4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Борис шелищ водородный двигатель схема

Блокадный Ленинград и первый в мире водородный двигатель. Борис Щелищ

Блокадный Ленинград. Сентябрь 1941 года. Не стало бензина.

Для спуска и подъёма аэростатов заграждения, которые были одной из главных составляющих противовоздушной обороны города, не позволявшей вражеским самолетам снижаться до высот, обеспечивающих прицельное бомбометание, использовались автомобили — полуторки ГАЗ-АА с установленными лебедками с приводом от автомобильного двигателя. Когда закончился бензин, автомобили остались без горючего. Это лишило боеспособности части аэростатов заграждения и существенно увеличило потери города и фронта от авиабомб.

Перевод бензинового двигателя на водородное топливо [ править | править код ]

Аэростаты заграждения накачивались водородом, который из-за пористости оболочки утекал в атмосферу, уступая место в аэростате другим атмосферным газам. Из-за загрязнения снижалась подъёмная сила аэростата и, соответственно, максимальная высота полёта. Кроме того, получающаяся смесь — гремучий газ — взрывоопасна (так, по официальной версии, именно образование гремучего газа стало причиной крушения дирижабля «Гинденбург»). Поэтому по регламенту аэростаты было необходимо перезаправлять, когда доля посторонних газов достигнет 17 % общего объёма аэростата [8] . На практике аэростаты приходилось перезаправлять каждые двадцать пять — тридцать дней. Для спуска и подъёма использовались лебёдки, установленные на полуторки ГАЗ-АА и работающие от бензинового двигателя грузовика [4] , пока в сентябре 1941 года в Ленинграде не закончился бензин [2] . После безуспешных попыток спускать аэростаты вручную или с использованием лифтовых лебёдок (вскоре в Ленинграде не стало и электричества) Борис Исаакович приходит к мысли использовать в качестве горючего отработанный аэростатами водород, который прежде просто выпускали в атмосферу. По воспоминаниям самого Шелища, на эту идею его вдохновил эпизод из романа Жюля Верна «Таинственный остров», в котором разложенная на водород и кислород вода называлась «топливом будущего» [2] [4] [9] . В Ленинграде проблем с водородом не было: он бесперебойно поступал в осаждённый город по газопроводу, проложенному по дну Ладожского озера [2] . По другим данным, водород поступал в войска с одного из ленинградских заводов (хотя и с частыми перебоями) [10] .

С разрешения командования был проведён эксперимент, в котором шланг от аэростата был напрямую подсоединён к двигателю. После нескольких минут стабильной работы произошёл взрыв газгольдера, а сам Борис Шелищ получил контузию. Однако позже изобретатель добавляет между двигателем и газгольдером гидрозатвор, сделанный кустарным способом из огнетушителя и обрезков труб [11] , который отсекал открытое пламя и не позволял вспышкам в двигателе дойти до газгольдера. Прибывшая комиссия одобряет работу Шелища и приказывает перевести все аэростатные лебёдки на водородное топливо. За десять дней было переоборудовано двести автомобилей [4] .

Сам Шелищ отмечал, что двигатель на водородном топливе лучше заводился в мороз, а стендовые испытания показали меньший износ деталей, чем при работе на бензине [9] [2] [4] . Мощность двигателя достигала двадцати лошадиных сил [8] . В представлении к ордену Красной Звезды в ноябре 1941 года командование оценило экономию от изобретения Шелища в 502,5 тысячи рублей в год в масштабе 2-го корпуса ПВО. В заключении было отмечено, что «изобретение тов. Шелища Б. И. имеет огромное оборонное и народно-хозяйственное значение». 20 декабря 1941 года вышел фронтовой указ о награждении [1] .

В январе 1942 года двигатель, работающий на водороде, демонстрировался на выставке работ военных изобретателей и рационализаторов [12] . Двигатель оставили работать в закрытом помещении, так как вместо выхлопных газов выделялся водяной пар [13] [4] .

В 1942 году Бориса Шелища вызвали в Москву для передачи опыта столичным частям ПВО [2] . В Москве на водородное топливо было переведено триста двигателей [4] .

Летом 1943 года Борис Исаакович подаёт заявку об изобретении, зимой 1945 публикуется описание изобретения к авторскому свидетельству СССР с заголовком: «Способ эксплуатации установок с аэростатами заграждения» [14] .

