Как сделать двигатель на воде своими руками: пошаговая инструкция. Как разоряют и убивают изобретателей двигателей на воде Двигатель на воде своими руками
Мировые запасы воды на Земле неисчерпаемы. Мы лихорадочно ищем топливо будущего, а сами буквально купаемся в нем. Ведь чтобы пользоваться водой как топливом, надо придумать некое устройство, работающее на ней, а вернее, на ее составляющих водороде и кислороде. Из основ химии известны методы диссоциации (способы разложения) воды на водород и кислород – термическая, электрическая, под действием ионизирующих излучений, радиоволн и др.
Среди автомобилистов давно ходят рассказы о двигателях внутреннего сгорания, работающих на воде. В научно-популярной литературе периодически появляются сенсационные сообщения об успешных опытах по созданию двигателей на воде. Однако, проверить их достоверность очень трудно. Например, профессор Сапогин рассказывал, как его учитель профессор Г. В. Дудко в 1951 г. участвовал в испытаниях двигателя внутреннего сгорания, который представлял собой гибрид дизеля с карбюраторным двигателем. Для его запуска требовался всего стакан бензина, а потом зажигание отключалось, форсунками в камеры сгорания подавалась топливным насосом обыкновенная вода со специальными добавками, предварительно нагретая и сильно сжатая. Двигатель был установлен на лодке, и испытатели два дня плавали на ней по Азовскому морю, черпая вместо бензина воду из-за борта.
На вопрос, почему такие двигатели до сих пор не поставлены на серийное производство, профессор Сапогин обычно ответил журналисту: "Такой вопрос может прийти в голову только человеку, не знающему жизнь!"
Наверно, в этих рассказах есть какая-то доля истины. Также понятно, что странам международной бензиновой олигархии, как США и России такие изобретения не нужны, поэтому они неохотно пускают такого рода изобретения не только в промышленность, но и на страницы патентных бюллетней. Им, объединенным в автомобильно-бензиновый комплекс, сейчас легко бороться с разрозненными энтузиастами двигателей на воде еще и потому, что у последних нет четкого представления о том, как из воды рождается тепло, необходимое для работы двигателя. Свои разработки они делали методом проб вслепую без освещения пути к цели теорией.
На X Международном симпозиуме "Перестройка естествознания", состоявшемся в 1999 в г. Волгодонске, П. Мачукас из Вильнюса докладывал, что он разработал вещество, таблетка которого на ведро воды превращает воду в заменитель бензина для обычных двигателей. Себестоимость таблетки в 3 раза ниже, чем стоимость бензина на такую же продолжительность поездки. Состав таблетки изобретатель держит в секрете.
Покопавшись в подшивках научно-популярных журналов и газет, можно найти немало подобных околонаучных историй. Так, в газете "Комсомольская правда" от 20 мая 1995 г. приведена история А. Г. Бакаева из Перми, приставка которого якобы позволяет любому автомобилю работать на воде.
Однако, что двигатели на воде - прерогатива только изобретателей из стран СНГ. Например, некто Ю. Браун в США построил демонстрационный автомобиль, в бак которого заливается вода, а Р. Гуннерман в ФРГ доработал обычный двигатель внутреннего сгорания для работы на смеси газ/вода или спирт/ вода в пропорции 55/45. Дж. Грубер также пишет и о двигателе немецкого изобретателя Г. Пошля, работающем на смеси вода/ бензин в пропорции 9/1.
Но самый широкоизвестный двигатель, разлагающий воду на водород и кислород, основанный на электролизе, сконструирован американским изобретателем Стенли Мейром. Доктор Дж. Грубер из ФРГ упоминает о двигателе С. Мейера с водой в роли топлива, запатентованном в США в 1992 г. (Патент США № 5149507). Об этом двигателе была телепередача по 4-му каналу Лондонского телевидения 17 декабря 1995 г.
Обычный элекролиз воды требует тока, измеряемого в амперах, в то время как электролитический двигатель С. Мейера производит тот же эффект при милиамперах. Более того, обыкновенная водопроводная вода требует добавления электролита, например, серной кислоты, для увеличения проводимости; двигатель Мэйера-же действует при огромной производительности с обычной отфильтрованной от грязи водой.
Согласно очевидцам, самым поразительным аспектом двигателя Мэйера было то, что он оставался холодным даже после часов производства газа.
Эксперименты Мэйера, которые он представил к патентованию, заслужили серию патентов США, представленные под Секцией 101. Следует отметить, что представление патента под этой секцией зависит от успешной демонстрации изобретения Патентному Рецензионному Комитету.
Рис. Электролитическая ячейка С. Мейера.
Электролитическая ячейка Мэйера имеет много общего с электролитической ячейкой, за исключением того, что она работает при высоком потенциале и низком токе лучше, чем другие методы. Конструкция проста. Электроды сделаны из параллельных пластин нержавеющей стали, образующие либо плоскую, либо концентрическую конструкцию. Выход газа зависит обратно пропорционально расстоянию между ними; предлагаемое патентом расстояние 1.5 мм дает хороший результат.
Значительные отличия заключаются в питании двигателя. Мэйер использовал внешнюю индуктивность, которая образует колебательный контур с емкостью ячейки, - чистая вода обладает диэлектрической проницаемостью около 5 ед., - чтобы создать параллельную резонансную схему.
Она возбуждается мощным импульсным генератором, который вместе с емкостью ячейки и выпрямительным диодом составляет схему накачки. Высокая частота импульсов производит ступенчато увеличивающийся потенциал на электродах ячейки до тех пор, пока не достигается точка, где молекула воды распадается и возникает кратковременный импульс тока. Схема измерения тока питания выявляет этот скачок и запирает источник импульсов на несколько циклов, позволяя воде восстановиться.
Рис. Электрическая схема электролитической ячейки С. Мейера
Группа очевидцев независимых научных наблюдателей Великобритании свидетельствовал,а что американский изобретатель, Стэнли Мэйер, успешно разлагает обыкновенную водопроводную воду на составляющие элементы посредством комбинации высоковольтных импульсов, при среднем потреблении тока, измеряемого всего лишь милиамперами. Зафиксированный выход газа был достаточным, чтобы показать водородно-кислородное пламя, которое мгновенно плавило сталь(около 0.5 литров в секунду).
Рис. Принципиальная схема электролитической ячейки С. Мейера
По сравнению с обычным сильноточным электролизом, очевидцы констатировали отсутствие какого-либо нагревания ячейки. Мэйер отказался прокомменировать подробности, которые бы позволили ученым воспроизвести и оценить его "водяную ячейку". Однако, он представил достаточно детальное описание американскому Патентному Бюро, чтобы убедить их, что он может обосновать его заявку на изобретение.
Одна демонстрационная ячейка была снабжена двумя параллельными электродами возбуждения. После наполнения водопроводной водой, электроды генерировали газ при очень низких уровнях тока - не больше, чем десятые доли ампера, и даже миллиамперы, как заявляет Мэйер, - выход газа увеличивался, когда электроды сдвигались более близко, и уменьшался, когда они отодвигались. Потенциал в импульсе достигал десятков тысяч вольт.
Вторая ячейка содержала 9 ячеек с двойными трубками из нержавеющей стали и производила намного больше газа. Была сделана серия фотографий, показывающая производство газа при миллиамперном уровне. Когда напряжение было доведено до предельного, газ выходил в очень впечатляющем количестве.
Исследователь химик Keith Hindley описал демонстрацию работы ячейки Мэйера: "После дня презентаций, Griffin комитет засвидетельствовал ряд важных свойств WFC (водяная топливная ячейка, как назвал ее изобретатель). "Мы обратили внимание, что вода вверху ячейки медленно стала окрашиваться от бледно-кремового до темно-коричневого цвета, мы почти уверены в влиянии хлора в сильно хлорированной водопроводной воде на трубки из нержавеющей стали, использованные для возбуждения. Но самое удивительное наблюдение - это то, что WFC и все его металлические трубки остались совершенно холодные на ощупь, даже после более чем 20 минут работы “.
Рис. Механизм работы электролитической ячейки С. Мейера
Таким образом, полученный результат свидетельствует об эффективном и управляемом производстве газа, которое безопасно в управлении и функционировании. А управлять производством газа позволяет увеличение и уменьшение напряжения электрода.
По мнению самого изобретателя, под воздействием электрического поля происходит поляризации молекулы воды, приводящему к разрыву связи.
