. Баррал и Маковски [32] проанализировали неустойчивость времени прохождения в холловском двигателе. Капулкин и Гельман [33] исследовали низкочастотную нестабильность в прианодной области холловского двигателя. Лазуренко и др. . [34] рассмотрели высокочастотные нестабильности и аномальный перенос электронов в холловских двигателях. Исследователи исследовали резистивные неустойчивости в холловском двигателе и обнаружили, что плазменные возмущения в ускорительном канале неустойчивы при наличии столкновений [13, 15, 17, 35, 36, 37, 38, 39]. , 40]. Фернандес и др. В работе [41] проведено моделирование роста резистивных неустойчивостей в E→×B→ плазменном разряде. Удельное сопротивление плазмы индуцирует резистивные неустойчивости (электростатические и электромагнитные) [13, 15, 17], связанные с азимутальным и аксиальным направлениями, и было показано, что эти неустойчивости имеют самый высокий уровень вблизи выходной плоскости двигателя. Смоляков и др. сообщил, что нестабильность оболочки играет жизненно важную роль в явлениях аномального переноса в холловском плазменном двигателе [41]. Плазменная оболочка играет важную роль в управлении подвижностью электронов внутри плазменного канала [42, 43, 44].

    Range (kHz) Type Driving mechanism
    10–20 Loop or circuit oscillations Magnetic field, discharge voltage and electron wall collision frequency [45]
    5–25 Вращающиеся спицы Процесс ионизации [46]
    20–60 Дрейфовая неустойчивость

    Градиент магнитного поля

    0426
    70–500 Временные временные колебания ионы Градиент плотности плазмы и низкий ионизация [11, 48]
    0,5 до 5 МГц
    0,5 до 5 МГГ
    0,5 до 5 МГ. , 34].

    Реклама

    8. Выводы

    Проанализировано текущее состояние электрических двигателей для дальних межпланетных миссий. Приведены основные рабочие механизмы электротермических, электростатических и электромагнитных двигателей. Обсуждены ограничения и недостатки системы двигателя Холла. Также приведены основные моменты потенциальных исследований.

    Реклама

    Благодарности

    Комиссия по университетским грантам (UGC), Нью-Дели, Индия выражает благодарность за предоставление стартового гранта (№ F. 30-356/2017/BSR).

