Атомный двигатель: Ядерный ракетный двигатель строят для полетов на Марс. Чем он опасен? |

Содержание

NASA предложили ядерный двигатель — Ведомости

Ядерный ракетный двигатель — вещь недели / Роскосмос

В рамках подготовки NASA к высадке на Марс в 2035 г. американская компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNT) из Сиэтла предложила свое решение – ядерный тепловой двигатель (NTP). Его использование позволит людям добраться с Земли до Марса всего за три месяца. По словам руководителя USNT Майкла Идса, «ракеты с ядерными двигателями будут более мощными и вдвое более эффективными, чем с химическими двигателями, используемыми сегодня, а это означает, что они будут летать дальше и быстрее, сжигая при этом меньше топлива, что позволит человечеству уйти с околоземной орбиты в дальний космос».

USNT предлагает классическое решение – ядерный двигатель с использованием сжиженного водорода в качестве рабочего тела: ядерный реактор вырабатывает тепло из уранового топлива, эта энергия нагревает жидкий водород, проходящий по теплоносителям, который расширяется в газ и выбрасывается через сопло двигателя, создавая тягу. Одна из основных проблем при создании такого типа двигателей – найти урановое топливо, которое может выдерживать резкие колебания температуры внутри двигателя. В USNT утверждают, что решили эту проблему, разработав топливо, которое может работать при температурах до 2400 градусов Цельсия. Топливная сборка содержит карбид кремния: этот материал, используемый в слое триструктурально-изотропного покрытия, образует газонепроницаемую преграду, препятствующую утечке радиоактивных продуктов из ядерного реактора, защищая космонавтов. Той же цели – защите экипажа – служит особая архитектура ракеты, максимально разделяющая пилотируемую часть и ядерный двигатель. Запас жидкого водорода, хранящийся между двигателем и зоной экипажа, будет блокировать радиоактивные частицы, действуя как хороший радиационный экран. Кроме того, для защиты экипажа и на случай непредвиденных ситуаций ядерный двигатель не будет использоваться во время старта с Земли – он начнет работу уже на орбите, чтобы минимизировать возможные повреждения в случае аварии или нештатной работы.

Ядерный ракетный двигатель не новинка. В США в 1960-х гг. существовал проект NERVA – совместная программа Комиссии по атомной энергии США и NASA по созданию такого двигателя, продолжавшаяся до 1972 г. Ее результатом стала демонстрация реальности использования подобного двигателя для полета к Марсу. Сейчас наибольший интерес вызывают проекты создания транспортных модулей для полетов на Луну, Марс и в дальний космос. Такие проекты есть и в США, и в России, говорит эксперт в области ядерной физики и популяризатор ядерных технологий Дмитрий Горчаков: «Проект USNT предполагает, что ядерный реактор будет использоваться как источник тепла, более эффективный, чем химическое топливо, для нагрева рабочего тела и ускорения ракеты уже в космическом пространстве. Однако мощности проекта не указываются».

В России уже более 10 лет силами «Роскосмоса» и «Росатома» ведется разработка транспортно-энергетического модуля с ядерным реактором небывалой для космических аппаратов мощности – в несколько мегаватт (тепловых), что в десятки раз выше любых когда-либо запущенных в космос реакторов. Он может использоваться как в качестве источника электроэнергии для самого корабля или космической базы, так и для питания электроэнергией ионных двигателей, уже использующихся в космонавтике. Однако концепция этого проекта не раз менялась, а проблемы с финансированием и отсутствие внятных планов его использования пока вызывают сомнения в том, что в ближайшие годы работа над аппаратом будет активно продвигаться.

Куда ближе к реализации другой космический реактор – американский Kilopower электрической мощностью до 10 кВт. Как и российский проект, это не ядерный двигатель, а источник электроэнергии. Он уже испытывается в железе и вполне может стать первым мощным ядерным источником энергии, отправившимся в космос в XXI в. для питания лунной или марсианской базы или космического корабля с ионными двигателями.

Космическая тяга: сможет ли Россия создать ядерный двигатель для ракет | Статьи

В России провели испытания системы охлаждения ядерной энергодвигательной установки (ЯЭДУ) — одного из ключевых элементов космического аппарата будущего, на котором можно будет совершать межпланетные полеты. Зачем в космосе нужен ядерный двигатель, как он работает и почему «Роскосмос» считает эту разработку главным российским космическим козырем, рассказывают «Известия».

История атома

Если положить руку на сердце, то со времен Королева ракеты-носители, используемые для полетов в космос, кардинальных изменений не претерпели. Общий принцип работы — химический, основанный на сгорании топлива с окислителем, остается прежним. Меняются двигатели, система управления, виды топлива. Основа путешествий в космосе остается неизменной — реактивная тяга толкает ракету или космический аппарат вперед.

Очень часто можно услышать, что нужен серьезный прорыв, разработка, способная заменить реактивный двигатель, чтобы повысить эффективность и сделать полеты к Луне и Марсу более реалистичными. Дело в том, что в настоящее время едва ли не большая часть массы межпланетных космических аппаратов, — это топливо и окислитель. А что если отказаться от химического двигателя вообще и начать использовать энергию ядерного двигателя?

двигатель

Сергей Павлович Королев, советский ученый, конструктор и главный организатор производства ракетно-космической техники и ракетного оружия СССР, основоположник практической космонавтики

Фото: РИА Новости

Идея создания ядерной двигательной установки не нова. В СССР развернутое постановление правительства по проблеме создания ЯРД было подписано еще в далеком 1958 году. Уже тогда были проведены исследования, показавшие, что, используя ядерный ракетный двигатель достаточной мощности, можно добраться до Плутона (еще не утратившего свой планетный статус) и обратно за шесть месяцев (два туда и четыре обратно), потратив на путешествие 75 т топлива.