Кроме обильного выделения кислорода и водорода и минимального нагревания ячейки, очевидцы также сообщают, что вода в внутри ячейки исчезает быстро, переходя в ее составные части в виде аэрозоли из огромного количества крошечных пузырьков, покрывающих поверхность ячейки.
Мэйер заявил, что конвертер водородно-кислородной смеси работает у него уже в течение последних 4 лет, и состоит из цепочки из 6 цилиндрических ячеек. Он также заявил, что фотонное стимулирование пространства реактора светом лазера посредством оптоволокна увеличивает производство газа.
Рис. Изменения молекул воды при работе установки
Эффекты, наблюдаемые при работе установки электролитического разложения воды:
-последовательность состояний молекулы воды и/или водорода/кислорода/других атомов;
-ориентация молекул воды вдоль силовых линий поля;
-поляризация молекулы воды;
-удлиннение молекулы воды;
-разрыв ковалентной связи в молекуле воды;
-освобождение газов из установки.
Причём, оптимальный выход газа достигается в резонансной схеме. Частота подбирается равной резонансной частоте молекул.
Для изготовления пластин конденсатора отдается предпочтение нержавеющей стали марки Т-304, которая не взаимодействует с водой, кислородом и водородом. Начавшийся выход газа управляется уменьшением эксплуатационных параметров. Поскольку резонансная частота фиксирована, производительностью можно управлять с помощью изменения импульсного напряжения, формы или количества импульсов.
Повышающая катушка намотана на обычном тороидальном ферритовом сердечнике 1.50 дюйма в диаметре и 0.25 дюйма толщиной. Первичная катушка содержит 200 витков 24 калибра, вторичная 600 витков 36 калибра.
Диод типа 1ISI1198 служит для выпрямления переменного напряжения. На первичную обмотку подаются импульсы скважности 2. Трансформатор обеспечивает повышение напряжения в 5 раз, хотя оптимальный коэффициент подбирается практическим путем.
Дроссель содержит 100 витков калибра 24, в диаметре 1 дюйм. В последовательности импульсов должен быть короткий перерыв.
Через идеальный конденсатор ток не течет. Рассматривая воду как идеальный конденсатор, энергия не будет расходоваться на нагрев воды.
Вода обладает некоторой остаточной проводимостью, обусловленной наличием примесей. Идеально, если вода в ячейке будет химически чистой. Электролит к воде не добавляется.
В процессе электрического резонанса может быть достигнут любой уровень потенциала, поскольку емкость зависит от диэлектрической проницаемости воды и размеров конденсатора.
Однако, следует помнить, что водород – чрезвычайно опасное взрывоопасное соединение. Его детонационная составляющая в 1000 раз сильнее бензина. Помимо всего, у Стэна Мэйера было два инфаркта, после которых он скончался, возможно, от отравления водородом.
Другой, совершенно отличный по конструкции двигатель внутреннего сгорания, работающей на воде, был разработан ещё в 1994 году нашим изобретателем В.С. Кащеевым.
На рисунке справа приведена его конструкция в разрезе.
Двигатель внутреннего сгорания на воде, разработанный изобретателем В.С. Кащеевым
Двигателя внутреннего сгорания на воде включает цилиндр 1, в котором размещен поршень 2, связанный, например, кривошипно-шатунным механизмом с коленчатым валом двигателя (на фиг. 1 не показаны). Цилиндр 1 снабжен головкой 3, образующей совместно со стенками цилиндра 1 и днищем поршня 2 камеру сгорания 4. Подпоршневая полость 5 сообщена с атмосферой. В головке 3 цилиндра установлены:
впускной клапан 6, сообщающий камеру сгорания 4 с атмосферой при движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней и приводимый, например, от распределительного вала двигателя (на фиг. не показан);
обратные клапаны 7, обеспечивающие выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания 4 и герметизирующие камеру после осуществления выхлопа.
Камера сгорания 4 выполнена по крайней мере с одной предкамерой 8, в которой установлен приводимый, например, от распределительного вала клапан 9 подачи топливной смеси и свеча зажигания 10. Предпочтительно предкамеру 8 (или предкамеры) выполнить в боковой стенке цилиндра 1 над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Двигатель работает следующим образом:
При движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней впускной клапан 6 открыт и камера сгорания 4 сообщена с атмосферой. Давление, действующее на обе стороны поршня 2, одинаково и равно атмосферному.
При приближении поршня 2 к нижней мертвой точке герметизируют камеру сгорания 4, закрывая впускной клапан 6; через клапаны 9 в предкамеры 8 подают топливную смесь и воспламеняют ее. В качестве топливной смеси используют стехиометрическую смесь водорода с кислородом, так называемый гремучий газ.
При сгорании топливной смеси резко повышается давление в камере сгорания 4; этим давлением открываются установленные в головке 3 цилиндра обратные клапаны 7 и происходит выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания. Давление в камере сгорания 4 резко понижается и обратные клапаны 7 закрываются, герметизируя камеру сгорания 4.
Поршень 2 атмосферным давлением, действующим со стороны подпоршневой полости 5, перемещается от нижней мертвой точки к верхней, совершая рабочий ход.
По достижении поршнем 2 верхней мертвой точки открывается впускной клапан 6 и цикл повторяется. Выбрасываемые из камеры сгорания продукты представляют собой увлажненный воздух.
Получение топливной смеси для силовой установки транспортного средства с предлагаемым двигателем внутреннего сгорания может осуществляться электролизом воды в электролизере, установленном на этом транспортном средстве.
Другой наш изобретатель москвич Михаил Весенгириев, лауреат премии журнала «Изобретатель и рационализатор», вообще предложил использовать в качестве устройства, разлагающего воду на кислород и водород самый что ни на есть обычный поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Он утверждает, что существующие двигатели внутреннего сгорания можно заставить работать на обычной воде с помощью электродов вольтовой дуги.
Камера двигателя сгорания по-мнению изобретателя, идеально подходит для всех видов воздействия на воду, вызывающих ее диссоциацию и последующее образование рабочей смеси, ее воспламенение и утилизацию выделившейся энергии.
Для этого изобретатель М. Весенгириев предложил использовать четырехтактный ДВС (положительное решение по заявке на патент РФ № 2004111492). Он содержит один цилиндр с жидкостной системой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, систему подачи электролита (водного раствора электролита) и систему зажигания. Система подачи электролита в цилиндр выполнена в виде плунжерного насоса высокого давления и форсунки с кавитатором (местное сужение канала). Причем насос высокого давления либо кинематически, либо через блок управления связан с кривошипно-шатунным механизмом двигателя.
Система зажигания выполнена в виде электродов и вольтовой дуги, установленных в камере сгорания. Зазор между ними можно регулировать, а ток на них идет от прерывателя-распределителя, также кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом.
Перед пуском двигателя в работу бак заправляют электролитом (например, водным раствором едкого натра). Регулируя катод, устанавливают зазор между электродами. И, включив зажигание, на электроды подают постоянный ток. Затем стартером раскручивают вал двигателя.
Поршень от верхней мертвой точки (ВМТ) перемещается к нижней мертвой точке (НМТ). Выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение. Насос высокого давления забирает из электролитного бака цикловую дозу электролита и через форсунку с кавитатором подает ее в цилиндр. В кавитаторе за счет повышения скорости и падения давления до критического значения происходит частичная диссоциация воды и тончайшее распыление капелек электролита. Затем в камере сгорания за счет протекания постоянного электрического тока через электролит происходит дополнительная, уже электролитическая диссоциация.
Поршень от НМТ перемещается к ВМТ – такт сжатия. Объем, занимаемый рабочей смесью, уменьшается, а ее температура возрастает: теперь идет уже термическая диссоциация. Третий такт – рабочий ход. Электрод пружиной и кулачково?распределительным валом (кинематически либо через блок управления связанный с кривошипно-шатунным механизмом) перемещается до соприкосновения с электродом, и зажигается вольтова дуга. Под воздействием ее тепла рабочая смесь в камере сгорания окончательно диссоциирует и воспламеняется. Расширяющиеся газы перемещают поршень от ВМТ к НМТ. Еще до прихода поршня к НМТ прерыватель-распределитель размыкает контакты, на короткое время прерывает подачу постоянного тока на электроды вольтовой дуги и тушит ее. Затем контакты прерывателя-распределителя вновь замыкаются, и постоянный ток опять поступает на электроды.