    Ссылки

    1. 1. Kaufman HR. (2012). Технология двигателей с закрытым дрейфом. AIAA J, Vol. 23, No.1, May 2012, 78–86, doi:10.2514/3.8874
    2. 2. O’Reilly D, Herdrich G, Kavanagh DF. Методы электрического движения для малых спутников: обзор. Аэрокосмическая промышленность. 2021; 8:1–30. Doi.org/10.3390/aerospace8010022
    3. 3. Наваз А., Альбертони Р., Ауветер-Куртц М. Оптимизация эффективности тяги импульсного плазменного двигателя SIMP-LEX. Акта Астронавт. 2010; 67: 440–448. Doi.org/10.1016/j.actaastro.2010.03.006
    4. 4. Битти JRXIPS. Отслеживает спутники, Промышленный физик. Том. 4. Американский институт физики; 1998
    5. 5. Potrivitu GC, Sun Y, Rohaizat MW, Cherkun O, Xu L, Huang S, et al. Обзор исследований маломощных электрических двигателей в Центре космических двигателей Сингапура. Аэрокосмическая промышленность. 2020 Июн;7(6):67
    6. 6. Гебель Д.М., Кац И. Основы электрического двигателя: ионные и холловские двигатели. Нью-Йорк: Уайли; 2008
    7. 7. Оланд Э., Кристиансен Р., Никлассон П.Дж. Комбинированный химический и электрический двигатель для управления ориентацией. На 4-й Международной конференции по последним достижениям в области космических технологий, 11 июня 2009 г. (стр. 627-631). IEEE
    8. 8. Ян Р.Г. Физика электродвижения. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 1968
    9. 9. Мартинес-Санчес М., Поллард Дж. Э. Электродвигатель космического корабля: обзор. Журнал Силовая установка. 1998; 14(5), сентябрь-октябрь, 688–699
    10. 10. Левченко И., Сюй С., Мазоуффр С., Лев Д., Педрини Д., Гебель Д. и соавт. Перспективы, рубежи и новые горизонты плазменных космических электрореактивных двигателей. Физика плазмы. 2020; 3 февраля 27(2):020601
    11. 11. Choueiri EY. Плазменные колебания в холловских двигателях. Физика плазмы. 2001;8:1411-1426. DOI: 10.1063/1.1354644
    12. 12. Ахедо Э. Плазма для космических двигателей. Физика плазмы и управляемый синтез. 2011;53(12):124037. DOI: 10.1088/0741-3335/53/12/124037
    13. 13. Сингх С., Малик Х.К., Нисида Ю. Высокочастотная электромагнитная резистивная нестабильность в двигателе Холла под действием ионизации. Физика плазмы. 2013;102109(1–7):20
    14. 14. Ling WY, Zhang S, Fu H, Huang M, Quansah J, Liu X, et al. Краткий обзор альтернативных видов топлива и требований к импульсным плазменным двигателям для микродвигателей. Китайский журнал аэронавтики. 2020;33:2999-3010
    15. 15. Сингх С., Малик Х.К. Рост низкочастотной электростатической и электромагнитной неустойчивости в холловском двигателе. Транзакции IEEE по плазменной науке. 2011;39:1910-1918
    16. 16. Левченко И., Сюй С., Тил Г., Мариотти Д., Уокер М.Л., Кейдар М. Недавний прогресс и перспективы космических электрических двигательных установок на основе интеллектуальных наноматериалов. Связь с природой. 2018;9:1-9
    17. 17. Сингх С., Малик Х.К. Резистивные неустойчивости в холловском двигателе при наличии столкновений и теплового движения электронов. Открытый журнал физики плазмы. 2011;4:16-23
    18. 18. Rovey JL, Lyne CT, Mundahl AJ, Rasmont N, Glascock MS, Wainwright MJ, et al. Обзор многорежимных космических двигателей. Прогресс в аэрокосмических науках. 2020;100627(1–27):118
    19. 19. Браун Н.П., Уокер М.Л. Обзор эрозии холловского двигателя, вызванной плазмой. Прикладные науки. 2020 Jan;10(11):3775(1–18)
    20. 20. Журин В.В., Кауфман Х.Р., Робинсон Р.С. Физика двигателей с закрытым дрейфом. Наука и техника источников плазмы. 1999;8:R1-R20
    21. 21. Гарриг Л., Хагелаар Г.Дж., Барель Дж., Бонифаций С., Бёф Дж.П. Модельное исследование влияния конфигурации магнитного поля на характеристики и срок службы двигателя Холла. Физика плазмы. 2003;10:4886-4892
    22. 22. Дорф Л., Райцес Ю., Фиш Н.Ю., Семенов В. Влияние анодного диэлектрического покрытия на работу двигателя Холла. Письма по прикладной физике. 2004;84:1070-1072
    23. 23. Баррал С., Медзик Дж. Численное исследование управления с обратной связью для ускорителей Холла. Журнал прикладной физики. 2011;013302(1–10):109
    24. 24. Тахара Х., Иманака К., Юге С. Влияние материала стенки канала на характеристики тяги и характеристики плазмы двигателей на эффекте Холла. Вакуум. 2006;80:1216-1222
    25. 25. Ахедо Э., Эскобар Д. Влияние конструкции и рабочих параметров на характеристики подруливающего устройства Холла. Журнал прикладной физики. 2004;96:983-992
    26. 26. Акшабов Н, Бургасов М.П., ​​Веселовзоров А.Н. Советский журнал плазмы. физика. 1981;7:125
    27. 27. Кейдар М., Галлимор А.Д., Райцес Ю., Бойд И.Д. О распределении потенциала в холловских двигателях. Письма по прикладной физике. 2004;85:2481-2483
    28. 28. Фрухтман А., Коэн-Зур А. Плазменная линза и расходимость факела в двигателе Холла. Буквы по прикладной физике. 2006;89:111501. Doi.org/10.1063/1.2349827
    29. 29. Кейдар М., Бойд И.Д. Влияние магнитного поля на плазменный шлейф холловских двигателей. Журнал прикладной физики. 1999; 86: 4786–4791. Doi.org/10.1063/1.371444
    30. 30. Ducrocq A, Adam JC, Heron A, Laval G. Неустойчивость высокочастотного дрейфа электронов в конфигурации поперечного поля холловских двигателей. Физика плазмы. 2006; 13:102111(1–8). Doi.org/10.1063/1.2359718
    31. 31. Кейдар М. Анодная плазма в холловских двигателях. Журнал прикладной физики. 2008;103:053309(1–5). Doi.org/10.1063/1.2844495
    32. 32. Barral S, Makowski K, Peradzyński Z, Dudeck M. Неустойчивость во времени в холловских двигателях. Физика плазмы. 2005;12:073504 Doi.org/10.1063/1.1947796
    33. 33. Капулкин А., Гельман М.М. Низкочастотная нестабильность в прианодной области холловского двигателя. Транзакции IEEE по плазменной науке. 2008;36:2082–2087. Doi.org/10.1109/TPS.2008.2003359
    34. 34. Лазуренко А., Красносельских В., Бушуль А. Экспериментальные исследования высокочастотных нестабильностей и связанного с ними аномального переноса электронов в холловских двигателях. Транзакции IEEE по плазменной науке. 2008;36:1977–1988. Doi.org/10.1109/TPS.2008.2000972
    35. 35. Тьяги Дж., Сингх С., Малик Х.К., Влияние пыли на наклонную электростатическую резистивную нестабильность в двигателе Холла. Журнал теоретической и прикладной физики. 2018; 12: 39–43. Doi.org/10.1007/s40094-018-0278-z
    36. 36. Малик Х.К., Сингх С. Резистивная неустойчивость в холловском плазменном разряде под действием ионизации. Физика плазмы. 2013;052115(1–8):20
    37. 37. Сингх С. Эволюция растущих волн в сложной плазменной среде. IntechOpen, Лондон, Великобритания, ноябрь: в отредактированной книге Engineering Fluid Mechanics; 2020
    38. 38. Сингх С. Волны и нестабильности в E X B пылевой плазме. В кн.: Под редакцией Теплофизические свойства сложных материалов. IntechOpen, Лондон, Великобритания, 12 декабря. 2019
    39. 39. Сингх С. Динамика неустойчивости Рэлея-Тейлора в плазменных жидкостях. В: отредактированная книга Engineering Fluid Mechanics. IntechOpen, Лондон, Великобритания, 15 апреля. 2020
    40. 40. Сингх С. Холл Двигатель: Электрический двигатель через плазму. В: отредактированная книга Plasma Science IntechOpen, Лондон, Великобритания, 29 марта.0436-й . 2020
    41. 41. Фернандес Э., Шарфе М.К., Томас К.А., Гаскон Н., Каппелли М.А. Рост резистивных неустойчивостей в моделировании плазменного разряда E×B. Физика плазмы. 2008; 15:012102(1–10). Doi.org/10.1063/1.2823033
    42. 42. Альварес-Лагуна А., Магин Т., Массо М., Бурдон А., Чаберт П. Переход плазма-оболочка в многожидкостных моделях с инерционными членами в условиях низкого давления: сравнение с классической и кинетическая теория. Наука и техника источников плазмы. 2020;29:025003
    43. 43. Mandal D, Elskens Y, Lemoine N, Doveil F. Хаотический перенос электронов в поперечном поле из-за нестабильности дрейфа электронов E×B в холловском двигателе. Физика плазмы. 2020;27:032301
    44. 44. Смоляков А., Зинтел Т., Кудель Л., Сидоренко Д., Умнов А., Сорокина Е. и соавт. Аномальный перенос электронов в одномерной электронной циклотронной дрейфовой турбулентности. Отчеты по физике плазмы. 2020;46:496-505
    45. 45. Тилинин Г.Н. Высокочастотные плазменные волны в холловском ускорителе с протяженной зоной ускорения. Советская физика Техническая физика. 1977;22:974-978
    46. 46. Честа Э., Лам С.М., Мизан Н.Б., Шмидт Д.П., Каппелли М.А. Характеристика флуктуаций плазмы в холловском разряде. Транзакции IEEE по плазменной науке. 2001;29:582-591
    47. 47. Фриас В., Смоляков А.И., Каганович И.Д., Райцес Ю.Дрейфовая неустойчивость длинноволнового градиента в холловских плазменных устройствах. I. Теория жидкости. Физика плазмы. 2012;19:072112
    48. 48. Морозов А.И., Савельев В.В. Основы теории стационарных плазменных двигателей. Обзоры физики плазмы. 2000:203-391

    Разделы

    Информация о авторе

    • 1. Введение
    • 2. Уравнение Циолковского
    • 3. Майн -классы электрических вырубков
    • 4. Электростатические залы. .Компоненты двигателей Холла
    • 7.Обзор литературы
    • 8.Выводы
    • Благодарности

    Ссылки

    Реклама

    Автор

    Сукхмандер Сингх, Санджив Кумар, Шраван Кумар Мина и Суджит Кумар Саини

    Подано: 7 февраля 2021 г. Отредактировано: 1 марта 2021 г. Опубликовано: 23 апреля 2021 г.