Занимались в СССР разработкой ядерного ракетного двигателя, однако приближаться к реальному прототипу ученые стали только сейчас. Дело не в деньгах, тема оказалась настолько сложной, что ни одна из стран не смогла до сих пор создать работающий прототип, а в большинстве случаев всё заканчивалось планами и чертежами. В США проводились испытания двигательной установки для полета на Марс в январе 1965 года. Но дальше тестов KIWI проект NERVA по покорению Марса на ядерном двигателе не сдвинулся, да и был он значительно проще, чем нынешняя российская разработка. Китай поставил в свои планы космического развития создание ядерного двигателя поближе к 2045 году, что тоже очень и очень не скоро.

В России же новый виток работы над проектом ядерной электродвигательной установки (ЯЭДУ) мегаваттного класса для космических транспортных систем начался в 2010 году. Проект создается силами «Роскосмоса» и «Росатома» совместно, и его можно назвать одним из самых серьезных и амбициозных космических проектов последнего времени. Головным исполнителем по ЯЭДУ является Исследовательский центр им. М.В. Келдыша.

Ядерное движение

На протяжении всего времени разработки в прессу просачиваются новости о готовности то одной, то другой части будущего ядерного двигателя. При этом в целом, кроме специалистов, мало кто представляет себе, как и за счет чего он будет работать. Собственно, суть космического ядерного двигателя примерно такая же, как и на Земле. Энергия ядерной реакции используется для нагрева и работы турбогенератора-компрессора. Если говорить проще, то ядерная реакция используется для получения электричества, практически точно так же, как и на обычной атомной электростанции. А уже при помощи электричества работают электроракетные двигатели. В данной установке это ионные двигатели высокой мощности.

двигатель

Испытание ионного двигателя

Фото: commons.wikimedia.org/Общественное достояние

В ионных двигателях тяга создается путем создания реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Ионные двигатели есть и сейчас, они испытываются в космосе. Пока у них только одна проблема — практически все они имеют очень небольшую тягу, хоть и расходуют очень мало топлива. Для космических путешествий такие двигатели — прекрасный вариант, особенно если решить проблему получения электричества в космосе, что и сделает ядерная установка. К тому же работать ионные двигатели могут достаточно долго, максимальный срок непрерывной работы самых современных образцов ионных двигателей составляет более трех лет.

Если посмотреть на схему, можно заметить, что ядерная энергия начинает свою полезную работу совсем не сразу. Сначала нагревается теплообменник, затем вырабатывается электричество, оно уже используется для создания тяги ионного двигателя. Увы, более простым и эффективным образом использовать ядерные установки для движения человечество пока не научилось.

В СССР запускались спутники с ядерной установкой в составе комплекса целеуказания «Легенда» для морской ракетоносной авиации, но это были совсем маленькие реакторы, а их работы хватало только на выработку электричества для повешенных на спутник приборов. Советские космические аппараты имели мощность установки в три киловатта, сейчас же российские специалисты работают над созданием установки с мощностью более мегаватта.

Проблемы космического масштаба

Естественно, что проблем у ядерной установки в космосе гораздо больше, чем на Земле, и самая главная из них — это охлаждение. В обычных условиях для этого используется вода, очень эффективно поглощающая тепло двигателя. В космосе же сделать это нельзя, и ядерным двигателям требуется эффективная система охлаждения — причем тепло от них нужно отводить во внешнее космическое пространство, то есть делать это можно только в виде излучения. Обычно для этого в космических кораблях используются панельные радиаторы — из металла, с циркулирующей по ним жидкостью теплоносителем. Увы, такие радиаторы, как правило, имеют большой вес и габариты, кроме того, они никак не защищены от попадания метеоритов.

В августе 2015 года на авиасалоне МАКС была показана модель капельного охлаждения ядерных энергодвигательных систем. В ней жидкость, рассеянная в виде капель, пролетает в открытом космическом пространстве, охлаждается, а затем снова собирается в установку. Только представьте себе огромный космический корабль, в центре которого гигантская душевая установка, из которой вырываются наружу миллиарды микроскопических капель воды, летят в космосе, а затем засасываются в огромный раструб космического пылесоса.

Совсем недавно стало известно, что капельная система охлаждения ядерной двигательной установки была испытана в земных условиях. При этом система охлаждения — это важнейший этап в создании установки.

Фото: mipt. ru

Схема капельной системы охлаждения для ядерных энергодвигательных систем

Теперь дело за тем, чтобы испытать ее работоспособность в условиях невесомости и уже только после этого систему охлаждения можно будет пробовать создать в размерах, требуемых для установки. Каждое такое успешное испытание по чуть-чуть приближает российских специалистов к созданию ядерной установки. Ученые спешат изо всех сил, ведь считается, что вывод ядерного двигателя в космос сможет России помочь вернуть лидерские позиции в космосе.

Ядерная космическая эра

Допустим, это получится, и уже через несколько лет в космосе начнет свою работу ядерный двигатель. Чем это поможет, как это можно будет использовать? Для начала стоит уточнить, что в том виде, в котором ядерная двигательная установка существует сегодня, она может работать только в космическом пространстве. Взлетать с Земли и садиться в таком виде она не может никак, тут пока без традиционных химических ракет не обойтись.