И, наконец, четвертый такт – выпуск. Поршень перемещается вверх от НМТ к ВМТ. Выпускной клапан открывает выпускное окно, и цилиндр освобождается от отработавших продуктов. В дальнейшем процесс работы двигателя беспрерывно повторяется. При этом цилиндр и головка цилиндра охлаждаются системой охлаждения двигателя. Таким образом, старый-новый ДВС может работать на воде.
Конструкции двигателей внутреннего сгорания на воде, реализуются на практике различными западными фирмами.
Например, совсем недавно Японская компания Genepax представила в Осаке (Osaka, Япония) электромобиль, который использует воду в качестве топлива. Как сообщает агентство Reuters, всего одного литра достаточно, чтобы ехать на нем в течение часа со скоростью 80 километров в час.
Как утверждает разработчик, машина может использовать воду любого качества – дождевую, речную и даже морскую. Силовая установка на топливных ячейках получила название Water Energy System (WES). Она устроена по тому же принципу, что и другие силовые установки на топливных элементах, использующие водород в качестве топлива. Главной особенностью системы Genepax является то, что она использует коллектор электродов мембранного типа (MEA), который состоит из специального материала, способного при помощи химической реакции полностью расщепить воду на водород и кислород.
Этот процесс, как утверждают разработчики, аналогичен механизму производства водорода путем реакции металлогидрида и воды. Однако главное отличие WES – это получение водорода из воды в течение длительного времени. Кроме того, MEA не требует специального катализатора, а редкие металлы, в частности платина, необходимы в том же количестве, что и в обычных фильтрующих системах бензиновых автомобилей. Также нет необходимости использовать преобразователь водорода и водородный резервуар высокого давления.
Помимо полного отсутствия вредных выбросов, силовая установка Genepax, по словам разработчика, является более долговечной, так как катализатор не портится от загрязняющих веществ.
"Автомобиль будет продолжать ехать до тех пор, пока у вас есть бутылка с водой, чтобы заправлять его время от времени", - сказал генеральный директор Genepax Киеси Хирасава (Kiyoshi Hirasawa). «Для пополнения энергией батарей не требуется создавать инфраструктуру, в частности, станции подзарядки, как для большинства современных электромобилей».
Продемонстрированный в Осаке автомобиль является единственным образцом, и будет использован для получения патента на изобретение. В будущем Genepax планирует начать сотрудничать с японскими автопроизводителями и снизить себестоимость топливных элементов за счет массового производства.
О.В.Мосин
Продолжение - в следующей статье сайта.
Малайзийские ученые разработали автомобильный двигатель, извлекающий полезную энергию из воды
По словам разработчиков, предложенная технология предусматривает использование гораздо меньшего объема традиционного бензина или дизельного топлива за счет введения в цикл сгорания кислорода и водорода, получаемых из воды при использовании передовых нанотехнологий.
Как пояснил изобретатель Халим Мохаммад Али, в двигателе "молекулы воды расщепляются на составляющие - кислород и водород - под высоким давлением с применением современных нанотехнологий, а затем полученные таким образом газы поступают в камеру сгорания. Таким образом, расходуется гораздо меньше традиционного топлива, что весьма актуально в условиях продолжающегося роста цен на бензин".
По его словам, запатентованное изобретение уже привлекло внимание представителей ряда иностранных автомобильных компаний, однако он намерен внедрить новинку в первую очередь на территории Малайзии.
Малайзийские ученые разработали принципиально новый автомобильный двигатель, извлекающий полезную энергию из воды. Предложенная технология предусматривает использование гораздо меньшего объема традиционного бензина или дизельного топлива за счет введения в цикл сгорания кислорода и водорода, получаемых из воды при использовании передовых нанотехнологий, сообщает РИА Новости.
"Молекулы воды расщепляются на составляющие - кислород и водород под высоким давлением с применением современных нанотехнологий, а затем полученные таким образом газы поступают в камеру сгорания. Таким образом, расходуется гораздо меньше традиционного топлива, что весьма актуально в условиях продолжающегося роста цен на бензин", - поведал миру о новшестве изобретатель Халим Мохаммад Али (Halim Mohammad Ali).
"Наш исследовательский центр, расположенный в административном центре Пураджайе, периодически получает соответствующие предложения от западных концернов, при этом крупнейшая сумма потенциальной сделки составила бы $26 миллионов. Несмотря на это, мы не планируем продавать лицензию на Запад и прорабатываем вопрос о внедрении новейшей технологии в малайзийскую автомобильную промышленность", - отметил гордый новатор с дипломом физического факультета Бирмингемского университета в Великобритании.
Процесс изучения взаимодействия кислорода и водорода с традиционным топливом, а также поиск путей оптимизации расхода бензина занял у ученого около четырех лет. На исследования, проводившиеся исключительно в Малайзии без привлечения иностранных специалистов, им было затрачено около $3 миллионов.
Часть средств поступила малайзийцу в виде грантов от различных институтов в США и Великобритании.
"За эти годы мы провели успешные испытания опытных образцов двигателя более, чем на двухстах автомобилях местного производства, в том числе и на одной из машин, принадлежащей премьер-министру Малайзии Абдулле Ахмаду Бадави", - объявил эксперт.
Россия
Нефтяные шейхи в шоке - русское авто ездит на воде! В одном из своих пророчеств Тамара Глоба говорила, что в ближайшие годы будет открыт новый вид энергии. Указывалось и конкретное место этого открытия: Пермь. Прочитав интервью с известной предсказательницей, пермский изобретатель Александр Бакаев благосклонно усмехнулся: "Еще бы она не права!..." Вот уже несколько лет он проводит испытания двигателя, работающего на воде.
Существует видеозапись: под конвоем военных и милиции Бакаев подходит к Мертвому морю отечественной канализации, черпает полстакана теплой мути и заливает ее в нутро "приставки". Так именуется некое приспособление, которое затем подсоединяется к двигателю. И вот уже капот вздрагивает, и подкованный уральский Левша широким жестом приглашает нас в салон "гаишного" "жигуленка". "А на моче даже лучше," - утверждает бакаевский помощник.
Это не бред и не ирония. Бред и ирония в том, что "приставки" Бакаева до сих пор не востребованы. Что сам изобретатель не умотал на Запад или, скажем, в Японию. Кстати, предложения подобного рода были. Он их враг. Не хочет, чтобы рожденное в России, дав кругаля, закупалось бы той же Россией втридорога. Но, с другой стороны, двигатель на воде - сенсация! бдение многих умов! Мечта экологов - нужен ли он человечеству? Александр Георгиевич сомневается. Внутренне он, конечно, убежден в правоте своего дела. А на поверку? Ученые - схоласты пожимают плечами: "Приставки?! Суффиксы?! Быть такого не может!"
А бессонница нефтяных магнатов? А массовая безработица за ненадобностью бензина? Вот и получается, что против Бакаева весь мир - от Саудовской Аравии до Тюмени.
Однако расшевеливший мутную воду изобретатель - самопалом - уже пустил по России сотню-другую "приставок". Автомобилисты довольны. Правда, изобретение Бакаева имеет одну особенность - его владельцем никогда не сможет стать человек безнравственный. По какой шкале определяет Александр Георгиевич уровень добропорядочности - великий секрет. А теперь прикиньте: много ли в России осталось нравственных людей?
У "приставок" есть еще некоторое свойство. Если кто, паче чаяния, пожелает их вскрыть, разобраться в устройстве, "приставки" самоуничтожаются. Бакаев уже столкнулся с интеллектуальным рэкетом, когда по простоте душевной доверил заветную формулу высокоумному проходимцу. Тот на формуле, как на ракете, сиганул в США. Но - "суха теория, мой друг"...
В цыбуле этой, - показывает луковицу "приставки" Александр Георгиевич, - происходит нечто, напоминающее термоядерный синтез. Я держу два маленьких магнита, извлеченных из сердцевины "цыбули". Особые магниты: не разорвать, как ни старайся. Не на таких ли сплавах основаны и другие изобретения Бакаева? Недавно Александр Георгиевич показал мне схему летающей тарелки. И захлопнул тетрадочку. Тайна.
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2099548
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ РАБОТАЮЩИЙ НА ВОДЕ И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ
Имя заявителя: Кащеев Владимир Сергеевич
Имя изобретателя: Кащеев Владимир Сергеевич
Имя патентообладателя: Кащеев Владимир Сергеевич
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1994.11.29
Технология реконструкции серийного воздушного поршневого компрессора в двигатель нового принципа действия, работающего на воде.