    СКАЧАТЬ БЕСПЛАТНО

    © 2021 Автор(ы). Лицензиат IntechOpen. Эта глава распространяется в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

    Путешествие на Марс с бессмертными плазменными ракетами

    Спустя почти 50 лет после высадки на Луну человечество нацелилось на отправку первых людей на Марс. Путешествие на Луну заняло три дня; путешествие на Марс, вероятно, займет большую часть года. Разница не только во времени.

    Нам понадобится еще много припасов для самой поездки, а когда мы доберемся до Красной планеты, нам нужно будет разбить лагерь и остаться там на некоторое время. Для перевозки всего этого материала потребуется революционная ракетная технология.

    Ракета Сатурн V нарисована в масштабе Статуи Свободы. Космический корабль «Аполлон» и Луна не в масштабе.
    CC BY-ND

    «Сатурн-5» — самая большая ракета из когда-либо построенных. Он израсходовал огромное количество топлива во взрывоопасных химических реакциях, которые вывели космический корабль «Аполлон» на орбиту. Достигнув орбиты, «Аполлон» выбросил пустые топливные баки и запустил собственные химические ракеты, которые использовали еще больше топлива, чтобы добраться до Луны. Потребовалось почти миллион галлонов различного топлива только для того, чтобы отправить несколько человек в однодневную поездку к ближайшему внеземному телу.

    Так как же отправить поселение на Марс, который более чем в 100 раз дальше Луны? Комбинация Сатурн-Аполлон могла доставить на Луну только массу, эквивалентную одному железнодорожному товарному вагону; чтобы построить небольшой дом на Марсе, понадобились бы десятки таких ракет. К сожалению, альтернатив «химической» ракете-носителю нет; только мощные химические взрывы могут обеспечить достаточную силу для преодоления земного притяжения. Но в космосе может взять верх новая экономичная ракетная технология: плазменные ракеты.

    Гэри Ли на выпускном экзамене Калифорнийского университета в 2016 году рассказывает о своем исследовании.

    Космические «электромобили»

    Плазменные ракеты — это современная технология, которая превращает топливо в горячий суп из электрически заряженных частиц, известный как плазма, и выбрасывает его, чтобы толкать космический корабль. Использование плазменных ракет вместо традиционных химических ракет может снизить общее потребление топлива в космосе на 90 процентов. Это означает, что мы могли бы доставить в 10 раз больше груза, используя ту же массу топлива. Планировщики миссий НАСА уже изучают возможность использования транспортных средств с плазменными ракетами для перевозки грузов между Землей и Марсом.

    Двигатель Холла мощностью 6 кВт.
    Лаборатория реактивного движения НАСА

    Основным недостатком плазменных ракет является их малая тяга. Тяга — это мера того, насколько сильный «толчок» ракета может дать космическому кораблю. Самая мощная плазменная ракета, запущенная в космос, называемая двигателем Холла, будет производить тягу, достаточную только для того, чтобы поднять лист бумаги против силы земного притяжения. Хотите верьте, хотите нет, но двигателю Холла потребовалось бы много лет непрерывной работы, чтобы достичь Марса.

    Но не волнуйтесь, слабая тяга не помеха. Благодаря своей революционной эффективности использования топлива плазменные ракеты позволили НАСА выполнять миссии, которые в противном случае были бы невозможны с химическими ракетами. Совсем недавно миссия Dawn продемонстрировала потенциал плазменных ракет, став первым космическим кораблем, вышедшим на орбиту двух разных внеземных тел.

    Несмотря на то, что у плазменных ракет большое будущее, у этой технологии все еще есть нерешенные проблемы. Например, что произойдет с двигателем, который работает в течение многих лет, необходимых для выполнения грузовых миссий на Марс туда и обратно? Скорее всего, сломается.

    Вот тут и начинается мое исследование. Мне нужно выяснить, как сделать плазменные ракеты бессмертными.

    Понимание плазменных ракет

    Схема модели плазменной ракеты. Наиболее похож на конструкцию ионного двигателя.
    Автор указан, CC BY-ND

    Для этого нам нужно понять, как работает плазменная ракета. Ракета создает плазму, вводя электрическую энергию в газообразное топливо, отделяя отрицательно заряженные электроны от положительно заряженных ионов. Затем ионы выбрасываются из задней части ракеты, толкая космический корабль вперед.

    К сожалению, вся эта энергия плазмы не только приводит в движение космические корабли — она хочет уничтожить любой материал, с которым соприкасается. Электрические силы от отрицательно заряженных стенок заставляют ионы врезаться в стенку с очень высокой скоростью. Эти столкновения отрывают атомы от стенки, медленно ослабляя ее с течением времени. В конце концов, достаточное количество ионов попадает в стену, и вся стена ломается, двигатель перестает работать, и ваш космический корабль застревает в космосе.

    Недостаточно использовать более прочные материалы, чтобы выдержать бомбардировку: всегда будет некоторое количество повреждений, независимо от того, насколько прочный материал. Нам нужен умный способ манипулирования плазмой и материалом стен, чтобы избежать повреждений.

    Самовосстанавливающаяся стена

    Было бы здорово, если бы стена камеры могла восстанавливаться сама? Оказывается, есть два физических эффекта, которые могут позволить этому случиться.

    Иллюстрация трех возможных сценариев отрыва атома стены: 1) он потерян навсегда, 2) он перехватывает стену и осаждается или 3) он ионизируется и ускоряется электрическими силами для осаждения на стене.
    CC BY-ND

    Первый известен как баллистическое осаждение и присутствует в материалах с микроскопическими изменениями поверхности, таких как шипы или столбики. Когда ион ударяется о стенку, отколовшаяся часть этих микроэлементов может лететь в любом направлении. Некоторые из этих кусочков ударяются о близлежащие выступающие части поверхности и прилипают, оставляя стену практически неповрежденной. Однако всегда найдутся атомы, которые отлетят от стены и потеряются навсегда.