А зачем в космосе? Ну слетает человечество до Марса и Луны быстро, и всё? Не совсем так. В настоящее время все проекты орбитальных заводов и фабрик, работающих на орбите Земли, стопорятся из-за отсутствия сырья для работы. Нет смысла строить что-либо в космосе до тех пор, пока не найден способ выводить на орбиту большое количество требуемого сырья, например металлической руды.

Но зачем поднимать их с Земли, если можно, наоборот, привезти из космоса. В том же поясе астероидов в Солнечной системе есть просто огромные запасы различных металлов, в том числе и драгоценных. И вот в таком случае создание ядерного буксира станет просто палочкой-выручалочкой.

двигатель

Астероид Психея является одним из самых загадочных объектов в Солнечной системе, содержит огромные запасы различных металлов

Фото: Global Look Press/Ferrari

Привезти на орбиту огромный платино- или золотосодержащий астероид и начать его разделывать прямо в космосе. По расчетам специалистов такая добыча с учетом объема может оказаться одной из наиболее выгодных.

А есть ли менее фантастическое применение ядерному буксиру? Например, с его помощью можно развозить по нужным орбитам спутники или привозить в нужную точку пространства космические аппараты, например на лунную орбиту. В настоящее время для этого используются разгонные блоки, например российский «Фрегат». Они дорогие, сложные и одноразовые. Ядерный буксир сможет подхватывать их на низкой околоземной орбите и доставлять куда необходимо.

Аналогично и с межпланетными путешествиями. Без быстрого способа доставлять грузы и людей на орбиту Марса шансов начать колонизацию просто нет. Ракеты-носители нынешнего поколения будут делать это очень дорого и долго. До сих пор длительность полета остается одной из самых серьезных проблем при полете к другим планетам. Выдержать месяцы полета на Марс и обратно в закрытой капсуле космического корабля — задача не из простых. Ядерный буксир сможет помочь и тут, существенно сократив это время.

Необходимо и достаточно

В настоящее время всё это выглядит фантастикой, но до тестирования прототипа, как утверждают ученые, остаются считаные годы. Главное, что требуется, это не только завершить разработку, но и сохранить в стране необходимый уровень космонавтики. Даже при падении финансирования должны продолжать взлетать ракеты, строиться космические аппараты, работать ценнейшие специалисты.

двигатель

Фото: Global Look Press/Roscosmos

Иначе один атомный двигатель без соответствующей инфраструктуры делу не поможет, для максимальной эффективности разработку будет очень важно не просто продать, но использовать самостоятельно, показав все возможности нового космического транспортного средства.

Пока же всем жителям страны, не завязанным на работе, остается только посматривать на небо и надеяться, что у российской космонавтики всё получится. И ядерный буксир, и сохранение нынешних возможностей. В другие исходы и верить не хочется.

Двигатель Atomic 4: Плавный, достойный внимания

Дизельная зависть? Взгляните еще раз на бензиновый двигатель, который поставлялся с вашей старой доброй лодкой

Если у вас есть парусная лодка, есть большая вероятность, что вы узнаете двигатель Atomic 4 по имени, даже если на вашей лодке его нет. . Если у вас на лодке газовый двигатель, скорее всего, это Atomic 4. Они есть на многих старых добрых лодках; было построено около 40 000 Atomic 4, и около 20 000 из них до сих пор толкают парусные лодки. Несмотря на то, что эти двигатели распространены, они также вызывают споры.

Большинство уважаемых авторов, пишущих о двигателях для парусных лодок, говорят, что если у вас нет дизельного двигателя, вам следует его приобрести. Они предупреждают, что это будет дорого, но советуют, что это необходимо. Эта точка зрения настолько распространена, что мы не знаем ни одного серийного стационарного вспомогательного парусника, предлагаемого сегодня с бензиновыми двигателями. Действительно, насколько нам известно, в производстве нет бензинового двигателя, который был бы хорошим кандидатом для этого применения.

Морской архитектор Дэйв Герр и Старая добрая лодка Соавтор Дэн Сперр — уважаемые авторы, придерживающиеся другой точки зрения. Они отмечают, что может быть трудно оправдать затраты на переход с бензина на дизель.

Если у вас есть надежный Atomic 4, лучший совет — не отставать от текущего обслуживания и получать от этого удовольствие. Если у вас возникли проблемы, вы можете отремонтировать его, получить другой подержанный или восстановленный Atomic 4 или заменить его дизельным двигателем. Есть четыре интересных фактора, которые следует учитывать при выборе:

Безопасность бензина и дизельного топлива
Экономика собственности
Проблемы технического обслуживания
Надежность

Безопасность превыше всего

Нам сказали, что четверть стакана бензина, испаренная в нужное количество воздуха, взорвется с разрушительной силой шести динамитных шашек. Это заставляет вас думать.

Однако прежде чем вас охватит страх и зависть к дизельному топливу, прогуляйтесь по своему причалу и спросите у нескольких владельцев дизельных парусных лодок, есть ли у них двигатели для их лодок. Правда в том, что почти на каждой крейсерской парусной лодке есть по крайней мере четверть стакана бензина на борту, независимо от того, какое топливо используется для основного двигателя. Все мы должны быть очень осторожны с бензином.

