Поддадим пару!

Транспорт завтрашнего дня. Каким он будет?

Одним из наиболее значимых открытий, имевших глобальные последствия для всей последующей истории человечества, было, несомненно, изобретение колеса. Довольно непросто представить современную цивилизацию без сего незамысловатого устройства. Однако, если без колеса мы бы ещё как-то могли прожить, то без транспорта современная цивилизация просто теряет свою суть. Транспорт – то, что позволяет человеку переступить ограничения своей естественной мобильности и поднять её фактически до планетарного, а в перспективе, и межпланетного, уровня. История развития механических транспортных средств – от первобытной ручной тележки до современного авиалайнера – весьма динамична и насыщена. Данная статья посвящена лишь некоторым из наиболее интересных достижений в сфере средств передвижения последнего времени – от новшеств в конструкции "обычных" авто до атомных ракетных двигателей и сверхмощных паровых моторов принципиально нового строения.

Итак, изобретение первое: паровой реактивный двигатель Алана Бёрнса.
Водный транспорт входит в зону больших перемен. Австралийский инженер Алан Бёрнс (Alan Burns) предложил концепцию нового мощного двигателя принципиально нового
 строения, использующего для создания тяги горячий пар. Двигатель Бёрнса в отличие от современных винтовых моторов лишен каких-либо подвижных деталей, включая сам винт, и использует реактивный механизм передвижения. Ожидается, что по мощности и удобству эксплуатации он может значительно превзойти современные моторы.

На ранних этапах разработок агрегат в честь своего изобретателя носил название Burns Jet Drive (Реактивный двигатель Бёрнса). 17 августа 2000 была создана компания Pursuit Dynamics Ltd., равноправными совладельцами которой были Бёрнс и компания.

Двигатель, который новые разработчики окрестили Pursuit Marine Drive (что-то вроде "Морской гоночный мотор"), имеет довольно необычную конструкцию. В общих чертах принцип создания тяги заключается в следующем: горячий пар, подаваемый в специальную камеру в задней части конструкции, быстро остывает, взрывообразно сжимается и создаёт отрицательное давление. Вода стремится заполнить образовавшееся пространство, устремляется в камеру, параллельно втягивая через специальное отверстие атмосферный воздух (показано, что добавление в воду пузырьков воздуха усиливает эффект конденсации пара), а далее, проходя через камеру,  устремляется через сопло наружу, создавая реактивную тягу и сообщая движение всей конструкции.

Пар для двигателя создается в небольшом котле, который в качестве топлива может использовать бензин или дизтопливо. Более того, в случае использования в качестве дополнительного на кораблях с обычными двигателями, он может использовать для получения пара избыточное тепло последних.

Рабочие показатели этой специфичной конструкции просто впечатляют. На испытаниях, проведенных в конце января, прототип двигателя длиной всего 20 см развивал мощность около 30 лошадиных сил (22 киловатта), что вполне достаточно для того, чтобы привести в движение небольшую моторную лодку. Однако разработчики утверждают, что данная величина – лишь начало, и полагают, что мощность данной конструкции может достичь цифры в 300 лошадиных сил.

Пока широкая общественность смогла наблюдать лишь вышеупомянутую демонстрацию и ознакомиться с компьютерной моделью устройства, поскольку компания удерживает в тайне более конкретные детали до момента получения официального патента на разработку. Так, по крайней мере заявил глава технического отдела компании Майк Тоддман (Mike Todman), ранее главный инженер отдела разработок морских двигателей компании Роллс Ройс.

Кроме упомянутых, новый двигатель обладает ещё и целым рядом других весьма положительных свойств. Так, в частности, для получения пара пригодна также и морская вода. Отсутствие винтов и иных двигающихся частей и общая относительная простота строения должны способствовать невысокой себестоимости производства. Вода, покидающая сопло, лишь на 3-4 градуса теплее, чем на входе, а отсутствие винтов, опасных для животных, а также масла для смазки, загрязняющего воду, делают новый мотор намного более экологически безопасным. Опыты показали, что двигатель обладает достаточной мощностью и с легкостью справляется с попаданием внутрь водорослей - более того, он без видимых трудностей продолжает функционировать и при наличии в воде значительных количеств жира и иного мусора, например картона. Твердят, что работает очень тихо. Кроме непосредственного предназначения, также было выдвинуто предложение использовать его в качестве насоса для перекачки воды, нефти или стоков и даже в качестве гомогенизатора в пищевой промышленности. Он также может быть использован для растворения в продуваемой жидкости газов, иных жидкостей или измельчённых твердых материалов, качественного перемешивания жидкостей или их нагревания.

Пока Pursuit Dynamics заняты дальнейшими конструкторскими изысканиями и оформлением патентов. По словам представителей компании, до момента создания функционального прототипа необходимо проделать ещё "весьма значительный объём работ", однако также известно, что Pursuit Dynamics планирует появление своего изобретения на рынке в период от 12 до 24 месяцев.

Компания заявила, что не намерена заниматься развитием проекта  самостоятельно, и сейчас ищет партнеров для ведения дальнейших совместных исследований и продвижения проекта на рынок.

Новый двигатель должен прийти на смену обычным винтовым моторам и, в принципе, может быть использован во всех видах водного транспорта, хотя сейчас компания ориентирована преимущественно на рынок легких судов и средств отдыха на воде. По некоторым подсчетам, данный сегмент мирового рынка оценивается примерно в 4,5 миллиарда фунтов стерлингов.