    Микроструктуры на образце материала под сканирующим электронным микроскопом.
    Крис Маттес (UCLA), CC BY-ND

    Второе явление менее интуитивно понятно и зависит от условий плазмы. Представьте тот же сценарий, когда частица стенки отрывается и летит в плазму. Однако вместо того, чтобы исчезнуть навсегда, частица внезапно разворачивается и возвращается прямо к стене.

    Это похоже на то, как бейсбольный мяч, подброшенный прямо в воздух, разворачивается и падает обратно в вашу руку. В бейсбольном мяче гравитация не дает мячу подняться выше и притягивает его обратно к земле. В двигателе это электрическая сила между отрицательно заряженной стенкой и самой частицей стенки. Он отрывается нейтрально заряженным, но может терять свой электрон в плазме, становясь положительно заряженным. В результате частица притягивается к стенке в явлении, известном как повторное осаждение плазмы. Этим процессом можно управлять, изменяя плотность и температуру плазмы.

    Испытание различных материалов

    Образцы материалов оцениваются в испытательном стенде плазменных взаимодействий Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
    CC BY-ND

    Здесь, в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, я создаю плазму и разбиваю ее на микроструктурные материалы, чтобы измерить эффекты баллистического осаждения и повторного осаждения плазмы. Помните, что баллистическое осаждение зависит от структуры поверхности стены, а повторное осаждение плазмы зависит от самой плазмы. Для моего первоначального исследования я отрегулировал условия плазмы так, чтобы не было повторного осаждения плазмы, а происходило только баллистическое осаждение.

    Затем я перевел свое внимание с плазмы на стену. У первого испытанного мной образца с микропорами урон уменьшился на 20 процентов. Улучшив дизайн микроэлементов, можно еще больше снизить ущерб, потенциально до 50 процентов. Такой материал на двигателе может иметь значение между полетом на Марс и застреванием на полпути. Следующим шагом является учет эффектов повторного осаждения плазмы и определение возможности создания действительно бессмертной стены.

    По мере того, как плазменные двигатели становятся все более мощными, они также могут повреждать собственные стены. Это увеличивает важность самовосстанавливающейся стены. Моя конечная цель — спроектировать двигатель с использованием передовых материалов, который может прослужить в 10 раз дольше, чем требуется для любой марсианской миссии, что сделает его практически бессмертным. Бессмертная стена решила бы эту проблему отказа двигателей и позволила бы нам переправить груз, необходимый для начала строительства первого аванпоста человечества на Марсе.

    ВАСИМР

    Другие космические мероприятия

    28 июля, 2021

    Пусковые установки и движения

    VASIMR® (переменная специфическая импульсная магнитоплазма ракета)

    Технология пространственного движения. концепция двигателя космического корабля, разрабатываемая компанией Ad Astra Rocket Company (AARC) в Вебстере, штат Техас. Он использует радиоволны для ионизации и нагрева топлива, а магнитные поля — для ускорения образующейся плазмы для создания тяги. Это один из нескольких типов электрических двигательных установок космических кораблей. 1)

    История компании 2)

    1973: Будучи аспирантом Массачусетского технологического института (MIT), Франклин Чанг Диас изучал поведение сверхгорячих газов, называемых плазмой, как часть поисков управляемого термоядерного синтеза: процесса, который питает солнце и звезды как источник энергии на Земле.

    1977: Докторская диссертация Франклина Чанга Диаса касалась управления и направления плазмы миллионов градусов в магнитных структурах, называемых магнитными зеркалами.

    1982: Франклин Чанг Диас опубликовал статью под названием «Сверхзвуковая газовая мишень для плазмы с отклоняющим пучком», которая привела к концепции плазменной ракеты, которая первоначально называлась «Гибридная плазменная ракета». Первое письменное раскрытие двигателя VASIMR® было засвидетельствовано коллегами из НАСА в бортовом журнале доктора Чанга.

    1983: В Массачусетском технологическом институте был проведен первый двигательный эксперимент VASIMR® на плазменном устройстве с магнитным зеркалом.

    1989: Получен первый патент VASIMR®.

    1990-е годы: в концепцию ракеты внесены важные усовершенствования, в том числе использование источника плазмы «геликон», который заменил первоначально задуманную плазменную пушку и сделал ракету полностью «безэлектродной», чрезвычайно желательной особенностью, обеспечивающей надежность и длительный срок службы. жизнь.

    1995: В Космическом центре имени Джонсона НАСА в Хьюстоне была основана Лаборатория передовых космических двигателей (ASPL). Первый плазменный эксперимент в Хьюстоне был проведен с использованием микроволнового источника плазмы. Было установлено сотрудничество с Хьюстонским университетом, Техасским университетом в Остине, Университетом Райса и другими академическими исследовательскими учреждениями.

    1998: На ASPL проведен первый эксперимент с геликонной плазмой. Было принято решение относительно официального названия двигателя VASIMR® и эксперимента VASIMR® (VX). В VX-10 работал геликонный разряд мощностью до 10 кВт ВЧ.

    2002: Получен третий патент VASIMR. Эксперименты VX-25 и VX-50 работали при мощности 25 кВт и 50 кВт соответственно.

    2005: На ASPL были достигнуты крупные прорывы, включая полное и эффективное производство плазмы и ускорение ионов плазмы на второй ступени ракеты.

    Компания Ad Astra Rocket зарегистрирована в Делавэре. Ad Astra и NASA подписали первое Соглашение о космическом акте о приватизации технологии VASIMR®. Франклин Чанг Диас уходит из НАСА после 25 лет службы в качестве астронавта. Сформирован совет директоров Ad Astra, и Франклин Чанг Диас становится председателем и главным исполнительным директором.

    2006: AARC открывает филиал в Коста-Рике в городе Либерия, Гуанакасте, на территории кампуса EARTH University. AARC-Коста-Рика проводит первый эксперимент с геликонной плазмой на устройстве VX-CR с использованием аргонового топлива.

    2007: Эксперимент VX-100 VASIMR® демонстрирует эффективное производство плазмы с затратами на ионизацию ниже 100 эВ/ион. Мощность плазмы VX-100 утроена по сравнению с предыдущим рекордом VX-50. AARC переезжает из лаборатории NASA NBL (Лаборатория нейтральной плавучести) в собственное здание в Вебстере, штат Техас. Космический центр Джонсона НАСА и Ad Astra подписывают второе Соглашение о космическом акте.