Автомобили имеют хорошие, хотя и не идеальные, показатели безопасности при работе с бензином. Моторный отсек автомобиля похож на перевернутую чашу. Вытекающее топливо и пары падают вниз – из моторного отсека в сторону от автомобиля. Кроме того, охлаждающий воздух из радиатора способствует вентиляции салона. Мы никогда не видели, чтобы моторный отсек серийного автомобиля был закрытым снизу. Хотя это может быть желательно для уменьшения лобового сопротивления, это просто не стоит риска.

Внутренние моторные отсеки Marine также имеют форму чаши, но контейнер расположен правой стороной вверх. Проблема вызвана тем, что пары бензина тяжелее воздуха, поэтому они имеют тенденцию падать на дно чаши, где могут воспламениться от искр или пламени. Это серьезная проблема для любого судна, перевозящего бензин.

С точки зрения безопасности, мы должны учитывать, что большинство небольших моторных лодок используют бензин, а большинство парусников везут бензин для своих лодок. Ваша безопасность повысится, если вы будете знать, как обращаться с этим топливом, и будете соблюдать очень строгие и тщательные меры безопасности для предотвращения возгорания и взрыва на борту вашей лодки. Однако замена двигателя Universal Atomic 4 не сильно повысит вашу безопасность, если вы также не уберете топливо из лодки и, возможно, из печки.

Коленчатый вал двигателя atomic 4 и корпус редуктора на Chance , 1974 Seafarer 34.

Экономика далее

Как вы используете свою лодку? Лучше всего купить лодку, подходящую для того, что вы делаете чаще всего. Вероятно, будет ошибкой покупать кругосветный круизный лайнер, если вы отправляетесь в плавание по выходным с ежегодным двухнедельным отпуском. Прибрежный крейсер лучше подходит для такой работы. Это рассуждение применимо и к вашему выбору двигателей.

Дон Мойер из Moyer Marine, известный сторонник Atomic 4. Он отмечает, что многие старые лодки покупаются молодыми покупателями. Многие из этих стартовых лодок являются «проектными лодками», построенными на заре стеклопластика. Некоторые из них — королевы верфей, которых возвращают из почти окончательного запустения. Их покупка не стоит больших денег, но часто требуется много труда владельца, чтобы вернуть их в форму. Многие из них представляют собой небольшие прибрежные крейсера, и многие из них имеют двигатели Atomic 4. Двигатель переживает возрождение популярности.

Трудно и неразумно убеждать этих покупателей в том, что они должны платить за замену двигателя, которая может удвоить долларовые вложения в их лодку. Atomic 4 сжигает примерно в два раза больше топлива, чем дизель, чтобы проехать такое же расстояние. С другой стороны, сколько топлива будет использовать парусник в год? Если вы выйдете из своей гавани и отправитесь в плавание, вам будет трудно потратить полный бак бензина за год выходных и отпусков под парусом. Если вы едете в штиле и на очень легком воздухе, вы сожжете немного больше.

По нашим оценкам, в прошлом году мы проехали Mystic , наш C&C 30, 400 миль за летние выходные и пару двухнедельных отпусков. Если не вдаваться в математику слишком точно, то питание Atomic 4 будет стоить на 75 долларов в год больше, чем питание нашего дизеля. Если замена двигателя стоит от 3000 до 6000 долларов, окупаемость экономии топлива может занять 40 лет. И это были цены на подержанное дизельное топливо. Новые дизельные свопы стоят примерно от 6000 до 9000 долларов.

Как и в случае с топливной экономичностью, аргумент в пользу количества часов работы между капитальными ремонтами в пользу дизеля. Стоимость капитального ремонта, вероятно, будет не в пользу дизеля, но сравнивать ее сложнее. Что еще более важно, оба двигателя будут работать так много часов между капитальными ремонтами, что трудно быть уверенным, что какой-либо из них нуждается в капитальном ремонте перед продажей лодки. Стоимость перепродажи лодки может быть выше, если она оснащена дизельным двигателем, но покупатели найдутся и для того, и для другого. Если Atomic 4 находится в хорошем состоянии, у некоторых владельцев прибрежных крейсеров просто нет экономических возможностей для перехода на дизельное топливо до замены двигателя.

Сцепление на V-образном приводе

Техническое обслуживание

Марк Бресслер восстанавливает Horizon, красивый Tripp 30, разработанный Уильямом Триппом-младшим. Когда он купил лодку, в двигателе не было компрессии, о которой можно было бы говорить. Он определил, что выпускные клапаны заклинило. Поскольку двигатель долгое время не использовался, он опасался других проблем с коррозией и заменил оригинальный двигатель Atomic 4 на подержанный, который он нашел на бот-шоу.

Он модернизировал новый двигатель Atomic 4 с электронным зажиганием и генератором большей мощности. Он также установил фильтр сырой воды, «достаточно большой, чтобы в нем могла выращиваться рыба», и заменил выхлопную трубу на инжекторный коленчатый патрубок и глушитель с гидроподъемом. Он также планирует добавить систему масляного фильтра и охлаждение пресной водой. (Лодка в настоящее время эксплуатируется на озере Верхнем, где Марк не думает, что охлаждение сырой водой вызовет сильную коррозию, но у него есть планы когда-нибудь использовать лодку в соли. )

Мы спросили его о текущем обслуживании. Он сказал, что вам нужно заменить масло и убедиться, что двигатель получает хорошее, чистое топливо. Столько потребуется любому дизелю. Марк также сказал, что свечи необходимо время от времени менять, но эта задача несложная, а электронное зажигание делает двигатель менее требовательным к свечам. Чего Марк не сказал, так это того, что среди механиков по тенистым деревьям и самодельщиков навыки ремонта бензиновых двигателей более распространены.