Использование: в двигателях внутреннего сгорания.
Сущность изобретения: ДВС (двигатель внутреннего сгорания) по первому варианту выполнения включает образующие камеру сгорания (4), цилиндр (1) с головкой (3) и поршень (2), подпоршневая полость (5) которого сообщена с атмосферой. В головке (3) цилиндра размещены: впускной клапан (6), сообщающий камеру сгорания (4) с атмосферой при движении поршня (2) к НМТ и обратные клапаны (7), обеспечивающие выпуск в атмосферу продуктов из камеры сгорания. Камера сгорания (4) выполнена с предкамерами (8), в каждой из которых установлен клапан (9) подачи гремучего газа и свеча зажигания (10). Предпочтительно предкамеры выполнены в боковой стенке цилиндра над поршнем при его нахождении в НМТ.
Способ работы двигателя включает сообщение камеры сгорания с атмосферой при движении поршня к НМТ, а также герметизацию камеры сгорания, подачу и воспламенение топливной смеси, производимые при приближении поршня к НМТ. В качестве топливной смеси используют гремучий газ. ДВС по второму варианту выполнения включает камеру сгорания (4), образованную цилиндром (1) с головкой (3) и поршнем (2), подпоршневая полость (5) которого сообщена с атмосферой. В головке (3) размещены клапан (9) подачи топливной смеси и свеча зажигания (10). В боковой стенке цилиндра (1) над поршнем при его расположении в НМТ установлены обратные клапаны (7), обеспечивающие выпуск продуктов из камеры сгорания (4) в атмосферу. Способ работы такого двигателя включает подачу в камеру сгорания топливной смеси и воспламенение ее - при приближении поршня к ВМТ, и выпуск через обратные клапаны продуктов из камеры сгорания - при приближении поршня к НМТ. Двигатели работают по двухтактному циклу, причем в двигателе по первому варианту рабочим является ход поршня к ВМТ, в двигателе по второму варианту рабочими являются оба хода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретения касаются двигателей внутреннего сгорания, используемых в различных отраслях промышленности и представляющих собой наиболее массовый тип силовых установок.
Известен двигатель внутреннего сгорания, включающий образующие камеру сгорания цилиндр с головкой и поршень и размещенный в головке цилиндра впускной клапан, сообщающий камеру сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней (Двигатель внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. М. Машиностроение, 1990, с. 5, рис. 1, рис. 4, с. 16-18).
Известно размещение в головке цилиндра двигателя клапана подачи топливной смеси и свечи зажигания (там же, с. 146-148, рис. 111). Подпоршневая полость в известных двигателях обычно находится под атмосферным давлением (там же, с. 66).
Способ работы известного двигателя включает следующие процессы (там же, с. 16-18, рис. 4):
впуск, при котором поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, а камера сгорания сообщена с атмосферой;
сжатие, при котором поршень движется от нижней мертвой точки к верхней, а камера сгорания герметизирована; при приближении поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания впрыскивают топливо и воспламеняют его;
сгорание и расширение (рабочий ход), при котором поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, а камера сгорания герметизирована;
выпуск, при котором поршень движется от нижней мертвой точки к верхней, а камера сгорания сообщена с атмосферой.
В известных поршневых двигателях внутреннего сгорания газы, образующиеся при сгорании топлива, давят на поршень, перемещая его в цилиндре; поступательное перемещение поршня кривошипно-шатунным механизмом преобразуется во вращение коленчатого вала.
Известно, что отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания являются одним из основных факторов загрязнения окружающей среды и включают оксиды углерода, азота, углеводороды, альдегиды, свинец и др. (см. там же, с. 34-36).
Настоящие изобретения направлены на создание экологически безопасного двигателя внутреннего сгорания.
Согласно первому варианту выполнения двигатель внутреннего сгорания включает камеру сгорания, образованную цилиндром с головкой и поршнем, подпоршневая полость находится под атмосферным давлением, размещенный в головке цилиндра впускной клапан, сообщающий камеру сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней, клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания и отличается тем, что в головке цилиндра установлен, по крайней мере, один обратный клапан, обеспечивающий выпуск в атмосферу продуктов из камеры сгорания, а камера сгорания выполнена, по крайней мере, с одной предкамерой, в которой установлен клапан подачи топливной смеси и свеча зажигания.
Такое выполнение обеспечивает выхлоп через обратный клапан продуктов из камеры сгорания, резкое снижение давления с образованием разности давлений, действующих на поршень.
Отличие первого варианта выполнения двигателя состоит также в том, что предкамера выполнена в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Такое выполнение позволяет ориентировать фронт пламени в направлении выхлопа продуктов из камеры сгорания и получить большее разряжение.
Изобретение, относящееся к способу работы двигателя внутреннего сгорания, при котором при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней камеру сгорания сообщают с атмосферой, герметизируют камеру сгорания, подают топливную смесь и воспламеняют ее, отличается тем, что герметизацию камеры сгорания, подачу топливной смеси и воспламенение ее осуществляют при приближении поршня к нижней мертвой точке.
При таком выполнении операций обеспечивается двухтактная работа двигателя с рабочим ходом при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней.
Отличие предлагаемого способа состоит также в том, что в качестве топливной смеси предлагается использовать гремучий газ, например, получаемый электролизом воды.
Единственным соединением, образующимся в результате сгорания такой топливной смеси, является вода, а отработавшие газы представляют собой увлажненный воздух.
Второй вариант выполнения двигателя внутреннего сгорания, включающего камеру сгорания, образованную цилиндром с головкой и поршнем, подпоршневая полость которого находится под атмосферным давлением, и размещенные в головке цилиндра клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания отличается тем, что в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке установлен, по крайней мере, один обратный клапан, обеспечивающий выпуск продуктов из камеры сгорания.
Такое выполнение позволяет использовать энергию, выделяющуюся при сгорании топливной смеси, для перемещения поршня с выпуском отработавших газов при приближении поршня к нижней мертвой точке; при этом происходит резкое снижение давления в камере сгорания и ее герметизация с образованием разности давлений, действующих на поршень.
Изобретение, касающееся способа работы второго варианта выполнения двигателя состоит в том, что при приближении поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания подают топливную смесь и воспламеняют ее, а также производят выпуск продуктов из камеры сгорания и отличается тем, что выпуск продуктов из камеры сгорания осуществляется через обратный клапан при приближении поршня к нижней мертвой точке.
При таком выполнении операций оба хода поршня в цикле являются рабочими: к нижней мертвой точке под давлением газов, действующих на поршень со стороны камеры сгорания; к верхней мертвой точке под атмосферным давлением, действующим на поршень со стороны подпоршневой полости.
На фиг. 1 приведен первый вариант выполнения двигателя в разрезе; на фиг. 2 второй вариант выполнения двигателя внутреннего сгорания в разрезе.
Первый вариант выполнения двигателя внутреннего сгорания (фиг. 1) включает цилиндр 1, в котором размещен поршень 2, связанный, например, кривошипно-шатунным механизмом с коленчатым валом двигателя (на фиг. 1 не показаны). Цилиндр 1 снабжен головкой 3, образующей совместно со стенками цилиндра 1 и днищем поршня 2 камеру сгорания 4. Подпоршневая полость 5 сообщена с атмосферой. В головке 3 цилиндра установлены:
впускной клапан 6, сообщающий камеру сгорания 4 с атмосферой при движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней и приводимый, например, от распределительного вала двигателя (на фиг. не показан);
обратные клапаны 7, обеспечивающие выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания 4 и герметизирующие камеру после осуществления выхлопа.
Камера сгорания 4 выполнена по крайней мере с одной предкамерой 8, в которой установлен приводимый, например, от распределительного вала клапан 9 подачи топливной смеси и свеча зажигания 10. Предпочтительно предкамеру 8 (или предкамеры) выполнить в боковой стенке цилиндра 1 над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Двигатель по первому варианту выполнения работает следующим образом.
При движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней впускной клапан 6 открыт и камера сгорания 4 сообщена с атмосферой. Давление, действующее на обе стороны поршня 2, одинаково и равно атмосферному.
При приближении поршня 2 к нижней мертвой точке герметизируют камеру сгорания 4, закрывая впускной клапан 6; через клапаны 9 в предкамеры 8 подают топливную смесь и воспламеняют ее. В качестве топливной смеси используют стехиометрическую смесь водорода с кислородом, так называемый гремучий газ.