Вот такой необычный двигатель придумал австралийский инженер. Однако, от момента, когда широкий потребитель ступит на палубу судна, движимого мотором Бёрнса, нас отделяют по крайней мере несколько лет. А вот усовершенствования, о которых следующий раздел, намного ближе и доступней, по крайней мере, для достаточно зажиточных граждан. Речь пойдет об авто и не только, готовых появиться на дорогах в ближайшее время.

Итак, кратко о некоторых новациях в мире авто:

Англичане снабдили свой новый Сааб версии 9-3, системой навигации, способной перепрограммировать заданный маршрут в ответ на появление заторов на пути. Принадлежит сиё изобретение организации под названием Traffic Message Channel, собравшей под своим крылом целую группу служб обработки информации – интернет провайдеров, радио и других организаций, а также машиностроителей. Система производит сбор и обработку данных о пробках на дорогах и передаёт результаты в виде цифрового радиосигнала, воспринимаемого навигационной системой Сааба. Соответственно, если на пути обнаружен затор, бортовой компьютер производит поиск объездного пути и предлагает его водителю. На сегодня система реализована лишь в Лондоне.

Немного о другом. Электромоторы становятся всё более обыденными в наше время. Пример тому – японский гибридный минивен под названием Toyota Estima. Японцы в добавку к бензиновому оснастили новое авто двумя электродвигателями. Один вместе с бензомотором  приводит в движение переднюю ось, а второй при необходимости может придавать авто дополнительной мощности, подключая задний мост. По словам инженеров, наличие отдельного заднего мотора позволяет значительно видоизменить систему контроля над распределением тяги на колёса и избавиться от значительного количества датчиков.

И ещё одна новинка на колёсах. Однозначное название данному средству передвижения дать сложно. Dodge Tomahawk компании DaimlerChrysler, не смотря на то, что определяется как мотоцикл, заслуживает скорее звания устройства отправки на тот свет. Посудите сами:  объём 10-цилиндрового двигателя этого агрегата составляет 8,3 литра, а мощность 500 лошадиных сил, и всё это при весе в 680 кг. Разгон от старта до 96,5 км/час занимает всего 2,5 секунды. Максимальная же скорость составляет что-то около 640 км в час, однако однозначно не была определена. Для того, чтобы "удержать" столь мощный мотор, создатели Tomahawk оснастили его четырьмя колёсами, каждое с независимой подвеской. На рынке этот монстр может появиться однозначно только после лета и весьма небольшой партией. Ориентировочная цена – около 250 тыс. долл. 

Ну, и напоследок, о глобальном. Человечество уже давно стремится вырваться за пределы Земли в межпланетное пространство. Однако до сих пор все "вылазки" ограничиваются лишь орбитой да Луной, путешествие же даже до ближайшей после Луны планеты – Марса, даже при оптимальном взаиморасположении планет (которое, к стати, ожидается в текущем году) – займет по крайней мере до шести месяцев. (Напомню, что согласно расчетам бельгийского астронома и математика Джена Мееуса, 27 августа 2003 года Красная планета будет находиться в менее, чем 56 миллионах километров от Земли – на расстоянии, кратчайшем за всю сознательную историю человечества).

И вот теперь мощности обычных ракетоносителей становится недостаточно. Практически, согласно расчетам Билла Эмриха (Bill Emrich), главы исследовательской группы из Центра по космическим полётам Маршалла (Marshall Space Flight Center) в Хантсвилле, США, атомная реакция способна создать тягу, в 300 раз превышающую аналогичные показатели любых используемых сегодня ракет, и при этом иметь на порядок меньший вес.

Всё, что для этого необходимо, это создать на борту условия для протекания атомной реакции, и использовать некоторую часть выделяющейся энергии для получения тяги. Одним из возможных вариантов достижения цели может быть реакция взаимодействия атомов дейтерия и трития, разогретых до температуры в 100 миллионов Кельвинов. При этом атомы ионизируются, а их ядра сливаются, испуская нейтроны. Для того, чтобы "удержать" данную систему, необходимо магнитное поле значительной силы, поддержание которого достаточно непросто. Однако главная проблема - в другом, а именно что 100 миллионов К недостаточно для создания тяги, поскольку при этом образуются нейтроны, частицы с нулевым зарядом, которые не могут быть направлены магнитным полем в сопло, поскольку это возможно лишь для заряженных частиц.

Поэтому Эмрих предложил несколько иной вариант, а именно нагреть плазму до 600 миллионов градусов с помощью коротковолнового излучения, что должно вызвать выделение не нейтронов, а альфа-частиц, положительно заряженных ядер атома гелия. Эмрих утверждает, что это возможно и что ему удалось добиться описанного процесса на уменьшенной модели аппарата.

Исследователь полагает, что если удастся получить полный контроль над указанным процессом и добиться безопасности для экипажа, не исключено, что ракетоносители с атомными двигателями могут появиться уже через каких-нибудь двадцать лет.

Как видим, прогресс не стоит на месте. Описанные разработки – лишь небольшая часть современных разработок в области транспортных технологий. Будут ли описанные модели и устройства в обозримом будущем  внедрены в массовое производство, предлагаю обсудить в форуме.