Альтернативная энергетика своими руками



Альтернативная энергетика своими руками

 

Да, альтернативную энергетику тоже можно делать своими руками: солнечные панели, ветрогенераторы, гидрогенераторы, солнечные печи или биогазустановки. Тем более, у нас их собрано достаточно много и все они достойны внимания! Однако, уважаемые, это еще не все! Очень много внимания мы стараемся уделить современным нетрадиционным технологиям альтернативной энергетики — так называемой бестопливной энергетике (free energy).

Дата:

05.06.2012

Магнитная лодка своими руками

Administrator

Автор:

Подробнее

Дата:

02.06.2012

Двигатель стирлинга своими руками. Пошаговое руководство

Administrator

Автор:

Подробнее

Дата:

02. 06.2012

Солнечная батарея своими руками. Самодельная солнечная батарея.
Пошаговое руководство для самостоятельного изготовления
 

 
Солнечная батарея — устройство для преобразования энергии солнца в электричество. Высокая производительность солнечных батарей, которые Вы можете купить в Radio Shack и других магазинах, сделаны из специально обработанною кремния и требуют огромных фабрик, высоких температур, особой чистки и большого количества денег.
Если мы желаем пожертвовать эффективнос …

Administrator

Автор:

Подробнее

Дата:

30.05.2012

Эффективный источник питания асинхронного двигателя
 
Данное устройство предназначено для питания трехфазных асинхронных двигателей, серийно выпускаемых промышленностью от источника низкого напряжения 12V или от осветительной сети ~220V. В отличии от всех подобных устройств, схема исполузует рекурперацию энергии обратной ЭДС обмоток двигателя что позволяет в несколько раз снизить ток потребления двигателем, особенно на холостом ходу. Например, двигатель 0.6 кВт 1350 Об/мин на холостом ход …

Administrator

Автор:

Подробнее

Дата:

09.05.2012

Рабочая схема установки Донольда Смита (Donald L. Smith Device)
 

 
Неонник у Смита выдаёт колебания, которые обрываются, при достижения предельно допустимого тока, 30-40 мА, системой защиты. Таким образом формируются довольно короткие, но синусоидальные импульсы. Эти импульсные колебания не только возбуждают контур, но и поддерживают его свободные колебания синхронно, как-бы подталкивая в нужный момент. Далее, за счёт четвертьволнового резонанса, энергия контура не рассеивается в …

Administrator

Автор:

Подробнее

Дата:

08.05.2012

Электромагнитный двигатель. Альтернативный источник энергии

Стремительный рост цен на ископаемое топливо, заставил весь мир срочно искать альтернативные источники энергии. Уже предлагается масса вариантов замены традиционному способу производства энергии. Однако все они пока уступают хоть и устаревшим, но испытанным видам производства по многим показателям.Чтобы стать коммерчески выгодным, новый источник энергии должен обладать рядом свойств:1.Быть достаточно мощным в сравнительно небольших габар …

Administrator

Автор:

Подробнее

Дата:

29.04.2012

Качер
 

Качер Бровина — полупроводниковый прибор, транзистор, разрядник, в котором электрический разряд тока проходит в кристалле транзистора без образования плазмы (электрической дуги). При этом кристалл транзистора после его пробоя полностью восстанавливается (т.к. это обратимый лавинный пробой, в отличие от необратимого для полупроводника теплового пробоя).  Качер является разновидностью известной (с 60х гг XX века) схемы так называемого блокинг-генератора электрических импуль .

..

Administrator

Автор:

Подробнее

Дата:

28.04.2012

Двигатель Стирлинга
 

 
Термоакустический двигатель Стирлинга — самый простой и самый непонятный, в плане устройства работы. Представить, как там внутри образуется звуковая стоячая волна не просто. Ниже представлена схема такого двигателя.
 

 
Конструкция состоит из пробирки, в которую вставляют металлическую сетку или кусок металлической нержавеющей мочалки, латунного цилиндра (вытачиваемый на токарном станке) на который крепится пробирка, поршня, кривошипо-шатунно …

Administrator

Автор:

Подробнее

• «
• ‹
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10

Электромагнитный двигатель.