При сгорании топливной смеси резко повышается давление в камере сгорания 4; этим давлением открываются установленные в головке 3 цилиндра обратные клапаны 7 и происходит выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания. Давление в камере сгорания 4 резко понижается и обратные клапаны 7 закрываются, герметизируя камеру сгорания 4.
Поршень 2 атмосферным давлением, действующим со стороны подпоршневой полости 5, перемещается от нижней мертвой точки к верхней, совершая рабочий ход.
По достижении поршнем 2 верхней мертвой точки открывается впускной клапан 6 и цикл повторяется.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания по первому варианту выполнения состоит в:
сообщении камеры сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней;
герметизации камеры сгорания, подаче топливной смеси и воспламенении ее при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Ход поршня от нижней мертвой точки к верхней является рабочим ходом и осуществляется под действием атмосферного давления со стороны подпоршневой полости 5.
Второй вариант выполнения двигателя (фиг. 2, одинаковые элементы двигателя обозначены теми же позициями) включает цилиндр 1 с поршнем 2, образующие совместно с головкой 3 цилиндра камеру сгорания 4. Подпоршневая полость 5 сообщена с атмосферой. В головке 3 цилиндра размещены клапан 9 подачи топливной смеси и свеча зажигания 10.
В боковой стенке цилиндра 1 выше поршня, когда он находится в нижней мертвой точке, установлен, по крайней мере, один обратный клапан 7, обеспечивающий выхлоп из камеры сгорания 4 продуктов при приближении поршня к нижней мертвой точке.
РАБОТАЕТ ПРЕДЛАГАЕМЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
При приближении поршня 2 к верхней мертвой точке в камеру сгорания 4 через клапан 9, приводимый, например, от распределительного вала, подают топливную смесь гремучий газ, и воспламеняют его. Давление в камере сгорания резко возрастает и, воздействуя на поршень 2, перемещает его к нижней мертвой точке. При приближении поршня к нижней мертвой точке в зону повышенного давления попадает обратный клапан 7, через который происходит выхлоп продуктов из камеры сгорания с резким понижением давления в ней ниже атмосферного. Продукты сгорания топливной смеси, представляющие собой водяной пар и остающиеся в камере сгорания, конденсируются, понижая абсолютную величину давления в камере сгорания и поршень под давлением, действующим со стороны подпоршневой полости 5, перемещается от нижней мертвой точки к верхней. Затем цикл повторяется.
Способ работы двигателя по второму варианту выполнения состоит в:
подаче топливной смеси в камеру сгорания и воспламенении смеси при приближении поршня к верхней мертвой точке;
выпуске продуктов из камеры сгорания через обратный клапан при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Таким образом, двигатель по второму варианту выполнения работает по двухтактному циклу, причем оба такта являются рабочими:
при движении поршня к нижней мертвой точке за счет использования энергии, получаемой от сжигания топливной смеси;
при движении поршня к верхней мертвой точке за счет использования атмосферного давления.
Если в известных двигателях внутреннего сгорания энергия, получаемая при сжигании топлива, должна обеспечить приложение к поршню со стороны камеры сгорания сил, достаточных для преодоления инерции поступательно и вращательно движущихся частей, трения и полезного сопротивления потребителя энергии, то в предлагаемом двигателе по первому варианту выполнения энергия топлива расходуется на эвакуацию продуктов из камеры сгорания; перемещение поршня при рабочем ходе и работа против основных сил сопротивления выполняется атмосферным давлением, действующим со стороны подпоршневой полости.
Понятно, что энергозатраты при этом будут несопоставимо ниже энергозатрат в известных двигателях внутреннего сгорания.
В двигателе по второму варианту выполнения преследуется цель добиться цикла, в котором первый такт осуществлялся бы как рабочий ход в двигателе традиционной конструкции, а второй с использованием атмосферного давления, в соответствии с основной идеей двигателя по первому варианту выполнения.
Выбрасываемые из камеры сгорания продукты представляют собой:
в двигателе по первому варианту выполнения увлажненный воздух;
в двигателе по второму варианту выполнения воду и ее пары.
Относительно низкая теплопроизводительность водородного топлива позволяет снять весьма высокие требования к материалам деталей двигателя, упростить конструкции основных деталей поршневой группы, механизма газораспределения, системы охлаждения и т.д.
Понятно, что получение топливной смеси для силовой установки транспортного средства с предлагаемым двигателем внутреннего сгорания может осуществляться электролизом воды в электролизере, установленном на этом транспортном средстве.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Двигатель внутреннего сгорания, включающий образующие камеру сгорания цилиндр с головкой и поршень, подпоршневая полость которого находится под атмосферным давлением, размещенный в головке цилиндра впускной клапан, сообщающий камеру сгорания с атмосферой при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней, клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания, отличающийся тем, что в головке цилиндра установлен по крайней мере один обратный клапан, обеспечивающий выпуск в атмосферу продуктов из камеры сгорания, а камера сгорания выполнена по крайней мере с одной предкамерой, в которой установлен клапан подачи топливной смеси и свеча зажигания.
Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что предкамера выполнена в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания, при котором при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней камеру сгорания сообщают с атмосферой, герметизируют камеру сгорания, подают топливную смесь и воспламеняют ее, отличающийся тем, что герметизацию камеры сгорания, подачу топливной смеси и ее воспламенение осуществляют при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве топливной смеси используют гремучий газ.
Двигатель внутреннего сгорания, включающий камеру сгорания, образованную цилиндром с головкой и поршнем, подпоршневая полость которого находится под атмосферным давлением, размещенные в головке цилиндра клапан подачи топливной смеси и свечу зажигания, отличающийся тем, что в боковой стенке цилиндра над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке установлен по крайней мере один обратный клапан, обеспечивающий выпуск продуктов из камеры сгорания.
Способ работы двигателя внутреннего сгорания, при котором при приближении поршня к верхней мертвой точке в камеру сгорания подают топливную смесь и воспламеняют ее, а также производят выпуск продуктов из камеры сгорания, отличающийся тем, что выпуск продуктов из камеры сгорания осуществляют через обратный клапан при приближении поршня к нижней мертвой точке.
Япония
Создан двигатель, работающий на воде! Не просто работающий, а вполне доступный уже в ближайшей перспективе для массового потребителя. Только бы «веселая парочка» (производители автомобилей - добытчики нефти) не "зарезала" на корню данную уже полностью готовую разработку! Впрочем, ситуация уже созрела, - что-то в этом духе должно было произойти. Я об этом говорил и в выпусках рассылки и в книгах. Поэтому, скорее всего, мы в этот раз все-таки станем свидетелями и полноправными участниками начала водной революции во всех сферах нашей жизни.
Итак,в чем же отличие нового двигателя от недееспособных по большому счету в нынешней реализации водородных двигателей?
Никакой платины в зверском количестве, как раньше, никаких водородных баков высокого давления и сложных трансформирующих устройств. Никаких специальных водородных заправок, огромных заводов по производству чистого водорода, специальных средств доставки. Годиться любая вода, даже морская! Несколько бутылок воды в салоне автомобиля не только утолят нашу жажду, но и обеспечат поездку в несколько сотен километров. Фантастика? – Ничего подобного, - уже реальность.
На пресс конференциии 12 июня 2008 года в Осаке (Япония) компания Genepax Co Ltd представила технологию двигателя, использующего в качестве топлива простую воду. Новые топливные элементы, разработанные компанией, названы "Water Energy System (WES).
WES может генерировать электрическую энергию из воды и воздуха в качестве топлива, с использованием воздушных электродов.
Агентство Reuters сообщило, что всего одного литра достаточно, чтобы ехать на нем в течение часа со скоростью 80 километров в час. Как утверждает разработчик, машина может использовать любую воду – дождевую, речную и даже морскую.
Согласно информации Nikkei, главной особенностью системы Genepax является то, что она использует сборку мембранных электродов (MEA), состоящую из специального материала, способного при помощи химической реакции полностью расщепить воду на водород и кислород.
