Паровой двигатель на автомобиле

Паровой двигатель на автомобиле.

В последнее время многие изобретатели вновь задумались об использовании паровой машины в средствах передвижения. В автомобиле возможно применение нескольких вариантов паросиловых установок: с прямоточным парогенератором непосредственного факельного обогрева, с внутрицилиндровым парообразованием при непосредственном факельном обогреве, с тепловыми аккумуляторами вместо факельного обогрева и комбинированных.

Авторы предлагают свою схему автомобильной  силовой установки с использованием горюче-паровой машины и теплового  аккумулятора в качестве парогенератора.

Гидравлическая  турбина,История развития паровых турбин,паровая машина,паровая турбина, генераторы, альтернативная энергия

Установка состоит из двигателя (двухблочной  прямоточной паровой машины); так  называемого пускового блока, включающего  один цилиндр с отдельным золотником и отдельным выхлопным патрубком. Другой блок, условно названный силовым, имеет два цилиндра, в которых  происходит двукратное расширение пара. Золотник здесь подает пар в цилиндр  высокого давления, а подача пара в  цилиндр низкого давления регулируется поршнем цилиндра высокого давления. Выхлопные патрубки пускового и силового блоков объединены в общий коллектор, направляющий пар в кран-распределитель.

Имеется также прямоточный парогенератор  со змеевиком, который размещен в  контейнере, заполненном твердым  или фазопереходным теплоаккумулирующим веществом, и охватывается снаружи обогревательной камерой. 

Принцип действия парового двигателя 
Схема работает следующим образом. Поворотом ключа в замке зажигания подключается питание от электрического аккумулятора от первого, второго и третьего электродвигателей.

Первый двигатель приводит в  действие воздуходувку, которая прокачивает  наружный воздух через радиатор и  подает его по воздуховоду в смеситель-горелку.

Одновременно второй электродвигатель приводит в действие топливный насос, который подает конденсат из бака через змеевик подогревателя  в корпусе водоотделителя и подогреватель  в составе экономайзера в змеевик  парогенератора. Образовавшийся в парогенераторе перегретый пар направляется в паровую  машину через дроссельный клапан.

На момент пуска доступ пара в  цилиндры паровой машины закрыт либо дроссельным клапаном, либо золотниками, которые управляются кулисным механизмом. Переводя его рычаг в направлении нужного движения и открывая дроссельный клапан, водитель запускает в действие паровую машину. При этом пар попадает вначале либо в пусковой цилиндр через золотник пускового блока, либо в цилиндр высокого давления силового блока паровой машины через золотник силового блока – в зависимости от того, какой из них остался в открытом положении в момент предыдущей остановки.

Отработанный пар через общий  выхлопной коллектор подается на вход крана-распределителя, который  делит его поток на две неравные части. Меньшая направляется в паровое сопло смесителя-горелки, смешивается в нем с воздухом, поданным воздуходувкой, и воспламеняется свечой зажигания. Возникший факел обогревает контейнер. Далее несколько остывшие продукты сгорания по газоходу попадают в корпус водоотделителя, где из них конденсируется вода и стекает в водяной бак. Остатки газа выбрасываются в атмосферу.

Большая часть отработанного пара направляется краном-распределителем  в турбину, которая вращает ротор  электрогенератора. После турбины  пар идет в сопловой конденсатор, а из него – в радиатор, где охлаждается, отдавая тепло воздуху, и стекает  в водяной бак.

В 50-е в СССР задумались над проблемой обеспечения транспортом  районов, в которых в то время  существовали некоторые трудности  с доставкой жидкого топлива. Был разработан паровой грузовик НАМИ-012, который развивал скорость 45 км в час, брал в кузов 6 тонн груза  и имел запас хода до 80 км на одной  заправке, а позже и полноприводный паровой тягач НАМИ-018, который использовался для вывоза брёвен на лесозаготовках. Эти грузовики могли запросто работать на дровах, угле или торфе.

советский паровой  грузовик НАМИ-012

Как пользоваться паромобилем? 
Паровая машина может быть напрямую соединена с приводной трансмиссией автомобиля, и в этом случае с началом ее работы начинается и движение автомобиля. Однако по практическим соображениям паровой автомобиль все таки следует оснащать механизмом сцепления. В частности, он необходим при буксировке и различных проверочных манипуляциях.