Миниэлектростанция. Бестопливный генератор

Электромагнитный двигатель

Альтернативный источник энергии

 

 

Стремительный рост цен на ископаемое топливо, заставил весь мир срочно искать альтернативные источники энергии. Уже предлагается масса вариантов замены традиционному способу производства энергии. Однако все они пока уступают хоть и устаревшим, но испытанным видам производства по многим показателям.

Чтобы стать коммерчески выгодным, новый источник энергии должен обладать рядом свойств:

1.Быть достаточно мощным в сравнительно небольших габаритах.

2.Независимым от внешних условий.

3.Непрерывностью работы.

4.Использовать более дешёвое топливо, либо вообще быть без топливным.
 

В полной мере, таким источником энергии может служить только электромагнитный двигатель, с возбуждением от постоянных магнитов.

Принцип действия данного электромагнитного двигателя основан на законе Ампера для проводника с электротоком в магнитном поле.

F=B L I

Сила, действующая на проводник с электротоком в магнитном поле прямо пропорциональна индукции магнитного поля B, длине проводника L, и силе тока в нём I.
 
Если принять, силу F за мощность электромагнитного двигателя.

Значение B- за мощность магнитного поля постоянных магнитов, а произведение LI   за мощность электромагнитной обмотки, то не сложно заметить, что мощность электромагнитного двигателя с постоянными магнитами может расти только за счёт роста мощности постоянных магнитов. А поскольку — «… постоянный магнит ниоткуда не получает энергию, а его магнитное поле не расходуется, когда им что либо притягиваешь….». «Магнит за три тысячелетия». В.П. Карцев. Стр. 155 , можно утверждать, что при потреблении подобным двигателем электроэнергии мощностью в 1 КВт. Мощность его может составить и 2 и 3 КВт.

2BLI = 2F

3BLI = 3F

  Так гласит закон.  Более того. Если

2B 2L 2I = 8F

3B 3L 3I = 27F

Закон Ампера для проводника с электротоком известен уже давно и не раз проверялся на практике. Пока претензий к нему не было.

Это значит, что используя постоянные магниты в качестве неисчерпаемого источника энергии можно создать электромагнитный двигатель с КПД больше 100 % , о чем долгие годы мечтало всё человечество и с таким упорством отрицали  учёные – физики.

Но почему до сих пор такой источник энергии не был создан?

На это есть целый ряд причин:

         1.    Учёные не могут признать постоянный магнит неисчерпаемым источником энергии. Это, по их мнению, прямое нарушение закона о сохранении энергии. И хотя постоянный магнит существует реально и его магнитное поле действительно не уменьшается при совершении работы, признать этот факт никто не решается.

        2.     Достаточно сильные постоянные магниты были изобретены сравнительно недавно. А способ концентрации магнитного потока, ещё позже. Но без концентрации источника энергии, электростанция не может получиться достаточно компактной, что является одним из основных условий практичности электростанции.

        3.    Природа постоянного магнита описана учёными не правильно. В учебниках нам объясняли, что ферромагнетики не могут стать магнитами, поскольку домены, носители магнитного заряда, расположены в ферромагнетиках хаотично. И их поля  нивелируют друг друга. (Рис.1.)

 

Рис. 1

Однако это утверждение неверно.

Если взять энное количество прямоугольных магнитов и соединить их разноимёнными полюсами, то в результате получим замкнутый круг. Рис.2

 

Рис. 2

 

Рис.3

 

Точно также ведут себя и домены, которые по своей сути  являются элементарными магнитами. Рис.3

Причём домены пытаются сжаться в минимальное кольцо, что бы занять наименьшее энергетическое положение.

Магнитная энергия заключена в это кольцо, и наружу вырваться не может. Это явление используют для защиты механических часов от магнитного поля. Механизм элементарно помещают внутрь железного кольца, которое является магнитным проводником, и магнитное поле двигаясь по пути наименьшего сопротивления, обходит механизм часов вокруг не проникая внутрь железного кольца.

Чтобы получить постоянный магнит, необходимо кольца доменов разорвать, сориентировать  параллельно и закрепить.

Что бы удостовериться в том, что постоянный магнит обладает энергией достаточно поднести железный предмет к современному магниту из редкоземельных материалов.

Сила, с которой предмет притянется к магниту, развеет все сомнения.

Но энергию постоянного магнита необходимо преобразовать в иную, более привычную и изученную. Например, в механическую.