Текущее техническое обслуживание любого типа двигателя не представляет особой сложности. Бактерии могут размножаться в дизельном топливе и вызывать проблемы, если его не отфильтровать перед попаданием в систему впрыска. С другой стороны, бензиновые двигатели требуют периодической замены свечей зажигания. Кроме того, точки прерывателя и конденсатор придется время от времени заменять, если двигатель не имеет электронного зажигания. И пока мы говорим об этом, стоит упомянуть, что мы убедили не одного сопротивляющегося Atomic 4 начать с простого протирания чистой тканью между точками. Это делает электронное зажигание хорошим обновлением.

Другое дело наличие запчастей. И Алан Абрахамссон из Old Lyme Marina, и Дон Мойер из Moyer Marine были осторожны, когда их спросили о наличии деталей двигателя Atomic 4. Конечно, запасных частей для текущего обслуживания предостаточно. Основные запасные части, такие как блоки и распределительные валы, доступны уже сейчас, но не навсегда. Марк Бресслер оставляет свой старый двигатель на запчасти.

ЛодкаСША. В каталоге представлены 20 распространенных деталей для ремонта Atomic 4, включая прокладки, зажигание и детали помпы. На веб-сайте Alberg 30 представлен обширный список запасных частей и мест их приобретения. Части в этом списке перекрестно индексируются в нескольких источниках.

И Old Lyme Marina, и Moyer Marine продают запасные части, а также основные запасные части, такие как блоки, кулачки и кривошипы, но эти крупные компоненты взяты из других двигателей. На будущую доступность основных деталей влияет тот факт, что инструментов для эффективного изготовления этих деталей больше не существует. В настоящее время хорошие запасные части могут удовлетворить спрос. Однако Дон отмечает, что по мере того, как молодые покупатели возвращают в эксплуатацию больше старых лодок, эта картина может измениться.

В данный момент причин для паники нет. Если оценки верны, было построено 40 000 двигателей, а 20 000 находятся в эксплуатации. Остальные 20 000 они могут взять на запчасти.

Том Стивенс из Indigo Electronics предлагает широкий выбор деталей для модернизации Atomic 4. Доступны электронное зажигание, система масляного фильтра, система охлаждения пресной водой, электронный топливный насос и мощный генератор переменного тока с интеллектуальным регулятором. Indigo также предлагает систему вентиляции картера, которая работает на 4-цилиндровых бензиновых двигателях Atomic 4 и Palmer P-60. Электронное зажигание, в частности, пользуется отличной репутацией. Том начал свой бизнес по производству аксессуаров, спроектировав электронное зажигание для Atomic 4, которое не всегда запускалось так легко, как ему хотелось бы, в своем собственном тартане.

Old Lyme Marina и Moyer Marine отремонтировали двигатели Atomic 4 для продажи. Это качественные двигатели, полностью разобранные и перебранные. Все компоненты этих двигателей проверяются, оцениваются и при необходимости заменяются. Можно ожидать, что они прослужат долгие годы. Они перечислены в том же ценовом диапазоне, что и подержанный дизель. Для многих моряков они могут быть оптимальным вариантом, потому что они действительно «западают», а любая переделка на дизель, вероятно, будет более сложной и сопряженной с дополнительными затратами.

Если вы ищете двигатель Atomic 4 для продажи, убедитесь, что он полностью разобран и проверен. Здесь мы осматриваем регулятор, который прикреплен к задней части генератора.

Надежность и другие аспекты

Двигатель Atomic 4 подвергался критике за отсутствие центрального коренного подшипника, и действительно, сегодня ни один современный двигатель с высокой степенью сжатия не строится без центрального коренного подшипника. На самом деле некоторые современные 4-цилиндровые двигатели имеют пять главных цилиндров вместо двух или трех. Однако Atomic 4 не является двигателем с высокой степенью сжатия, и данные свидетельствуют о том, что это был хорошо спроектированный двигатель. Скорее всего, конструкторы знали, что центральная магистраль добавит несколько дюймов к общей длине двигателя, и предпочли не удлинять ее, если можно было решить проблему другим способом.

Дон почти не видел сломанных рукояток и недавно продал «полный подвал», потому что они пережили блоки. Алан говорит, что шатуны ломаются, но на самом деле проблема связана с состоянием выхлопных систем лодок. Он говорит, что многие ранние выхлопные системы представляли собой системы с рубашкой охлаждения вокруг выхлопной трубы. Если выхлопная труба проржавела настолько, что протекла, вода из рубашки попала бы в двигатель и попала бы в цилиндры. Если на вашей лодке установлена выхлопная система такого типа, было бы целесообразно часто проверять ее на наличие коррозии и при первых подозрениях на неисправность заменить ее глушителем водоподъемной конструкции соответствующей конструкции.

Дон отмечает, что при использовании любой из выхлопных систем с водяным охлаждением важно закрыть кран охлаждающей воды, если двигатель будет прокручиваться в течение какого-то периода времени без запуска. К таким ситуациям относятся первый запуск после запуска весной, испытание на сжатие и любой случай затрудненного запуска. Дело в том, что насос сырой воды продолжает закачивать воду в выхлопную систему, и нет выхлопных газов, которые могли бы выдуть ее обратно. В этой ситуации выхлопная система может заполниться и слиться в двигатель.

Естественно, как только двигатель запустится, кингстон должен быть немедленно открыт, чтобы предотвратить перегрев выхлопной системы.