    2008: Введена в эксплуатацию большая вакуумная камера, и VX-200i производит первую плазму на новом объекте. НАСА и Ad Astra подписывают Соглашение о космическом акте для летных испытаний двигателя VASIMR® на борту Международной космической станции.

    2009: Впервые прибывает сверхпроводящий магнит VX-200, позволяющий работать с плазмой при мощности FR 200 кВт.

    2010: Рекордная производительность VX-200 (КПД 72%) достигнута при 200 кВт.

    2011: Создана подробная таблица дроссельной заслонки для первой ступени VX-200 с использованием аргона и криптона. Плазменный шлейф VX-200 детально картируется в условиях высокого вакуума.

    2012: VX-200 демонстрирует повышенную производительность и эффективное регулирование постоянной мощности.

     

    Франклин Чанг Диас является президентом и генеральным директором компании. Франклин Чанг Диас изобрел концепцию VASIMR® и работал над ее разработкой с 1979 года. Технология VASIMR® началась в лаборатории Чарльза Старка Дрейпера в Кембридже, штат Массачусетс, и продолжилась в Центре синтеза плазмы Массачусетского технологического института, прежде чем проект был перенесен в Космический центр Джонсона. в 1994 г.

    Ad Astra Rocket была зарегистрирована 14 января 2005 г., когда концепция VASIMR® была приватизирована НАСА. Штаб-квартира AARC находится в 3 милях к западу от Космического центра Джонсона НАСА и примерно в 25 милях к югу от города Хьюстон.


     

    Технология космических двигателей

    Двигатель VASIMR® — это новый тип электрического двигателя с множеством уникальных преимуществ. В двигателе VASIMR® газ, такой как аргон, ксенон или водород, впрыскивается в трубу, окруженную магнитом и рядом двух радиоволновых (РЧ) соединителей. Соединения превращают холодный газ в перегретую плазму, а магнитное сопло ракеты преобразует тепловое движение плазмы в направленную струю. 3)

    Принципы работы: Основная цель первого радиочастотного соединителя состоит в том, чтобы преобразовывать газ в плазму путем его ионизации или выбивания электрона из каждого атома газа. Он известен как секция геликона, потому что его ответвитель имеет такую ​​форму, что он может ионизировать газ, запуская спиральные волны. Геликонные ответвители — распространенный метод генерации плазмы. После сечения геликона газ теперь представляет собой «холодную плазму», хотя его температура выше, чем у поверхности Солнца (5800 К). Плазма представляет собой смесь электронов и ионов (атомов, от которых они были отделены). Новообразованные электроны и ионы несут заряд и затем могут удерживаться магнитным полем, защищающим ядро ​​ракеты от плазмы. Второй ответвитель называется секцией ICH (ионно-циклотронный нагрев). ICH — это метод, используемый в термоядерных экспериментах для нагрева плазмы до температур порядка температуры в ядре Солнца (10 миллионов К). Волны ICH толкают только ионы, поскольку они вращаются вокруг силовых линий магнитного поля, что приводит к ускоренному движению и более высокой температуре.

    Тепловое движение ионов вокруг силовых линий магнитного поля в основном перпендикулярно направлению движения ракеты и должно быть преобразовано в направленный поток для создания тяги. Ракета использует магнитное сопло для преобразования орбитального движения ионов в полезный линейный импульс, в результате чего скорость ионов составляет порядка 180 000 км / ч (112 000 миль в час).

    Рисунок 1: VASIMR® работает с плазмой, электрически заряженным газом, нагретым до экстремальных температур радиочастотными (РЧ) волнами, управляемым и управляемым сильными магнитными полями, которые также обеспечивают изоляцию. Плазменные ракеты, такие как VASIMR®, имеют чрезвычайно низкий расход топлива и гораздо более высокую мощность и/или производительность по сравнению с другими электрическими или химическими ракетами. VASIMR® предлагает экономические и эксплуатационные преимущества при развертывании спутников, повторной стимуляции, восстановлении и утилизации по окончании срока службы. С надлежащим ядерно-электрическим источником энергии VASIMR® может обеспечить гораздо более быструю и безопасную транспортировку людей и роботов в дальнем космосе, где солнечной энергии недостаточно (изображение предоставлено AARC)

    Двигатель VASIMR® по сравнению с другими электрическими двигателями

    Двигатель VASIMR® имеет три важные особенности, которые отличают его от других плазменных двигательных установок:

    • Двигатель VASIMR® имеет возможность более широкого варьирования параметров выхлопа (тяги и удельного импульса). ) для оптимизации требований миссии, что приводит к наименьшему времени полета с максимальной доставляемой полезной нагрузкой для данной топливной загрузки.

    • Двигатель VASIMR® использует электромагнитные (РЧ) волны для создания и возбуждения плазмы внутри своего ядра. Таким образом, двигатель VASIMR® не имеет электродов из физического материала, контактирующих с горячей плазмой. Отсутствие электродов приводит к большей надежности, более длительному сроку службы и обеспечивает гораздо более высокую удельную мощность, чем у конкурирующих ионных и холловских двигателей.

    • Двигатель VASIMR® способен обрабатывать большое количество энергии, а это означает, что он может создавать большее количество тяги. Эта большая тяга обещает сделать двигатель VASIMR® полезным для перемещения больших полезных грузов по низкой околоземной орбите, доставки полезных грузов с Земли на Луну и доставки полезных грузов с Земли во внешние области Солнечной системы. Технология VASIMR® также обладает высокой масштабируемостью, а это означает, что можно легко разрабатывать более мощные версии; делая реальностью человеческие миссии с электрическим двигателем.

    Источники питания

    Одной из ключевых задач при разработке двигателя VASIMR® является подача к нему питания. Для мощного электрического двигателя требуется много электроэнергии, и для ее выработки в космосе могут потребоваться некоторые инженерные инновации. Ниже обсуждается два варианта.

    Солнечная энергия: Солнечная энергия может быть эффективно использована для околоземных миссий VASIMR®, таких как компенсация сопротивления для космических станций, лунный грузовой транспорт и дозаправка в космосе. Недавние достижения в технологии солнечных батарей показывают значительное увеличение использования солнечной энергии (до порядка величины).