Это можно сделать лишь, создав электромагнитный двигатель, у которого, за счёт мощных постоянных магнитов, КПД будет значительно превышать 100%.

Конечно, двигатель с КПД больше 100% противоречит закону о сохранении энергии. Но этот закон гласит, что подобное невозможно лишь в замкнутой системе. То есть там, где нет внешнего источника энергии. В данной же конструкции внешним источником энергии служит постоянный магнит.

Рис.4

 

Если взять постоянный магнит в виде кольца и удалить некоторую часть его, получится подковообразный магнит с двумя полюсами. Между этими полюсами поместить якорь электродвигателя с электропроводящей обмоткой. Обмотка состоит из ряда катушек размеры, которых соответствуют размеру зазора между полюсами. Если по катушке пропустить постоянный электроток, то в катушке возникнет электромагнитное поле, которое заменит недостающее звено постоянного магнита и замкнёт собою кольцо магнитного поля постоянного магнита. А катушка притянется к магниту. Но если направление тока в катушке поменять, то  катушка оттолкнётся от магнита.

Разместив на статоре ряд подковообразных магнитов, а на якоре ряд электромагнитных катушек, получим электромагнитный двигатель. Рис.5.

 

Рис.5

Похожие двигатели широко используются в промышленности. Но не один из них не имеет КПД больше 100%. Почему? Теперь уже дело в неправильной трактовке природы как магнитного и электромагнитного поля, так и электрического тока.

Учёные утверждают, что магнитное поле сплошное. Однако это физически невозможно.

Любая материя состоит из атомов, и даже сами атомы из элементарных частиц. Нет ничего сплошного. Мир вокруг нас дискретный.

Постоянный магнит состоит из доменов. Из групп атомов. По своей сути, это уже кристаллы. А из чего же состоит магнитное поле? Из силовых линий. Их легко обнаружить с помощью листа бумаги и железных опилок. Энергия магнита заключена в силовых линиях. Вся беда в том, что никаких полей не существует. Но учённые верят в поля и совершенно не признают силовые линии. Хотя и пользуются ими для объяснения некоторых физических явлений.

И хотя никто не знает, что такое энергия, и каким образом она держится в силовой линии? Что из себя представляет сама  силовая линия, и какова её природа, мы, обязаны использовать это природное явление для своих нужд, оставив  поиск ответов будущим поколениям.

Итак, магнитное поле, это пучок силовых линий. Предположительно каждый домен на поверхности магнитного полюса, содержит одну силовую линию. Но силовая линия должна содержать ещё одну характеристику, толщину. Толщина силовой линии зависит от количества доменов выстроенных в один ряд. Словно ручейки воды сливаясь, образуют большую реку. И чем длиннее постоянный магнит, чем толще силовые линии на его полюсах, а значит и магнитное поле на его полюсах.

Но и электромагнитное поле должно иметь подобную природу. Однако доменов там нет.

Отчего же может зависеть количество силовых линий и их толщина в катушке намотанной проводником электрического тока? Наверняка, количество от напряжения,  а толщина от силы тока.

Ведь известно, что по тонкому проводнику можно пропустить электроток практически любого напряжения, если сила тока будет мала. Всё просто. Много тонких линий можно разместить в проводнике, а вот много толстых там не помещаются. Отсюда и падение напряжения при протекании через проводник электротока большой силы. Лишние силовые линии просто выталкиваются из проводника.

Итак, выясняется, чтобы замкнуть магнитное кольцо электромагнитной катушкой, требуется подать на катушку электроток высокого напряжения и малой силы.

К сожалению, пока нет методик подсчёта силовых линий постоянного магнита в зависимости от индукции магнитного поля и количество силовых линий электромагнита в зависимости от напряжения электротока протекающего по этой катушке. Поэтому  приходится устанавливать величину напряжения индивидуально для каждой конструкции двигателя и подбирать экспериментально.

Наилучшим показателем для двигателя по мощности и экономичности будет момент, когда силовые линии и статора и якоря совпадут как по количеству, так и по толщине. Если силовые линии якоря будут тоньше силовых линий статора, КПД такого двигателя возрастёт, однако мощность уменьшится.