В Old Lyme Marina Алан говорит, что они продают все свои восстановленные Atomic 4 с электронным зажиганием Indigo, и он никогда не видел, чтобы они вышли из строя. Как отмечалось ранее, вы всегда можете время от времени стирать точки, но если вам нравится двигатель, который надежно запускается, это обновление может быть очень привлекательным.

Алан также предполагает, что на лодках, где топливный бак расположен выше карбюратора (обычное устройство), целесообразно закрывать топливный кран на баке, когда двигатель не используется, поэтому, если поплавок заклинит, поплавок карбюратор не переливается.

Другой упомянутой потенциальной проблемой был возможный выход из строя диафрагмы механического топливного насоса. Если эта часть выйдет из строя, двигатель получит топливо в масле. Признаком неисправности является сильный запах бензина на щупе. Для устранения этой точки отказа доступен электронный топливный насос.

Суть в том, что Atomic 4 не является особенно ненадежным двигателем в своем первоначальном виде, и есть современные улучшения, чтобы сделать его лучше.

Чтобы рассмотреть проблему надежности в перспективе, следует понимать, что лишь немногие судовые двигатели, если таковые имеются, столь же надежны и не требуют технического обслуживания, как современные автомобильные двигатели. В случае старых судовых двигателей это утверждение особенно верно. Моряки должны ознакомиться со своими двигателями и быть готовыми тратить время на их изучение и обслуживание.

Два других «аспекта использования» — это шум и доступность топлива. Хотя новые дизельные двигатели работают тише, чем раньше, судовые двигатели Atomic 4 работают очень тихо и плавно. В зависимости от замены, с дизелем может быть больше шума и вибрации. Мы видели комментарии на этот счет в некоторых информационных бюллетенях класса. Кроме того, поскольку большинство прогулочных лодок — это моторные лодки с бензиновым двигателем, в некоторых районах бензин более доступен. Вы когда-нибудь видели общественный топливный причал, в котором было только дизельное топливо?

Веские причины для переоборудования

Atomic 4 — хороший двигатель, но в некоторых случаях владельцы могут захотеть рассмотреть дизельную альтернативу.

Если вы перейдете на дизельное топливо, запас хода вашей лодки при заданном количестве баков увеличится примерно вдвое. Если вы плаваете вдали от берега или в отдаленных районах плавания, где топливо не всегда доступно, это может быть важным соображением.

Если ваша лодка довольно большая и/или ценная, вы можете найти вариант с дизельным двигателем более привлекательным. Большие лодки могут эффективно использовать мощность четырехцилиндрового дизеля и могут иметь больше места для одного в моторном отсеке. Переход от Atomic 4 к четырехцилиндровому дизелю не приведет к снижению плавности хода. Если ваша лодка довольно дорогая, вы можете не найти, что стоимость перевода на дизельное топливо составляет такой неразумный процент от общих инвестиций. В некоторых случаях дизель может быть даже ожиданием со стороны следующего покупателя вашей лодки.

Если вы собираетесь в продолжительный круиз, где расходы на топливо могут стать значительной частью вашего бюджета и где вы можете рассчитывать на необычно большое количество поездок на автомобиле, более эффективный двигатель имеет больше шансов окупить себя. Внутренние водные пути восточного побережья и побережья Мексиканского залива являются примерами мест, где двигатель парусной лодки будет работать много часов.

Есть несколько производителей, выпускающих дизельные двигатели, предназначенные для замены Atomic 4. Westerbeke, купившая линейку у оригинального производителя, продает для этой цели как трех-, так и четырехцилиндровые двигатели, а Kubota предлагает как минимум одну 25-сильную модель что, как известно, подходит. Эти двигатели могут быть, а могут и не быть заменой. Детали размеров должны быть проверены очень тщательно. Помните, что нет необходимости соответствовать 30-сильной мощности двигателя Atomic 4. Он был установлен на многих лодках, которые не могли использовать всю мощность, развиваемую им. Определите фактическую потребность в лошадиных силах расчетным путем.

У большинства дизелей есть редуктор, а у многих Atomic 4 — нет. Это означает, что может потребоваться винт большего размера, и ему, возможно, придется вращаться в противоположном направлении. Это не так уж и плохо, но нужно помнить о зазоре между винтом и корпусом. В рамки этой статьи не входит рассмотрение всех аспектов перехода на дизельное топливо; достаточно сказать, что это не всегда просто и прямолинейно. Есть несколько хороших книг по этому вопросу, и есть верфи, занимающиеся перенастройкой, которые могут быть ценными источниками информации.

Итог

Несмотря на то, что Atomic 4 снят с производства около 20 лет назад, он до сих пор широко используется на старых парусных лодках. Его хорошо поддерживают ремонтники и поставщики запчастей, и он хорошо известен среди ремонтников. Во многих случаях логичнее отремонтировать его или заменить другим, чем переводить лодку на дизель.

Atomic 4 — хорошо спроектированный старый добрый двигатель для наших старых лодок.

Безопасность при заправке топливом — ключ к жизни с бензином

Любое судно, перевозящее бензин, должно соблюдать строгие меры безопасности. Если ваша лодка работает на бензине, как и большинство других, у вас есть лодка с бензином. Несколько унций бензина сделают все, что вам нужно. Не будет большой разницы, будут ли остальные 20 или 30 галлонов на борту дизельными или бензиновыми.