    Рисунок 2: Иллюстрация концепции лунного буксира на солнечных батареях с двумя двигателями VASIMR® (изображение предоставлено AARC)

    Атомная энергия

    Ядерный реактор имеет очень большое количество энергии на единицу массы; активная зона реактора имеет самую высокую плотность энергии среди всех полезных источников энергии на Земле. Высокая плотность энергии и масштабируемость делают ядерные реакторы идеальным источником энергии в космосе. Космический корабль с ядерной электроэнергией может значительно сократить время перемещения людей между планетами и запускать роботизированные грузовые миссии с очень большой полезной нагрузкой. Время полета и масса полезной нагрузки являются основными ограничениями обычных и ядерных тепловых ракет из-за их изначально низкого удельного импульса (менее 1000 секунд). Космический корабль с ядерным двигателем VASIMR® обещает сделать реальностью быстрые пилотируемые миссии.


     

    Первая летная установка

    Двигатель VF-200 TM — первая летная установка двигателя VASIMR®. Он будет испытан в космосе, где тяга и характеристики могут быть измерены без ограничений наземных камер моделирования космического пространства. VF-200 TM будет состоять из двух подруливающих устройств мощностью 100 кВт, установленных бок о бок. 4)

    Двигатель VF-200 TM разрабатывается для достижения установившейся рабочей температуры, чтобы доказать, что он способен работать неограниченно долго для будущих миссий. Ad Astra предложила провести летные испытания на Международной космической станции (МКС), которые могли бы использовать небольшое количество электроэнергии от МКС для зарядки большой аккумуляторной батареи, способной питать двигатели в течение примерно 15 минут на полной мощности во время каждого импульса. Рассматриваются и другие подходы к космическим испытаниям, в том числе специальный летательный аппарат специального назначения или существующая платформа для космических испытаний.

    Рисунок 3: Концепция полезной нагрузки МКС VASIMR® Aurora, включая двигатель VF-200TM, установленного на Международной космической станции (изображение предоставлено AARC)Рисунок 4: Другой вид концепции полезной нагрузки МКС VASIMR® Aurora, установленной на Международной космической станции (Изображение предоставлено AARC)


     

    Статус разработки VASIMR® ® Plasma Rocket компании Ad Astra

    22 июля 2021 г.: ракета VASIMR® Plasma VX-200SS компании Ad Astra отработала 8 часов непрерывной работы. 80 кВт в лаборатории компании в Техасе недалеко от Хьюстона. При этом компания устанавливает новый мировой рекорд по выносливости мощных электродвигателей. Испытание также демонстрирует зрелость технологии двигателя VASIMR® как конкурентоспособного варианта для мощного космического электрического двигателя с использованием солнечной или ядерной энергии. Электрические ракеты мощностью более 50 кВт на двигатель считаются «мощными». 5)

    Рисунок 5: Фотография двигателя VX200 (фото предоставлено Ad Astra Rocket Company)

    — Испытания начались в 12:50 (по центральному поясному времени) в прошлый понедельник, 12 июля, и закончились в пятницу, 16 июля, в 16:55. утра (CST). Стрельба прекратилась всего за 12 часов до запланированной продолжительности в 100 часов из-за ложного датчика температуры, расположенного в вспомогательном испытательном оборудовании, а не на конструкции ракеты. Однако ракета работала нормально, и все указывало на то, что, если бы не этот неисправный датчик, она достигла бы цели в 100 часов и превысила ее. Ad Astra считает, что 88-часовое испытание дает объективное и достаточное доказательство того, что двигатель VASIMR® соответствует цели высокой мощности, установленной НАСА.

    — «Испытание стало большим успехом, кульминацией многолетних испытаний методом проб и ошибок и кропотливого внимания к деталям, а также солидной наградой за упорство и самоотверженность команды», — сказал Франклин Р. Чанг Диас, председатель Ad Astra и Генеральный директор и награжденный бывший астронавт НАСА. «Поскольку новый набор модификаций двигателя уже находится на стадии производства, теперь мы перейдем к демонстрации устойчивого теплового режима на мощности 100 кВт во второй половине 2021 года», — добавил он.

    — Двигатель VASIMR® уникален тем, что сохраняет высокую мощность химической ракеты, но с десятикратной топливной экономичностью. Как таковой, он является отличным кандидатом для множества приложений, начиная от грузов с высокой полезной нагрузкой на солнечных батареях и миссий по пополнению запасов в цирлунном пространстве, до быстрых пилотируемых миссий на Марс и за его пределы с помощью NEP (ядерно-электрическая двигательная установка). .

    — Растущее значение миссий НЭП, для которых идеально подходит VASIMR®, отражено в формулировках законопроекта 2022, представленного Комитетом по ассигнованиям на торговлю, правосудие, науку и смежные агентства Палаты представителей США, , который говорится, что «… не менее 10 000 000 долларов США должны быть использованы для начала систематического подхода к ядерным электрическим двигателям …» и «в течение 180 дней после вступления в силу этого закона НАСА в координации с другими соответствующими федеральными департаментами и агентствами, такими как как Министерству энергетики представить многолетний план демонстрации двигательной установки в космосе для НЭПа».

    — «Очень вдохновляюще видеть, как много Франклин Чанг Диас и команда Ad Astra смогли достичь и продвинуться за те годы, что я их знаю. Эта технология обладает большим потенциалом для революции в космической отрасли», — сказал конгрессмен США Брайан Бабин, высокопоставленный член подкомитета Палаты представителей по космосу и аэронавтике. «Небольшая, но целеустремленная команда Ad Astra является настоящим свидетельством настойчивости, и продолжение инвестиций в передовые технологии, такие как VASIMR®, имеет решающее значение, если мы хотим оставаться страной, лидирующей в освоении космоса», — добавил он.

    — Основная цель компании состоит в том, чтобы двигатель VASIMR® продемонстрировал работу в стабильном тепловом режиме при все более высоких уровнях мощности. Это условие требует, чтобы все температуры критических компонентов двигателя стабильно поддерживались системой управления температурным режимом двигателя.

    — «Возможность непрерывной работы на мощности 80 кВт впечатляет, потому что мы так близки к нашей проектной цели в 100 кВт и нам нужно сосредоточиться на модернизации всего нескольких компонентов», — сказал д-р Мэтью Джамбуссо, старший научный сотрудник Ad Astra, и руководитель экспериментальных операций. «Быстрая череда успешных тестов за последние несколько недель была захватывающей», — добавил он.

    — Значительные успехи в разработке этой системы были достигнуты в ходе экспериментальных кампаний продолжительностью от нескольких дней до недель, после каждой из которых следовал период проверки, разборки и усовершенствования. Это быстрое прототипирование является основой подхода Ad Astra к быстрому совершенствованию технологии VASIMR® и предоставлению конкурентоспособного варианта мощного электрического двигателя как для государственных, так и для частных клиентов.