Но из за большой индукции магнитного поля статора, применение классического, железосодержащего якоря невозможно. Якорь просто намагнитится под действием магнитного поля статора в местах против магнитных полюсов до насыщения, и чтобы перемагнитить его потребуется электроток большой мощности. Именно поэтому в классических электродвигателях, магнитное поле статора значительно слабее магнитного поля якоря.

Якорь данного электродвигателя должен быть не только немагнитным, но и диэлектрическим.

Причина этому, большие вихревые токи при движении проводников в сильном магнитном поле. Материалом для якоря может служить текстолит или стеклотекстолит.

Главным, в конструкции данного двигателя является концентрация магнитного потока постоянных магнитов. Для этого, к магнитному полюсу из материала с максимальной степенью магнитного насыщения, например «Пермендюр»,  присоединяются постоянные магниты с пяти сторон одноимёнными полюсами. Шестая грань обращена к якорю, куда и выходит концентрированный магнитный поток. Рис.6.

 

Рис.6

Изобретение данного концентратора в основном и способствовало созданию электромагнитного двигателя с КПД больше 100%.Ведь любой энергоноситель необходимо сконцентрировать. Воду в водохранилище с помощью огромной плотины, пар в турбине, повышая температуру и давление, энергию атома, обогащая урановое топливо. Только та энергия которую есть возможность сконцентрировать с большой плотностью в относительно небольших объёмах, способна служить альтернативой классическим видам энергии.                                                                                                                                            

Но  магнитное поле увеличивается только за счёт увеличения количества силовых магнитных линий. Поэтому в двигателе площадь магнитных полюсов желательно уменьшить, чтобы напряжение в обмотке якоря было меньше, а количество полюсов можно увеличить. Рис7.

Рис.7

 

 

Конечно, при увеличении количества полюсов ,потребляемый ток тоже будет расти. Но если двигатель будет потреблять даже 10 КВт. электроэнергии , а его мощность составит 20 КВт. это будет выгодно.

Правда, дешёвым такой двигатель не назовёшь. И редкоземельные магниты, и магнитные полюса из сплава «Пермендюр», достаточно дороги.

Но эти материалы могут служить десятки лет. И обязательно себя окупят. В данном двигателе изнашиваются только подшипники, контактные кольца и щётки контактных колец. Но эти комплектующие сравнительно не дороги и применяются в обычных электродвигателях много лет.

Применение постоянных магнитов в качестве источника энергии ограничивает мощность двигателя. С их помощью и помощью сплава «Пермендюр» возможно получение магнитных полей всего до 2,5 Тл. И совокупную мощность до 100КВт. Но если применить в качестве источника магнитного поля сверхпроводящий магнит, мощность можно резко увеличить и уже говорить о нескольких мегаваттах.

Постоянный магнит, или постоянное магнитное поле сверхпроводящего магнита, уникальный источник энергии. Без топливный, компактный, экологически безвредный. Он отвечает всем требованиям, предъявляемым к источникам энергии как традиционным, так и альтернативным. И достаточно лишь соединить такой двигатель с самым обычным генератором электротока, и добавить пару аккумуляторов, как  мы получим  автономную электростанцию, которая будет вырабатывать электроэнергию круглосуточно и круглогодично, не взирая ни на погоду, ни на географическое положение.

Конечно, в теории кажется всё очень просто. Сконцентрировали магнитный поток. Замкнули полюса искусственным магнитным полем и всё. Но это в теории. На практике всё гораздо сложнее.

 

Предположим, каждый домен постоянного магнита содержит одну силовую линию. По крайней мере, это логично. А размер домена всего 4 микрона. Значит, на один квадратный сантиметр магнитного полюса, приходится примерно 25 000 силовых линий. Если предположить, что один вольт напряжения тоже даёт одну силовую линию, то не трудно понять, какое напряжение необходимо подать на одну катушку якоря. Теоретически это конечно возможно, но практически сделать очень сложно. Напряжение необходимо снижать. Либо увеличить размер домена. Теоретически это тоже возможно, но пока никто не пытался это сделать.

 

Можно также разделить катушку якоря на множество параллельных ветвей.

Профрезеровать в якоре максимально возможное число пазов и одну катушку уложить в один паз. А каждую катушку подключить параллельно. Тогда напряжённость электрических полей будет суммироваться, а не вычитаться как при последовательном подключении.