Кристен Чемберс, старший администратор проекта BoatU.S. Фонд безопасности лодок предоставил Good Old Boat статистику несчастных случаев на лодках, связанных с пожаром, о которых сообщалось Береговой охране США. Она также предоставила выдержки из информационного бюллетеня Seaworthy по предотвращению убытков, который рассылается морякам, застрахованным BoatU.S.

В информации, предоставленной Береговой охраной, не проводится различие между авариями с бензиновыми и дизельными двигателями, но за 1995 и 1996 годы было зарегистрировано 79 случаев возгорания. Из них 61 случай был связан с воспламенением пролитого топлива или паров, 15 были классифицированы как отсутствие вентиляции, а три случая были классифицированы как отказ топливной системы. Вполне вероятно, что случаи, классифицированные как «возгорание разлитого топлива или паров», были случаями, связанными с бензином, поскольку дизтопливо воспламенить таким образом очень сложно.

Chapman’s Piloting, Seamanship, and Small Boat Handling предлагает довольно сложную процедуру дозаправки лодки. Это может показаться слишком сложным, но, возможно, нет, если учесть, что большинство несчастных случаев, связанных с пожаром, согласно приведенной выше статистике, произошло во время заправки топливом или в первые несколько минут после заправки.

Основная идея безопасности при заправке состоит в том, чтобы заполнить бак всем жидким топливом и рассеять все пары топлива, прежде чем возникнут искры или возгорание. В несколько сжатом виде версия Чепмена указывает на следующие моменты:

Перед заправкой топливом

Перед заправкой проверьте топливную систему, в частности заливку топлива и трубопроводы. Много неприятностей вызывают сломанные палубные фитинги или связанные с ними трубопроводы и шланги. Также обратите внимание на место соединения топливного шланга и вентиляционного шланга с топливным баком. Эти места часто находятся ниже уровня топлива после заправки.
Отключите все, что может вызвать искру или пламя, и закройте свою лодку. Пары топлива тяжелые и будут «растекаться по низинам». Помните, что когда вы заправляетесь 20 галлонами топлива, вы вытесняете и выделяете примерно 20 галлонов паров топлива.

При заправке топливом

Убедитесь, что вы залили топливо в заливную горловину. Если вы не делаете начинку самостоятельно, следите за тем, чтобы это было сделано. Известны случаи, когда люди случайно заливали топливо в резервуары с пресной водой и сборные баки. Другие отверстия, о которых вы никогда бы не подумали, такие как держатели для удочек и вентиляционные отверстия, также были ошибочными сосудами для галлонов топлива. Не делегируйте эту задачу.
Во избежание накопления статического заряда убедитесь, что форсунка плотно прилегает к топливному баку. Не используйте пластиковые воронки. Снимите переносные контейнеры с лодки, чтобы заполнить их. Помните также, что топливо, вероятно, выходит из наземного бака и оно холоднее, чем будет позже; оставьте место для расширения во всех резервуарах и контейнерах.

После того, как вы Топливо

Уберите переносные баки так, чтобы они не могли опрокинуться, независимо от того, насколько сильным будет движение вашей лодки.
Проветривайте лодку с помощью воздуходувки. Проветривайте помещение до тех пор, пока не выветрится весь пар, обычно это занимает не менее четырех минут. Так как тяжелые пары будут «литься» в нижние места, используйте свой нос, чтобы понюхать пары в самых нижних местах на лодке.
Не запускайте двигатель и не покидайте топливный док, пока не убедитесь, что у вас нет проблем с парами и все топливо не попало в бак(и).

В случае разлива

Разомкните выключатель аккумуляторной батареи. В любом случае рекомендуется открыть его во время заправки, чтобы меньше цепей были под напряжением и могли вызвать искру. В этом случае не включайте трюмный вентилятор. Это может вызвать искру или добавить достаточное количество воздуха к парам топлива, чтобы сделать их взрывоопасными. Вытащите команду из лодки и не допускайте образования искр или пламени во время уборки.

Наконец, подумайте о местах, где вы храните топливо. Помещения, в которых хранится топливо, в идеале должны вентилироваться за борт в нижней части помещения, почти так же, как хранится пропан.

Следующая часть вызывает споры. Он представляет собой мнение журнала Good Old Boat . У нас не было проблем с обнаружением несогласия с нашим мнением; мы предлагаем его здесь в любом случае.

Мы подозреваем, что конструкция многих лодок не предусматривала необходимости хранения переносных бензобаков. Это может быть особенно верно для некоторых лодок с дизельными двигателями, поскольку нам говорят, что лодки с дизельным двигателем не обязаны иметь компоненты, защищенные от возгорания, в моторном отсеке. По нашим собственным наблюдениям, мы видим, что у большинства лодок есть лодки с бензиновым двигателем, и мы почти никогда не видим привязанных к палубе бензобаков. Один отраслевой авторитет сказал нам (при рассмотрении этой статьи), что неправильное размещение переносных бензобаков на борту парусных лодок не является проблемой, но мы знаем, что на многих старых добрых лодках действительно нет безопасного места под палубой для хранения переносных цистерн.

Практический пример: «Правильный» уход и «кормление» вашего Atomic 4

Когда Джон Вигор узнал, что мы собираемся написать статью об Atomic 4, он предложил следующую морскую историю:

Он однажды промчался на 33-футовом легком шлюпе Diana K из Африки в Южную Америку. У нее был бензиновый двигатель — не Atomic 4, а скорее британский Ford. Двигатель питался самотеком из бака под сиденьем кабины. Джон считает, что доступный запорный топливный клапан между баком и двигателем был бы полезен.