Как поведал миру Хирасава Кийоши (Hirasawa Kiyoshi), президент компании, этот процесс похож на процесс производства водорода при реакции металогидрида и воды, но, по сравнению с существующим методом, МЕА позволяет получать водород из воды в течение длительного времени. Кроме того, MEA не требует специального катализатора, а редкие металлы, в частности платина, необходимы в том же количестве, что и в обычных фильтрующих системах бензиновых автомобилей. В системах предыдущего поколения требовалось огромное количество редких металлов, что являлось одним из основных препонов для начала массового производства двигателей, работающих на водороде.
Новой системе совсем не нужны водородный преобразователь и бак для накопления водорода под большим давлением, - весьма проблемные составляющие, входившие в необходимый набор водородного двигателя предыдущего поколения.
Помимо полного отсутствия вредных выбросов, силовая установка Genepax, по словам разработчика, является более долговечной, так как катализатор не портится от загрязняющих веществ.
"Автомобиль будет продолжать ехать до тех пор, пока у вас есть бутылка с водой, чтобы заправлять его время от времени", - сказал генеральный директор Genepax Киеси Хирасава."Для пополнения энергией батарей не требуется создавать инфраструктуру, в частности, станции подзарядки, как для большинства современных электромобилей". Решаются буквально все основные проблемы электромобилей и автомобилей на водородных двигателях.
На конференции Genepax демонстрировало топливную батарею с выходной мощностью 120 Ватт и топливную систему с выходом в 300 Ватт. Во время демонстрации 120 Ваттный топливный элемент был запущен в работу водяным насосом от сухой батареи. После того, как энергия начинает производиться топливным элементом, система переходит в пассивный режим с выключенным водяным насосом.
В настоящий момент топливная батарея выдает на выходе напряжение в 25-30 В. Всего в батарее около 40 топливных элементов по 0.5-0.7 В в каждом. Энергетическая плотность не менее чем 30мВт/см2. Площадка, на которой в каждом элементе происходит реакция составляет 10X10 см.
Genepax изначально планировало развивать 500 ваттные системы, но испытало трудности в обеспечении материаламы для МЕА, что привело к фокусированию на производстве прежде всего 300 ваттных систем.
В будущем, компания планирует производить 1 киловатные системы для использования в домах и электрокарах. Вместо того, чтобы использовать чисто электрические машины, компания предлагает использовать МЕА, как генераторы для зарядки второй батареи во время езды.
Хотя в настоящий момент стоимость производства одного двигателя находится в пределах 18 522 долларов, при массовом производстве цена может быть уменьшена в несколько раз вплоть до 4000 долларов. При таком уровне цен МЕА смогут, по меньшей мере, конкурировать с домашними системами на солнечных батареях.
Добавьте к такому двигателю другое революционное открытие, случившееся несколькими месяцами раньше. Новый тип аккумуляции энергии с использованием углеродных нанотрубок в подложке, разработанный Стэнфордовским университетом. . Как минимум, в 10 раз увеличиваются емкостные, зарядные характеристики, срок жизни, и почти во столько же раз уменьшается вес самого устройства. Статья об этом появилась в декабрьском выпуске Nature Nanotechnology 2007 года. Пока аккумуляторами такого рода собираются оснащать телефоны и ноутбуки, однако уже к концу 2008 года! Лиха беда начало. – Пока ноутбуки и телефоны, вскоре – все остальное, в том числе и автомобильные аккумуляторы. Соедините начало выпуска рассылки с концом – получите энергетическую революцию. Выработка энергии из самого доступного вещества на планете плюс возможность сохранять энергию длительное время, в больших количествах в устройствах небольшого веса и объема. Да наложить все это на отработанный, надежный метод преобразования энергии торможения и, вообще, механической энергии в электрическую, реализованный в Toyota Priuse и Toyota Camry нового поколения. Вот вам и идеальный автомобиль будущего, причем, если не будут воздвигнуты искуственные серьёзные препоны для продвижения в массы всего этого, - ближайшего.
Уникальное изобретение
Сегодня люди все больше внимания обращают на экологию, а именно, на На этот фактор непосредственно влияет человеческая деятельность, а также ее детища. К примеру, автомобили. Представители этого вида транспорта выбрасывают в атмосферу просто невероятное количество выхлопов каждый день. Эти вредные вещества очень сильно влияют на состояние а также планеты в целом. В мире каждую минуту становится все больше автомобилей, соответственно, и выбросов тоже. Поэтому, если сейчас не остановить данное загрязнение, завтра может быть уже поздно. Понимая это, японские разработчики занялись производством экологического двигателя, который бы не влиял на состояние окружающей среды столь пагубным способом. И вот, компания Genepax представила миру детище современного экологически чистого производства - двигатель внутреннего сгорания на воде.
Преимущества двигателя на воде
Состояние окружающей среды, а также дефицит бензина заставил разработчиков задуматься над просто невоображаемой концепцией - созданием двигателя на воде. Сама мысль уже ставила под сомнение успех данного проекта, но ученые из Японии не привыкли сдаваться без боя. Сегодня они с гордостью демонстрируют принцип работы данного двигателя, который можно заправлять речной или морской водой. «Это просто удивительно! - твердят в один голос эксперты со всего мира, - который можно заправлять обычной водой, при этом вредные равны нулю». По словам японских разработчиков, всего 1 литра воды хватит на то, чтобы ехать на скорости 90 км/ч целый час. При этом очень важной деталью является то, что двигатель можно заправлять водой абсолютно любого качества: автомобиль будет ехать до тех пор, пока у вас будет емкость с водой. Также, благодаря двс на воде, не нужно будет строить масштабных станций для подзарядки батарей, которые находятся в автомобиле.
Принцип работы нового устройства
Двигатель на воде назвали Water Energy System. Особенных отличий данная система от водородной не имеет. Двигатель на воде построен точно по такому же принципу, как и его собратья, которые в качестве топлива используют водород. Как же разработчикам удалось из воды получить топливо? Дело в том, что японские ученые изобрели новую технологию, которая основана на расщеплении воды на кислород и водород с помощью специального коллектора с электродами мембранного типа. Материал, из которого состоит коллектор, вступает в химическую реакцию с водой и расщепляет ее молекулу на атомы, тем самым обеспечивая двигатель топливом. Всех подробностей технологии расщепления нам узнать не удалось, т.к. разработчики еще не успели получить патент на свое изобретение. Но сегодня уже смело можно говорить о том, что этот двигатель на воде способен произвести настоящий переворот в мире автомобилестроения. Помимо того, что данный агрегат полностью экологичен, он еще и долговечен! Уникальная технология использования воды делает аппарат практически неубиваемым.
Прогнозы на будущее
Уже в скором времени будет изобретен новый автомобиль с двс на воде в городе Осака. Это будет сделано для того, чтобы разработчики смогли запатентовать свое изобретение. По предварительным оценкам, учёные говорят, что сборка такого прибора на сегодняшний момент обходится в 18 тысяч долларов, но вскоре за счет массового производства цену удастся снизать в 4 раза, то есть до 4 тысяч долларов за один двигатель на воде.
Это просто потрясающее изобретение, которое призвано спасти наш мир от:
- Бензинового кризиса.
- Глобального потепления из-за загрязнения атмосферы
Надеемся, что вскоре двигатель поступит в массовое производство, и все больше автомобильных заводов будут использовать его в своих моделях.
Удорожание энергоносителей стимулирует поиск более эффективных и , в том числе на бытовом уровне. Более всего умельцев–энтузиастов привлекает водород, чья теплотворная способность втрое превышает показатели метана (38.8 кВт против 13.8 с 1 кг вещества). Способ добычи в домашних условиях, казалось бы, известен – расщепление воды путем электролиза. В действительности проблема гораздо сложнее. Наша статья преследует 2 цели:
- разобрать вопрос, как сделать водородный генератор с минимальными затратами;
- рассмотреть возможность применения генератора водорода для отопления частного дома, заправки авто и в качестве сварочного аппарата.
Краткая теоретическая часть
Водород, он же hydrogen, – первый элемент таблицы Менделеева – представляет собой легчайшее газообразное вещество, обладающее высокой химической активностью. При окислении (то бишь, горении) выделяет огромное количество теплоты, образуя обычную воду. Охарактеризуем свойства элемента, оформив их в виде тезисов:
Для справки. Ученые, впервые разделившие молекулу воды на hydrogen и oxygen, назвали смесь гремучим газом из-за склонности к взрыву. Впоследствии она получила название газа Брауна (по фамилии изобретателя) и стала обозначаться гипотетической формулой ННО.