Но традиционными методами этого сделать не удастся. Альтернативный двигатель требует альтернативных решений.

Есть два решения этой проблемы.

Первый способ решение это создание многофазного ротора. Каждая секция должна быть отдельной фазой. И с помощью электроники подавать на контактные кольца переменное напряжение чередуя фазы. Ничего сложного в этом нет, хотя колец потребуется больше чем привычных три.

 

 

Второй способ коллекторный. Но тоже необычный. Коллекторов должно быть два. Один с положительным током, а второй с отрицательным.

 

В общем, нет ничего невозможного. Просто необходимо это делать на высоком профессиональном уровне. Конечно, сложно. Но ведь не сложнее термоядерной энергетики. Но зато безопасно и значительно дешевле.

 

Владимир Чернышов. Приморский край. e-mail—[email protected]

9 способов собрать собственный электродвигатель

В настоящее время электродвигатель можно найти в основе многих устройств. В результате вы можете построить дома практически все, от моторизованного сейфа или чердачной лестницы до гусеничного подъемника для резки труб, если у вас есть мотор под рукой. Но если нет, то всегда можно сделать. Мы собрали девять способов, как собрать собственный электродвигатель.

1. Бесщеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока — один из лучших вариантов. Как правило, он имеет более высокую скорость и крутящий момент, чем стандартные двигатели, и практически не теряет мощности, что делает его идеальным для проектов «сделай сам». Более того, бесщеточные двигатели производят минимальный шум, что делает их отличным вариантом для проектов домашней автоматизации. Узнайте, как создать его, в этом руководстве Hackster, а затем просмотрите демонстрацию на YouTube, чтобы получить дополнительную ясность в инструкциях по проекту.

2. Простой униполярный электродвигатель

Бесщеточный двигатель — это, безусловно, самодельный проект, на который стоит потратить время, но что, если время — это проблема?

В этом случае вы можете построить простой униполярный электродвигатель, как показано в этом руководстве. Для этого требуется небольшой магнит, одна удаленная батарея и провод. Процесс «сделай сам» еще более прост, так как вам нужно всего лишь намотать провод по спирали вокруг аккумулятора и создать точки контакта на каждом конце, чтобы он заработал. Посмотрите видео на YouTube выше, чтобы лучше понять, как все это работает.

3. Электродвигатель для алюминиевых банок

Вы ненавидите выбрасывать банки из-под газировки, но не знаете, как их использовать? Мы нашли для вас решение: электродвигатель на основе банки. Это устранит вашу проблему с мусором и принесет вам мощный электродвигатель. И вам не нужно много опыта, чтобы построить его; просто используйте видео YouTube выше для иллюстрации, и вы сможете сделать это легко.

4. Базовый электродвигатель с проводами и скрепками

Хотите еще один вариант упрощенного электродвигателя? Этот базовый двигатель отлично подходит. Он использует те же принципы, что и полностью собранный электродвигатель, но имеет гораздо упрощенную конструкцию, состоящую только из проводов, коробки и нескольких скрепок.

Начните с изготовления коробки. Вам нужно будет вырезать пары прямоугольных кусков пенопласта размером 7 на 4 дюйма, 1,8 х 6,8 дюйма и 1,8 х 1,8 дюйма. Как только они будут готовы, приклейте четыре меньших к одной из больших частей в перекрывающемся дизайне в каждом углу, а затем следуйте оставшейся части учебника Instructables, чтобы завершить настройку.

5. Электродвигатель с печатной платой

Нужен двигатель, который можно легко носить с собой? Может быть, это для проекта, ради которого вы должны путешествовать, или для небольшого гаджета, который вы делаете. Какими бы ни были ваши намерения, вы только что нашли идеальное. Двигатель на печатной плате, созданный в этом руководстве Hackaday, имеет микроразмеры для удобного использования и портативности. Он весит не более 1,5 грамма, имеет диаметр 16 мм и ротор диаметром 1,7 мм, напечатанный на 3D-принтере. Еще более увлекательным является то, что статор (неподвижная часть) напечатан на четырехслойной печатной плате.

Гений создал его для небольшого дрона, поэтому, если вы смотрите на проект роя, он подойдет идеально. Вы заинтересованы в создании собственного дрона? Посмотрите на эти самодельные беспилотники, похожие на украинские «Черные шершни».