Во время движения водитель в  зависимости от обстановки меняет скорость, регулируя мощность паровой машины. Это производится либо качественно –  дросселированием пара с помощью клапана, либо количественно – изменением момента отсечки подачи пара с помощью кулисного механизма. Практически водителю удобнее пользоваться дроссельным клапаном как аналогом педали газа, но экономичнее – кулисным механизмом.

При кратковременных остановках (перед  светофором) водитель тормозит и прекращает работу машины с помощью кулисного  механизма. При более длительных остановках он отключает также электросхему, что прекращает работу топливного насоса и воздуходувки.

Применение теплового аккумулятора и трехцилиндровой паровой машины со сдвигом фаз парораспределения  на 120° обеспечивает немедленный  запуск установки как после кратковременной, так и после длительной остановки.

Поддержание массы теплового аккумулятора в оптимальном температурном  режиме производится специальным автоматом, который с помощью термопары  отслеживает температуру этого  аккумулятора. По достижении нижнего  предела температуры он переводит  кран-распределитель в режим увеличенной  подачи пара в смеситель-горелку. По достижении верхнего температурного предела  автомат оставляет горелку в  дежурном режиме работы с малым расходом пара.  
 

Автомобили, приводимые в движение паровым двигателем, канули в Лету около столетия назад. Сегодня мы помним паровые машины как громоздкие, неуклюжие и медленные аппараты. Тем удивительнее, что рекорд скорости для автомобилей на пару составлял  весьма солидные 204 км/ч – не каждое современное авто может разогнаться  до таких скоростей. Указанный рекорд продержался к этому моменту  более века, но нашлась команда  инженеров, поставившая перед собой  цель преодолеть установленную в 1906 году планку.  
 
 
Кто сказал, что машины на паровом двигателе не могут быстро ездить? Кто сказал, что это – технологии прошлого? Британские автомобилестроители опровергают это утверждение. Они создали машину на пару, которая разогналась до средней скорости 225,06 километров в час. 
 
Машины на паровом двигателе давно вышли из употребления, и сейчас остались разве что в музеях и в частных коллекциях. Но британские инженеры не смирились со смертью этой технологии, и создали автомобиль с паровым двигателем, который побил новый рекорд скорости для такой категории машин.

Преимущества  паровой машины 
Способность паровой машины к неограниченно длительной работе с перегрузкой и широкий диапазон регулирования мощности позволяют снизить ее установленную мощность в сравнении с ДВС, а также дать большое ускорение при движении с места (хорошую «приемистость»). Кроме того, при любых остановках автомобиля паровая машина, в отличие от ДВС (особенно дизельного), не работает.

В составе рассматриваемой установки  отсутствуют такие обязательные для ДВС механизмы и устройства, как коробка передач, стартер, воздушный  фильтр, глушитель, каталитический дожигатель, карбюратор, система турбонаддува, а система зажигания предельно упрощена, и ее единственная свеча не подвергается «забрасыванию». Не требуется антифриз, поскольку единственная используемая жидкость – спирт – не замерзает при земных климатических температурах. Нет никаких проблем с засорением жиклеров карбюратора, переобогащением топливной смеси, смесеобразованием, запуском в холодное время года. Проблема просачивания пара в картер машины решается выводом дренажной трубки в горелку.

Постоянно используемых органов управления паровым автомобилем всего три: рулевое колесо, дроссельный клапан (аналог педали газа) и рычаг кулисного  механизма, которым водитель пользуется при торможении (подача контрпара) и  перемене направления движения, причем последние два и даже все три  могут быть совмещены в виде наклоняющейся  вперед-назад рулевой колонки.

В заключение следует отметить, что  изготовление и эксплуатация парового автомобиля будут существенно дешевле, чем машины с ДВС за счет меньшей  цены топлива, более медленного износа двигателя, применения дешевых конструкционных  материалов и конструктивной простоты. Все эти обстоятельства одновременно повышают надежность установки в  целом.

Кроме того, водить паромобиль удобнее – за счет меньшего количества органов управления, бесшумности и отсутствия вибраций.