На обратном пути в «Ревущих сороковых» лодка попала в непогоду, которая длилась несколько недель. Судно встряхнуло так сильно, что бензин из бака прорвался мимо поплавка в двигатель. К тому времени, когда экипаж понял, что возникла проблема, половина топлива была в масле.

Экипаж удалил разбавленное масло, но масла не хватило для его замены. Поэтому, когда они вошли в порт в Кейптауне, они восполнили разницу салатным маслом и маргарином. Они использовали двигатель осторожно и не повредили его. (Мы не рекомендуем этот напиток, только сообщаем, что он работал один раз в течение короткого времени.)

Мы не уверены, что произойдет, если вы будете сильно трясти Atomic 4 в течение нескольких недель, не запуская его, но предложение Джона об отсечном клапане может быть хорошей страховкой. На большинстве лодок есть топливный кран, но он не всегда доступен.

Первоначальная версия этой статьи появилась в Good Old Boat Volume 1, Number 1, June/July 1998, но была обновлена в 2020 году.

Этот одноатомный двигатель нарушает законы физики, может управлять прогресс в квантовых вычислениях

Грэм Темплтон, 5 февраля 2014 г., 10:01

Этот сайт может получать партнерские комиссионные от ссылок на этой странице. Условия эксплуатации.

Новое изобретение немецкого Университета Майнца не только является самым маленьким двигателем в мире с огромным отрывом, но и, возможно, превысило теоретический предел эффективности двигателя. Устройство, так называемый «атомный двигатель», производит энергию благодаря движению всего лишь одного атома, захваченного и управляемого. Это невероятное достижение, которое, хотя и не особенно полезно для инженеров в краткосрочной перспективе, может революционизировать наше понимание квантового мира. Кроме того, это действительно аккуратно.

Несмотря на свои размеры, этот двигатель на самом деле создан по образцу одного из простейших возможных двигателей, называемого двигателем Карно. Эта идея в основном описывает любой двигатель, который создает механическую работу за счет передачи тепла из одного места в другое — представьте, если бы ваш термос мог питать небольшой электрический генератор для жидкокристаллического дисплея температуры, просто за счет медленной потери тепла в атмосферу. Этот «двигатель» содержит один ион кальция (заряженный атом), запертый в конусе электромагнитной энергии, называемом ловушкой Пауля. На узком конце конуса устройство применяет нагревательный лазер, который добавляет энергию электронам атома, заставляя их сильнее отталкиваться от положительно заряженного ядра и двигаться дальше по орбите. Поскольку атом так сильно сжат на узком конце, это расширение заставляет его устремляться по длине конуса к широкому концу, где он встречается с охлаждающим лазером.

Атом кальция и его электронная конфигурация. Электроны могут попадать во множество разных оболочек и время от времени перемещаться между ними.

Это основной механизм передачи тепла в двигателе, и с точки зрения его функции его можно рассматривать как аналог движущегося поршня двигателя внутреннего сгорания; в этом случае атом является многоразовым топливом. Бензин нагревается (сгорает) и расширяется, совершая работу, прежде чем снова охладиться и сжаться. Единственная реальная разница в том, что мы должны продолжать добавлять больше бензина в двигатель, чтобы процесс продолжался, поэтому вход энергии является химическим. Здесь атом остается в основном статичным, а система получает его энергию через нагревательный лазер. Цикл нагрева приурочен к естественному резонансу атома, поэтому с каждым циклом его движения становятся все более мощными.

Перед публикацией исследователи добавили еще одну функцию, которую они характеризуют как эквивалент «нагнетателя» для своего атомного двигателя. Когда атом находится на нагревательном конце конуса, система внезапно посылает импульс, чтобы усилить и сжать энергетический конус, который удерживает атом на линии, сжимая его. Это инициирует одно из тех фирменных «странных» квантовых состояний, называемых «сжатым состоянием». По сути, это просто еще один способ добавления энергии в систему, дополнение к нагревающему лазеру, и заставляет атом пульсировать, когда он движется к охлаждающему концу. Хотя это может показаться небольшим дополнением, исследователи утверждают, что оно может полностью повысить энергоэффективность системы в четыре раза по сравнению с ее обычной энергоэффективностью.

Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Этот КПД выходит за давний теоретический предел КПД двигателя Карно, хотя, учитывая ограниченность применения этого двигателя, это не так уж удивительно. Как мы видим в различных недавних квантовых экспериментах, особенно в недавнем исследовании, в котором утверждается, что был нарушен третий закон Ньютона, то, что возможно на атомном и субатомном уровнях, не обязательно обобщается на макроскопический мир, в котором мы живем. Это не означает, что он не может быть каким-то образом полезен, но это означает, что предел Карно подходит для всех практических целей. Что касается реальных приложений, их не так уж и много; хоть и крошечный по своим основным элементам, управление лазерами двигателя, электромагнитными полями и записывающими устройствами занимает большую часть лаборатории. И хотя его эффективность очень высока, это всего лишь для своего размера . Фактическая способность выполнять работу минимальна.

Однако этот движок может привести к реальному прогрессу в других областях, особенно в области квантовых вычислений. Передача тепла, часто циклическая, составляет огромную часть инженерных проблем, стоящих за созданием квантовых компьютеров и устройств квантовой связи. Чем лучше мы понимаем поведение атомов и чем лучше мы способны контролировать их поведение до такой крайней степени, тем скорее мы сможем заставить квантовый мир работать на нас.

Отмечен

Этот сайт может получать партнерские комиссионные от ссылок на этой странице.