6. Электромотор своими руками из электронных отходов

Кризис электронных отходов становится все больше с каждым днем, и теперь они составляют 2% мусора, найденного на американских свалках. Хотя это может показаться не таким уж большим, этот небольшой процент соответствует колоссальным 70% всех токсичных отходов, собираемых в стране. Вот почему вы должны стремиться использовать любую возможность, чтобы предотвратить попадание еще одной электронной части в мусорное ведро.

Соберите самодельный двигатель на основе электронных отходов, который поможет вам заставить часть ваших электронных отходов работать. Для этого проекта вам понадобится станок с ЧПУ, старый принтер, четыре реактора люминесцентных ламп, два подшипника, паяльная станция, три индуктора, медная лента и это руководство Instructables.

7. Электродвигатель на солнечной энергии

У вас нет электронных отходов, которые можно было бы повторно использовать для проекта «сделай сам», но вы все еще хотите создать его, сохраняя при этом экологичность? Попробуйте сделать электродвигатель на солнечной энергии. Это звучит технически и пугающе, но это довольно просто. Плюс, это руководство Instructables подробно описывает процесс. Кроме того, для этого требуется всего несколько компонентов: спиннер и катушка, три диска с неодимовыми магнитами, провода, две мини-солнечные панели и геркон.

8. Микроваттный импульсный двигатель

Вы когда-нибудь посещали старомодную телефонную станцию? Реле от одного были использованы для медных катушек в этом микроваттном импульсном двигателе, но вы можете использовать катушки от любого другого устройства. Помимо эффективности в выполнении работы, лучшая часть этого микроваттного импульсного двигателя заключается в том, что он может работать даже от картофеля или соленой воды! Вы также можете использовать обычную литиевую батарею и солнечную батарею, если вы склонны к устойчивости, или электролитический конденсатор в режиме мотор-генератор.

Все эти методы основаны на использовании геркона, но также можно построить двигатель с двухтранзисторной схемой. В любом случае, это простой и забавный проект, который можно попробовать с вашими маленькими фанатами науки или друзьями. Узнайте, как это сделать, в этом проекте Hackday. Возможно, вам также будет интересно попробовать эти сложные, но потрясающие проекты «Сделай сам», чтобы пробудить творческий потенциал вашего ребенка вместе с вашими юными любителями науки.

9. Электродвигатель, изготовленный из МДФ и магнита динамика

У вас быстро приближается крайний срок научного проекта, но вы застряли в тумане творчества, поэтому вы до сих пор не знаете, что построить? Будь то работа или учеба, меньше стресса, потому что электродвигатель, изготовленный из МДФ, гарантированно впечатлит даже самых скупых судей. Даже лучше , у него довольно простая сборка, так что вы тоже не будете тратить на него все свои дни. Узнайте, как его построить, в руководстве Instructables.

Сборка электродвигателя своими руками: последние мысли

Двигатели весело собирать. И они также очень практичны, а это означает, что вы можете сделать их большое количество и держать их наготове для любого проекта, который может появиться на вашем радаре. Мы исследовали и собрали множество способов изготовления электродвигателя, чтобы у вас был один тип для каждой возможности.

Например, униполярный электродвигатель может пригодиться, когда вы находитесь на улице и вам нужен быстрый двигатель, а микроваттный импульсный двигатель будет отличной альтернативой, когда у вас нет энергии. Получайте удовольствие от сборки или настройки любого из девяти проектов электродвигателей, представленных выше.

5 Альтернативные архитектуры двигателей — чем заменить двигатель внутреннего сгорания

Группа разработчиков мультимедийных платформ

С самых первых дней автомобилестроения в конце 19 века доминирующей силовой установкой был поршневой двигатель с искровым зажиганием, за которым последовал цикл Отто. дизельным двигателем с воспламенением от сжатия. Эти двигатели все еще находятся в стадии разработки, и в ближайшие несколько лет их топливная экономичность значительно улучшится благодаря прямому впрыску, турбонаддуву и, в дальнейшем, воспламенению от сжатия с однородным зарядом (HCCI). Однако все эти двигатели имеют одинаковую архитектуру поршень-шатун-коленвал. По мере того, как инженеры стремятся к еще большей эффективности, исследуются новые архитектуры и пересматриваются старые менее успешные типы.