    — Управление температурным режимом двигателя VASIMR® является уникально сложной задачей, поскольку необходимо тщательно контролировать температуру от миллионов градусов в плазменном ядре ракеты до почти абсолютного нуля в сверхпроводящем магните, расположенном на расстоянии нескольких десятков сантиметров. Это, конечно, в условиях вакуума, где должен работать двигатель. Эти строгие требования потребовали от Ad Astra разработки инновационных технологий производства и сборки, чтобы соответствовать необычным тепловым и электромагнитным ограничениям в пределах имеющегося корпуса двигателя. «Чтобы добиться гармоничной работы большого разнообразия материалов в окружающей среде, в которой находится двигатель, мы столкнулись с серьезными производственными проблемами, которые нам пришлось преодолеть», — сказал г-н Лоуренс «DJ» Дин, глава производства Ad Astra.

    • 9 июля 2021 г .: Ракетная компания Ad Astra побила еще один важный рекорд по длительной/мощной стрельбе своего плазменного двигателя VASIMR® VX-200SS и тем самым еще больше продвинула технологию мощного и топливного двигателя. эффективные электрические ракеты. Электрические ракеты мощностью более 50 кВт на двигатель считаются «мощными». 6)

    — В среду, 30 июня, основываясь на череде предыдущих испытаний в этом году, с увеличением продолжительности и мощности, компания завершила рекордные испытания двигателя, работающего на уровне мощности 82,5 кВт для 28 часов, что намного дольше, чем у любого другого мощного оружия на сегодняшний день. Испытания продолжаются в исследовательском центре компании в Техасе недалеко от Хьюстона.

    — Двигатель VASIMR® уникален тем, что сохраняет высокую мощность химической ракеты, но с десятикратной топливной экономичностью. Таким образом, он является отличным кандидатом для множества применений, начиная от грузовых коммерческих грузов с высокой полезной нагрузкой на солнечных батареях и миссий по пополнению запасов в окололунном пространстве до быстрых ядерно-электрических пилотируемых миссий на Марс и за его пределы.

    — «Мы очень гордимся командой Ad Astra. Их техническое совершенство, упорство и самоотверженность отражены в этом достижении. Никакая другая электрическая плазменная ракета с такими уровнями мощности и технологической готовности не достигла такого сочетания мощности и выносливости двигателя VASIMR®, которое было достигнуто на сегодняшний день», — сказал Франклин Р. Чанг Диас, председатель и главный исполнительный директор Ad Astra и бывший астронавт НАСА, получивший награды. «Мы могли бы легко побить 28-часовой рекорд, но решили остановить тест, чтобы дать команде столь необходимый отдых и возможность отпраздновать праздник 4 июля», — добавил он.

    — Ad Astra неуклонно приближается к рубежу в 100 кВт/100 часов, установленному НАСА, не отвлекаясь от основной цели компании: демонстрации теплового установившегося режима работы двигателя на высокой мощности. Это условие требует, чтобы все температуры критических компонентов двигателя успешно контролировались системой управления тепловым режимом двигателя.

    — «Сочетая инновации и решительность, наша небольшая команда разработала уникальные инженерные и производственные возможности для стационарного двигателя VASIMR®, которые сделали недавний успех возможным», — сказал д-р Мэтью Джамбуссо, старший научный сотрудник Ad Astra. и руководитель экспериментальных операций. «Нам предстоит еще много работы, чтобы выйти на проектную мощность в 100 кВт, но последние несколько недель продемонстрировали значительный прогресс», — добавил он.

    — Значительные успехи в разработке этой системы были достигнуты в ходе экспериментальных кампаний продолжительностью от нескольких дней до недель, после каждой из которых следовал период проверки, разборки и усовершенствования. Это быстрое прототипирование является основой подхода Ad Astra к быстрому совершенствованию технологии VASIMR® и предоставлению конкурентоспособного варианта мощного электрического двигателя как для государственных, так и для частных клиентов.

    — Управление температурным режимом двигателя VASIMR® является уникально сложной задачей, поскольку необходимо тщательно контролировать температуру от миллионов градусов в плазменном ядре ракеты до почти абсолютного нуля в сверхпроводящем магните, расположенном на расстоянии нескольких десятков сантиметров. Это, конечно, в условиях вакуума, где должен работать двигатель.

    • 23 января 2000 г.: 7) Радиочастотный (РЧ) блок обработки энергии (PPU) нового поколения для двигателя VASIMR®, построенный для ракетной компании Ad Astra компанией Aethera Technologies Ltd. из Канады, завершил Испытание на полной мощности в вакууме на заводе Ad Astra в Техасе недалеко от Хьюстона. Испытания, проведенные 20 января, включали работу установки в условиях жесткого вакуума и стабильного теплового режима при полной номинальной мощности 120 кВт. В рамках испытаний PPU также подвергался воздействию магнитного поля двигателя VASIMR®, чтобы убедиться в отсутствии влияния магнитного поля на работу PPU.

    — С помощью этого теста Ad Astra успешно завершила одну из трех оставшихся основных технологических вех в рамках контракта партнерской программы NextSTEP с НАСА на усовершенствование двигателя VASIMR®. Благодаря этим результатам система VASIMR® теперь полностью находится на уровне технологической готовности (TRL) 5; то есть все критические компоненты двигателя теперь работали на полной мощности в соответствующей среде под вакуумом.

    — ключевой компонент двухступенчатого двигателя VASIMR®, RF PPU обеспечивает высокочастотную энергию, необходимую для эффективного нагрева аргонового топлива ракеты на второй ступени высокой мощности. Аналогичный RF PPU меньшей мощности будет использоваться на первой ступени для ионизации топлива. Образовавшаяся высокотемпературная плазма разгоняется в магнитном сопле, обеспечивая ракетную тягу.

    — При максимальной номинальной мощности 120 кВт и весе всего 53 кг блок VASIMR® RF PPU в 10 раз легче, чем у конкурирующих электрических подруливающих устройств, а его усовершенствованная конструкция на основе полупроводников обеспечивает более 97% отношения постоянного тока к Эффективность радиочастотной мощности. Такие замечательные характеристики были продемонстрированы в вакууме и вблизи магнитного поля двигателя VASIMR®.