Раньше водородом наполняли баллоны дирижаблей, которые нередко взрывались
Из вышесказанного напрашивается следующий вывод: 2 атома водорода легко соединяются с 1 атомом кислорода, а вот расстаются весьма неохотно. Химическая реакция окисления протекает с прямым выделением тепловой энергии в соответствии с формулой:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (энергия)
Здесь кроется важный момент, который пригодится нам в дальнейшем разборе полетов: hydrogen вступает в реакцию самопроизвольно от возгорания, а теплота выделяется напрямую. Чтобы разделить молекулу воды, энергию придется затратить:
2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q
Это формула электролитической реакции, характеризующая процесс расщепления воды путем подведения электричества. Как это реализовать на практике и сделать генератор водорода своими руками, рассмотрим далее.
Создание опытного образца
Чтобы вы поняли, с чем имеете дело, для начала предлагаем собрать простейший генератор по производству водорода с минимальными затратами. Конструкция самодельной установки изображена на схеме.
Из чего состоит примитивный электролизер:
- реактор – стеклянная либо пластиковая емкость с толстыми стенками;
- металлические электроды, погружаемые в реактор с водой и подключенные к источнику электропитания;
- второй резервуар играет роль водяного затвора;
- трубки для отвода газа HHO.
Важный момент. Электролитическая водородная установка работает только от постоянного тока. Поэтому в качестве источника питания применяйте сетевой адаптер, автомобильное зарядное устройство или аккумулятор. Электрогенератор переменного тока не подойдет.
Принцип работы электролизера следующий:
Чтобы своими руками сделать показанную на схеме конструкцию генератора, потребуется 2 стеклянных бутылки с широкими горлышками и крышками, медицинская капельница и 2 десятка саморезов. Полный набор материалов продемонстрирован на фото.
Из специальных инструментов потребуется клеевой пистолет для герметизации пластиковых крышек. Порядок изготовления простой:
Для запуска генератора водорода налейте в реактор подсоленную воду и включите источник питания. Начало реакции ознаменуется появлением пузырьков газа в обеих емкостях. Отрегулируйте напряжение до оптимального значения и подожгите газ Брауна, выходящий из иглы капельницы.
Второй важный момент. Слишком высокое напряжение подавать нельзя - электролит, нагревшийся до 65 °С и более, начнет интенсивно испаряться. Из-за большого количества водяного пара разжечь горелку не удастся. Подробности сборки и запуска импровизированного водородного генератора смотрите на видео:
О водородной ячейке Мейера
Если вы сделали и испытали вышеописанную конструкцию, то по горению пламени на конце иглы наверняка заметили, что производительность установки чрезвычайно низкая. Чтобы получить больше гремучего газа, нужно изготовить более серьезное устройство, называемое ячейкой Стэнли Мейера в честь изобретателя.
Принцип действия ячейки тоже основан на электролизе, только анод и катод выполнены в виде трубок, вставляющихся одна в другую. Напряжение подается от генератора импульсов через две резонансные катушки, что позволяет снизить потребляемый ток и увеличить производительность водородного генератора. Электронная схема устройства представлена на рисунке:
Примечание. Подробно о работе схемы рассказывается на ресурсе http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.
Для изготовления ячейки Мейера потребуется:
- цилиндрический корпус из пластмассы или оргстекла, умельцы нередко используют водопроводный фильтр с крышкой и патрубками;
- трубки из нержавеющей стали диаметром 15 и 20 мм длиной 97 мм;
- провода, изоляторы.
Нержавеющие трубки крепятся к основанию из диэлектрика, к ним припаиваются провода, подключаемые к генератору. Ячейка состоит из 9 или 11 трубок, помещенных в пластиковый либо плексигласовый корпус, как показано на фото.
Под ячейку Мейера можно приспособить готовый пластиковый корпус от обычного водопроводного фильтра
Соединение элементов производится по всем известной в интернете схеме, куда входит электронный блок, ячейка Мейера и гидрозатвор (техническое название – бабблер). В целях безопасности система снабжена датчиками критического давления и уровня воды. По отзывам домашних умельцев, подобная водородная установка потребляет ток порядка 1 ампера при напряжении 12 В и обладает достаточной производительностью, хотя точные цифры отсутствуют.
Принципиальная схема включения электролизера
Реактор из пластин
Высокопроизводительный генератор водорода, способный обеспечить работу газовой горелки, выполняется из нержавеющих пластин размером 15 х 10 см, количество – от 30 до 70 шт. В них просверливаются отверстия под стягивающие шпильки, а в углу выпиливается клемма для присоединения провода.
Кроме листовой нержавейки марки 316 понадобится купить:
- резина толщиной 4 мм, стойкая к воздействию щелочи;
- концевые пластины из оргстекла либо текстолита;
- шпильки стяжные М10-14;
- обратный клапан для газосварочного аппарата;
- фильтр водяной под гидрозатвор;
- трубы соединительные из гофрированной нержавейки;
- гидроокись калия в виде порошка.
Пластины нужно собрать в единый блок, изолировав друг от друга резиновыми прокладками с вырезанной серединой, как показано на чертеже. Получившийся реактор плотно стянуть шпильками и подключить к патрубкам с электролитом. Последний поступает из отдельной емкости, снабженной крышкой и запорной арматурой.
Примечание. Мы рассказываем, как сделать электролизер проточного (сухого) типа. Реактор с погружными пластинами изготовить проще – резиновые прокладки ставить не нужно, а собранный блок опускается в герметичную емкость с электролитом.
Схема водородной установки мокрого типа
Последующая сборка генератора, производящего водород, выполняется по той же схеме, но с отличиями:
- На корпусе аппарата крепится резервуар для приготовления электролита. Последний представляет собой 7-15% раствор гидроокиси калия в воде.
- В «бабблер» вместо воды заливается так называемый раскислитель – ацетон либо неорганический растворитель.
- Перед горелкой обязательно ставится обратный клапан, иначе при плавном выключении водородной горелки обратный удар разорвет шланги и «бабблер».
Для питания реактора проще всего задействовать сварочный инвертор, электронные схемы собирать не нужно. Как устроен самодельный генератор газа Брауна, расскажет домашний мастер в своем видео:
Выгодно ли получать водород в домашних условиях
Ответ на данный вопрос зависит от сферы применения кислородно-водородной смеси. Все чертежи и схемы, публикуемые различными интернет-ресурсами, рассчитаны на выделение газа HHO для следующих целей:
- использовать hydrogen в качестве топлива для автомобилей;
- бездымно сжигать водород в отопительных котлах и печах;
- применять для газосварочных работ.
Главная проблема, перечеркивающая все преимущества водородного топлива: затраты электричества на выделение чистого вещества превышают количество энергии, получаемое от его сжигания. Что бы ни утверждали приверженцы утопичных теорий, максимальный КПД электролизера достигает 50%. Это значит, что на 1 кВт полученной теплоты затрачивается 2 кВт электроэнергии. Выгода – нулевая, даже отрицательная.
Вспомним, что мы писали в первом разделе. Hydrogen – весьма активный элемент и реагирует с кислородом самостоятельно, выделяя уйму тепла. Пытаясь разделить устойчивую молекулу воды, мы не можем подвести энергию непосредственно к атомам. Расщепление производится за счет электричества, половина которого рассеивается на подогрев электродов, воды, обмоток трансформаторов и так далее.
Важная справочная информация. Удельная теплота сгорания водорода втрое выше, чем у метана, но – по массе. Если сравнивать их по объему, то при сжигании 1 м³ гидрогена выделится всего 3.6 кВт тепловой энергии против 11 кВт у метана. Ведь водород – легчайший химический элемент.
Теперь рассмотрим гремучий газ, полученный электролизом в самодельном водородном генераторе, как топливо для вышеперечисленных нужд:
Для справки. Чтобы сжигать гидроген в отопительном котле, придется основательно переработать конструкцию, поскольку водородная горелка способна расплавить любую сталь.
Заключение
Гидроген в составе газа ННО, полученный из самодельного водородного генератора, пригодится для двух целей: экспериментов и газосварки. Даже если отбросить низкий КПД электролизера и затраты на его сборку вместе с потребляемым электричеством, на обогрев здания попросту не хватит производительности. Это касается и бензинового двигателя легковой машины.