Команда разработчиков медиаплатформ

1 из 5

Stirling

Каждая из обсуждаемых здесь альтернативных архитектур двигателей имеет одну важную общую черту со стандартными поршневыми двигателями, которые доминировали в автомобилестроении более века: топливо сгорает внутри. камера для преобразования химической энергии в механическую для движения. Однако для этого необходимо подавать воздух и топливо в камеру сгорания, а выхлопные газы выводить из нее, что усложняет работу и снижает эффективность.

В 1816 году шотландский изобретатель Роберт Стирлинг задумал двигатель замкнутого цикла, в котором рабочая жидкость (в данном случае воздух) остается внутри устройства. Источником тепла, которым может быть что угодно, включая горение, является внешний по отношению к двигателю. Подобно Ecomotors OPOC и Scuderi, пары поршней работают вместе, чтобы обеспечить полный цикл. Воздух в одной камере нагревается за счет теплопередачи через стенку цилиндра, отталкивающего поршень вытеснителя, который связан со вторым силовым поршнем в расширительной камере. Поскольку нагретый воздух продолжает расширяться, он смещает силовой поршень, который приводит в движение коленчатый вал, создающий крутящий момент. По мере охлаждения воздуха оба поршня возвращаются в исходное положение, и процесс повторяется.

До недавнего времени двигатели Стирлинга в основном использовались для стационарных применений — отчасти потому, что они не подходили для типичных переходных режимов, когда отдаваемая мощность значительно менялась с течением времени. Тем не менее, новые конфигурации и возможность использовать альтернативные виды топлива возродили интерес, особенно для приложений, увеличивающих запас хода, где выгодны работа с постоянной скоростью и низкий уровень шума (из-за непрерывного внешнего сгорания).

Группа разработчиков медиаплатформ

2 из 5

alt_engines_02

Архитектура с оппозитными цилиндрами (OPOC) недавно привлекла значительное внимание с появлением новой компании под названием Ecomotors. В состав Ecomotors входят многочисленные ветераны автомобильной промышленности и инженеры, в том числе Дон Ранкл из General Motors и Питер Хофбауэр, ранее работавший в Volkswagen.

Основным заявленным преимуществом архитектуры OPOC является высокая удельная мощность и повышение эффективности использования топлива на 50 процентов по сравнению с существующими двигателями с искровым зажиганием. Компания «Экомоторс» разработала модульную конфигурацию, в которой каждый модуль состоит из двух цилиндров. Внутри каждого цилиндра находятся два поршня, которые связаны с общим коленчатым валом. Пары поршней колеблются вперед и назад с общей камерой сгорания между ними. Двигатель OPOC работает по двухтактному циклу, при этом каждый поршень открывает только впускные или выпускные каналы, что позволяет лучше управлять тем, какие порты открыты, путем синхронизации каждого поршня.

Хофбауэр объясняет, что использование двух поршней на цилиндр позволяет поршням перемещаться только на половину расстояния при одинаковой степени сжатия, так что двигатель может работать в два раза быстрее. Как и многие из этих альтернативных архитектур, двигатель OPOC может работать на различных видах топлива, включая бензин, дизельное топливо и биотопливо. Модули из двух цилиндров каждый могут быть соединены вместе, обеспечивая столько мощности, сколько необходимо для данного применения, а муфты с электронным управлением позволяют отключать отдельные модули для снижения расхода топлива при небольших нагрузках.

Команда разработчиков медиаплатформ

3 из 5

Scuderi

Уже более века практически все двигатели, которые мы использовали, работали либо на двух-, либо на четырехтактном дизельном цикле или цикле Отто с полным сгоранием. цикл, происходящий в пределах любого количества одиночных цилиндров. Каждый цилиндр будет иметь впуск, сжатие, мощность и выхлоп. Идея разделенного цикла, в котором один цилиндр отвечает за впуск и сжатие, а второй отвечает за мощность и выпуск, восходит как минимум к концу 19 века.века, но еще никому не удавалось добиться в этом большого успеха.