    — Разработка RF PPU осуществляется при поддержке Ad Astra Rocket Company и Канадского космического агентства (CSA). Поддержка CSA является частью соглашения о вкладе в рамках Программы развития космических технологий (STDP), объявленной CSA 25 мая 2018 года, и расширяет международное измерение проекта VASIMR®.

    — В очереди на Ad Astra остались две вехи, которые планируется завершить этой весной. Они включают продолжительное сжигание испытательного изделия VX-200SS VASIMR® мощностью 100 кВт; один на 5-6 часов для демонстрации термоконтроля двигателя и второй на 100 часов для оценки срока службы компонентов. По завершении этих этапов Ad Astra перейдет к следующему этапу развития технологии: разработке двигателя TRL-6 VASIMR® для космических испытаний.

    — «Наблюдение за тестом было похоже на сон со всеми параметрами, поддерживающими очень удобные пределы. То, что казалось легким испытанием, стало свидетельством профессионализма команд, разработавших и протестировавших это прекрасное оборудование», — говорит Джаред Сквайр, старший вице-президент по исследованиям. «Требования к условиям окружающей среды в отношении вакуума и магнитного поля были ключевыми требованиями к RF PPU, и успешный результат первого испытания стал большим достижением для команды разработчиков», — сказал Тим Харди, главный технический директор Aethera. «Мы с нетерпением ждем дальнейших положительных результатов, поскольку команда Ad-Astra готовит двигатель VASIMR® к космическим испытаниям», — добавил он.

    Об Aethera: Компания Aethera Technologies Limited, расположенная в Галифаксе, штат Новая Каролина, разрабатывает инновационные технологии и предоставляет сопутствующие услуги своим клиентам, уделяя особое внимание радиочастотной (РЧ) мощности для аэрокосмических, коммуникационных, научных и промышленных приложений, включая диэлектрический нагрев. Aethera стремится превращать идеи в конкурентное преимущество для наших клиентов.

    О Программе развития космических технологий CSA: Программа развития космических технологий CSA (STDP) поддерживает инновации для роста канадского космического сектора и направлена ​​на сокращение технологических неизвестных. Контракты выдаются канадским организациям на разработку технологий для удовлетворения будущих потребностей Канадской космической программы, а безвозмездные взносы предоставляются канадским организациям для поддержки разработки инновационных технологий с большим коммерческим потенциалом.

    Рисунок 6: Некоторые члены команды Ad Astra, которые поддерживали испытания RF-PPU, позируют перед открытой вакуумной камерой на заводе компании в Техасе. RF-PPU и часть тестового оборудования видны на заднем плане (вверху в центре). Основная тестовая статья VX-200SS занимает верхнюю правую часть изображения (изображение предоставлено Ad Astra Rocket Company)

    • 20 августа 2019 г. : Блок обработки радиочастотного (РЧ) питания (PPU) нового поколения для VASIMR® Двигатель, построенный канадской компанией Aethera Technologies Ltd., завершил серию приемочных испытаний на полной мощности на заводе Ad Astra Rocket Company в Техасе недалеко от Хьюстона. Блок завершил эти испытания 12 августа, работая в устойчивом тепловом режиме без аномалий при полной номинальной мощности 120 кВт. RF PPU теперь готов к включению в вакуумную установку Ad Astra, чтобы его можно было протестировать с VX-200SS 9.0436 TM Прототип VASIMR®. Эти испытания являются частью текущей программы Ad Astra в рамках партнерского контракта NASA NextSTEP. 8)

    — RF PPU является важнейшим компонентом двигателя VASIMR®, обеспечивающим радиочастотную энергию, необходимую для эффективной ионизации и нагрева аргонового топлива в ракете. Образовавшаяся высокотемпературная плазма ускоряется в магнитном сопле, создавая тягу.

    — Aethera разработала РЧ-блок питания с эффективностью преобразования электроэнергии в РЧ >97%, используя усовершенствованные полупроводники и обеспечивая возможность работы в вакууме и в непосредственной близости от магнитного поля двигателя VASIMR®. Кроме того, новый PPU VASIMR® RF весом 52 кг примерно в 10 раз легче, чем PPU конкурирующих электрических двигателей.

    — Разработка RF PPU осуществляется при поддержке Ad Astra Rocket Company и Канадского космического агентства (CSA). Поддержка CSA является частью соглашения о вкладе в рамках Программы космических технологий и развития (STDP), объявленной CSA 25 мая 2018 года. Финансовый взнос CSA подчеркивает долгосрочную точку зрения Канады на важность мощных электрических двигателей в постепенном развитии человечества эволюции за пределами низкой околоземной орбиты (НОО) и придает проекту дополнительный международный оттенок.

    — «Мы очень довольны результатами этих испытаний», — сказал д-р Франклин Р. Чанг Диас, генеральный директор Ad-Astra Rocket Company. «Команды Aethera и Ad Astra очень усердно и хорошо работали вместе, чтобы достичь этой важной вехи, и мы с волнением и оптимизмом смотрим в будущее», — добавил он.

    — «Мы очень рады быть частью команды VASIMR® и иметь возможность разрабатывать современное оборудование для космической отрасли», — сказал Тим Харди, главный технический директор Aethera. «Испытания нового ВЧ ППУ на полной мощности — чрезвычайно положительный результат на пути к созданию ракеты, пригодной для полетов», — добавил он.


    1) «Магнитоплазменная ракета с переменным удельным импульсом», Википедия, URL: http://en.wikipedia.org/wiki/Variable_Specific_Impulse_Magnetoplasma_Rocket

    2) http://www.adastrarocket.com/aarc/history

    3 ) http://www.adastrarocket.com/aarc/VASIMR

    4) http://www.adastrarocket.com/aarc/VF-200

    5) «Плазменная ракета VASIMR VX-200SS завершила рекордное 88-часовое -Power Endurance Test», Ad Astra, пресс-релиз, 22 июля 2021 г., URL: https://www.adastrarocket.com
    /pressReleases/2021/20210722-PressRelease.pdf

    6) «Компания AD Astra Rocket побила рекорд мощности и выносливости в недавних испытаниях плазменной ракеты VASIMR® VX-200SS», пресс-релиз Ad Astra, 9 июля 2021 г., URL: https://www.adastrarocket.com/pressReleases/2021/20210709-PressRelease.pdf

    7) «Новый блок обработки ВЧ-мощности Aethera для двигателя VASIMR® успешно завершил испытания вакуума и магнитного поля на полной мощности в компании Ad Astra Rocket Company в Техасе.