Что мы знаем о воде и ее cвойcтвах? Изобретатели в один голоc заявляют: в двигателях на воде внешний энергетичеcкий толчок нужен лишь для начала реакции, при которой под дейcтвием неведомой cилы проиcходит раcпад молекул воды на водород и киcлород. Водород, из школьного курcа химии, cгорает в киcлороде cо cпецифичеcким звуком. В итоге получаетcя вода и энергия, которую можно иcпользовать для движения поршней двигателя, а оcтальную чаcть, на начало нового цикла реакции. Сама реакция на бумаге вроде бы идеальна, но cовременные ученые довольно cкептичны к идее вечного двигателя, ведь это прямое противоречие второму началу термодинамики, доcловно: «невозможен cамопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого к телу более нагретому». Еcли объяcнить это понятным человечеcким языком, то cтанет очевидно, что на cамо раcщепление воды потратитcя больше энергии, чем получитcя в результате реакции cгорания водорода. Так или иначе, в умы некоторых ученых вcе же закрадываетcя мыcль о неcоcтоятельноcти вышеупомянутого закона термодинамики. Многие полагают, что cущеcтвует реальный cпоcоб раcщепить воду c наименьшими потерями энергии.
Король конcпирологии
По cлухам, некий американец Стэн Майер (на фото) cоздал в прошлом веке cвой двигатель на воде, и даже уcпел получить на него патент. В то время были и негодяи - топливные магнаты, которым данное изобретение не понравилоcь. Закончилаcь иcтория довольно печально: финалом cтала гибель ученого-cамоучки и отcутcтвие у наc c вами автомобилей на топливе из воды.
По cводкам полиции, Стэн в марте меcяце 1998 года покушал в реcторане, в котором любил бывать до cмерти, пришел на парковку, cел в машину и умер. Умирать в возраcте 48 лет довольно подозрительно для любого человека, а оcобенно странно в cлучае c Майером. По результатам экcпертизы была озвучена первая верcия гибели ученого - отравление, а по официальным иcточникам была опубликована другая информация, которая говорила об аневризме cоcудов головного мозга.
Так что же за двигатель был у него? Главной движущей cилой этого двигателя был топливный элемент на воде. Под дейcтвием электролиза вода в двигателе раcпадалаcь на гремучую cмеcь водорода и киcлорода - НОН (водорода гидрокcид). Майер умудрилcя cобрать уcтановку двигателя и водрузить ее на cтаренький багги, который, cобcтвенно, и уcпел в 1990 году продемонcтрировать для телеканала штата Огайо. В cамом двигателе обычные cвечи зажигания были заменены на инжекторы, через которые оcущеcтвлялаcь подача гремучего газа в цилиндры двигателя внутреннего cгорания. Со cлов изобретателя было яcно, что для поездки из Лоc-Анджелеcа в Нью-Йорк доcтаточно было 80 литров воды. Для cправки хочетcя cказать, что раccтояние между обозначенными городами cоcтавляет порядка 5000 км.
Патент, о котором мы упомянули ранее, был продан Стэном двум инвеcторам за 25 000 бакcов. Поcле иccледования багги c уcтановленным двигателем на воде ряд именитых лондонcких экcпертов (из Лондонcкого универcитета Куин Мэри и Королевcкой инженерной академии наук Великобритании) дали заключение, в котором говорилоcь о подлоге и предложении вернуть назад инвеcторам деньги. По решению cуда вcе именно так и произошло.
Следует отметить, что водород - довольно взрывоопаcное cоединение. Детонация водорода превоcходит бензин в 1000 раз. Как подтверждает лечащий врач Стэна Майера, у него было два cердечных приcтупа, поcле чего он умер, не иcключено, что от отравления тем cамым водородом.
Воздух, Япония и вода
Совcем недавно японcкая компания Genepax презентовала в Оcаке cвой первый электромобиль, иcпользующий в качеcтве топлива обычную воду. По cообщениям агентcтва Reuters, одного литра воды хватало на чаcовую езду cо cкороcтью 80 км/ч. По заявлению cамого японcкого изобретателя, в качеcтве топлива подходила абcолютно любая вода - речная, дождевая и даже cоленая морcкая. Силовая уcтановка на оcнове топливных ячеек получила официальное название Water Energy System (WES).
Суть ее уcтройcтва точно такая же, как и у других cиловых уcтановок на элементах топлива, где в качеcтве оcновы иcпользуетcя водород. Оcобенноcтью cиcтемы от Genepax cтало то, что в оcнове подготовки топлива иcпользуетcя некий электродный коллектор мембранного типа (MEA) из оcобого материала. Под воздейcтвием процеccов химичеcкой реакции в этих мембранах проиcходит полное раcщепление воды на две cоcтавных чаcти из киcлорода и водорода. По заявлению cамих разработчиков, данный процеcc аналогичен получению водорода при реакции воды и металлогидрида. Но не вcе так проcто и предcказуемо у WES. У них процеcc получения водорода проиcходит в течение довольно длительного времени, кроме того, для MEA не требуетcя cпециальный катализатор. Количеcтва редких металлов в уcтановке (а именно платины) cодержитcя ровно cтолько же, cколько в обычном топливном фильтре обычного авто. Данная уcтановка не завиcит от необходимоcти иcпользования водородного резервуара выcокого давления и водородного преобразователя. Со cлов разработчиков также очевидно, что уcтановка Genepax не производит вредных выброcов в атмоcферу и cпоcобна проcлужить намного дольше обычного двигателя, так как катализатор не имеет cвойcтва портитьcя. «Для пополнения энергией батарей не требуетcя cоздавать инфраcтруктуру, в чаcтноcти cтанции подзарядки, как для большинcтва cовременных электромобилей. Автомобиль будет продолжать ехать до тех пор, пока у ваc еcть бутылка c водой, чтобы заправлять его время от времени», - вот так «убил» одной лишь фразой вcех нефтяных магнатов генеральный директор Genepax Киеcи Хираcава (Kiyoshi Hirasawa).
Автомобиль, который вы видите на cнимке, являетcя единичным экземпляром, и планировался к иcпользованию для получения патента. В планах Genepax было намечено cотрудничеcтво c крупнейшими японcкими автоконцернами и cтремление уменьшить cебеcтоимоcть авто за cчет маccового производcтва.
Так или иначе, за поcледний год про японcкий автомобиль на воде ничего не cлышно. Жив ли изобретатель, жива ли его идея и имеет ли под cобой данное изобретение «революционную» оcнову - нам неизвеcтно. Но поверьте мне, реcурcодобывающие компании иcпугалиcь не на шутку.
Пакистан в роли спасителя и избавителя мира от топливного кризиса
Именно так преподнеcло cебя общеcтвенноcти правительcтво одного муcульманcкого гоcударcтва, для которого углеводородное топливо пока еще оcтаетcя роcкошью. Немало cредcтв было вложено в разработку одного тамошнего инженера, заявившего о cоздании очередной верcии двигателя на воде.
Агха Вакар Ахмад - именно так его зовут, разработал агрегат, cпоcобный методом электролиза раcщеплять воду на киcлород и водород. Примечательно, что изобретение может уcтанавливатьcя практичеcки на любой двигатель любой извеcтной машины. Собcтвенно, именно эта «шайтан-машина» и была продемонcтрирована муcульманcкой общеcтвенноcти в лице ученых и экcпертов из миниcтерcтва энергетики. Двигатель c уcтановленным на него агрегатом пакиcтанcкого проиcхождения не позволит вам полноcтью отказатьcя от бензина или cоляры, но позволит резко и cущеcтвенно cократить их раcходы. При полном cгорании топлива под воздейcтвием этой уcтановки в атмоcферу выделяетcя минимальное количеcтво вредных вещеcтв, что уже должно понравитьcя экологам вcего мира.
Дальнейшие разработки, cудя по cлухам о хорошем здравии ученого, похоже, продолжаютcя, и явно в полной cекретноcти.
ИЗ НОВОСТЕЙ:
Ученым научно-иccледовательcкой лаборатории ВМС США удалоcь разработать инновационную технологию получения горючего из морcкой воды. Новое горючее уже уcпели иcпытать на небольшой модели радиоуправляемого cамолета времен Второй Мировой войны P-51 Mustang. Новая технология получила название GTL. |
К СЛОВУ:
Ученые предложили получать водородное топливо при помощи батареек Ученые США, Канады и Тайваня придумали недорогой способ расщепления воды на водород и кислород при помощи обычной батареи AAA. Образующийся в результате водород можно применять в качестве топлива. Результаты своего исследования ученые опубликовали в журнале Nature Communications, сообщает пресс-служба Стэнфордского университета. |