Группа Scuderi надеется изменить это с помощью конструкции с разделенным циклом, которую она разрабатывала в течение последних нескольких лет. Каждый модуль двигателя состоит из двух цилиндров и поршней, соединенных между собой коленчатым валом и перепускным каналом высокого давления. Поскольку в первый цилиндр нагнетается только воздух, он имеет степень сжатия 75:1. Выпускной клапан первого цилиндра выпускает воздух под высоким давлением в перепускной канал, где происходит некоторое охлаждение.

Когда впускное отверстие второго цилиндра открывается, когда этот поршень приближается к верхней точке своего хода, воздух под высоким давлением устремляется из кроссовера. После закрытия клапана впрыскивается топливо и воспламеняется примерно на 15 градусов после верхней мертвой точки. Это время гарантирует, что воздух не подвергается повторному сжатию, что повышает общую термодинамическую эффективность. Scuderi утверждает, что безнаддувная версия ее двигателя может развивать мощность до 135 л.с. на литр, что обеспечивает гораздо лучшую удельную мощность и меньший расход топлива, чем у обычных двигателей. Воздушно-гибридная версия с аккумулятором высокого давления, который заряжается во время движения автомобиля накатом, может повысить эффективность еще на 50 процентов. Концепция Scuderi совместима с искровым зажиганием на бензине и других видах топлива или с воспламенением от сжатия на дизельном топливе. Первый работающий двигатель Scuderi начал испытываться на динамометрическом стенде в середине 2009 года., и компания надеется заключить производственную сделку с автопроизводителем в течение пяти лет.

Команда разработчиков медиаплатформ

4 из 5

Свободнопоршневой

Свободнопоршневой двигатель имеет некоторое сходство с OPOC, но обычно использует только два поршня на модуль. Поршни прикреплены к каждому концу твердого шатуна и колеблются взад и вперед в цилиндре, поочередно запуская каждый поршень в двухтактном цикле. Свободнопоршневые двигатели имеют меньшее трение, чем традиционные поршневые двигатели с коленчатым валом, в результате меньшего вращательного движения. Свободнопоршневой двигатель может достигать термодинамического КПД до 50 процентов, что примерно вдвое превышает КПД обычного бензинового двигателя. Однако то же самое отсутствие вращательного движения делает эту конструкцию проблематичной для использования в качестве двигательной установки.

Одной из архитектурных конфигураций свободнопоршневого двигателя, которая может оказаться полезной в будущем, является использование его в качестве генератора для электромобиля с увеличенным запасом хода. Медные обмотки вокруг центральной секции цилиндра можно было комбинировать с магнитами на шатуне для выработки электроэнергии, которая использовалась бы для зарядки аккумулятора. Компактный размер двигателя и почти полное отсутствие вибраций делают его жизнеспособной альтернативой для этих автомобилей с электрическим приводом.

Группа разработчиков медиаплатформ

5 из 5

Ванкеля

Роторная конструкция двигателя Феликса Ванкеля не совсем новая архитектура двигателя, она использовалась в различных серийных автомобилях с тех пор, как он создал первый работающий прототип в 1957 году. Как и некоторые другие архитектуры, обсуждаемые здесь, Преимущество Ванкеля в очень высокой удельной мощности. Нынешний 1,3-литровый безнаддувный двухроторный двигатель, используемый Mazda в спортивном автомобиле RX-8, выдает 238 л. с. К сожалению, у Ванкелей были проблемы с высоким расходом топлива и масла, что ограничивало их использование в последние десятилетия.

Однако некоторые современные разработки сделали возрождение Ванкеля вполне возможным. Новые процессы механической обработки могут значительно улучшить качество поверхности стенок камеры, а новые материалы уплотнений могут снизить расход масла и повысить срок службы. Добавление непосредственного впрыска топлива будет способствовать снижению расхода топлива и выбросов за счет предотвращения вытекания несгоревшего топлива через отверстия при проносе ротора.

Появление электромобилей с увеличенным запасом хода (ER-EV), таких как Chevrolet Volt, внезапно стало, казалось бы, идеальным приложением для Ванкельса. Поскольку двигатель в этих транспортных средствах используется только для привода генератора, его можно оптимизировать для работы на определенных фиксированных скоростях, а не для работы в переходном режиме. Компактные размеры также упрощают установку в транспортном средстве этого типа, а работа без вибраций обеспечивает бесперебойную работу без подзарядки.