Забытые герои | Водородный лейтенант

Этот рассказ о человеке, благодаря изобретению которого существовала система аэростатного заграждения Ленинграда и Москвы. Сколько она спасла жизней и материальных ценностей во время войны можно только догадываться. Вот только после войны и сам изобретатель и его изобретение были незаслуженно забыты. И только в наши дни в мире начались разработки перехода двигателей внутреннего сгорания на водород.

Борис Исаакович Шелищ родился в Киеве 28 сентября 1908 года в семье ткача. После смерти отца в 1923 году Борис с матерью продолжили его дело. В 1928 году он переезжает в Ленинград, где устраивается работать в типографию, но вскоре призывается на срочную службу в РККА. После демобилизации в 1932 году проходит путь от техника автопарка до главного механика трикотажной фабрики. В 1935 году получает своё первое авторское свидетельство — на «Устройство для регулирования подачи топлива к карбюратору двигателя на моторных повозках».

Борис Исаакович Шелищ.

Уже 23 июня 1941 года Борис Исаакович призывается в Красную Армию. Он попадает в 3-й полк аэростатов заграждения 2-го корпуса ПВО на должность автотехника. Аэростаты заграждения накачивались водородом, который из-за пористости оболочки утекал в атмосферу, уступая место в аэростате другим атмосферным газам. Из-за загрязнения водорода снижалась подъёмная сила аэростата и, соответственно, максимальная высота подъема. Кроме того, получающаяся смесь — гремучий газ — взрывоопасна. По официальной версии, именно образование гремучего газа стало причиной крушения дирижабля «Гинденбург». Поэтому по регламенту аэростаты необходимо было перезаправлять, когда доля посторонних газов достигнет 17 % общего объёма аэростата. На практике, водорода не хватало, и перезарядку аэростатов производили как можно позже, каждые 25-30 дней, доводя концентрацию газов до 20-25% и рискуя быть взорванным.

Газгольдер для заправки аэростатов в Ленинграде на Невском проспекте. 1941 г.

Подъем аэростатов воздушного заграждения с автомобильных лебедок.

Для спуска и подъёма аэростатов использовались лебёдки, установленные на полуторки ГАЗ-АА и работающие от бензинового двигателя грузовика, пока в сентябре 1941 года в Ленинграде не закончился бензин. Его и до этого выдавали только на боевую работу, причем отпускали с точностью до 100 граммов. За его перерасход грозил военный трибунал. Весь транспорт ПВО, кроме двух газогенераторных автомобилей, работавших на дровяных чурках, был остановлен. Все грузы переносили на руках, перевозили на санях и тележках. Раненых и больных вывозили тоже на санях. А за один боевой подъем аэростатов только одного полка аэростатного заграждения сжигалось около 1,5 тонн бензина. Всего же, в корпусе аэростатного заграждения Ленинграда было три полка. Кроме того, аэростатами пользовались и воздушные наблюдатели.

Шелищ предложил переоборудовать подъемный механизм, используя для спуска аэростатов лифтовые электролебедки из соседних домов. Они должны были устанавливаться на грузовики вместо бензиновых. Но вскоре в блокадном Ленинграде не стало и электричества. Пытались использовать и ручной привод, но с таким механизмом не могли справиться даже десять здоровых мужчин. К тому же большую часть рядовых и сержантов из аэростатных частей направили в пехоту, и на действующих постах вместо 12 человек осталось всего 4-5, в основном девушки.

Борис Исаакович пришел к мысли использовать в качестве горючего отработанный аэростатами водород, который прежде просто выпускали в атмосферу. По воспоминаниям самого Шелища, на эту идею его вдохновил эпизод из романа Жюля Верна «Таинственный остров», в котором разложенная на водород и кислород вода называлась «топливом будущего». В Ленинграде водород вырабатывал небольшой химический заводик, с трудом справляясь с потребностью ПВО. Водорода с химзавода постам аэростатного заграждения хватало не всегда. Тогда его добывали на армейских установках, которые размешались на шасси грузовиков ЗИС-5, имели смесители, очистители и скрубберы.

С разрешения командования был проведён эксперимент, в котором шланг от аэростата был напрямую подсоединён к двигателю. После нескольких минут стабильной работы произошёл взрыв газгольдера, а сам Борис Шелищ получил контузию. Однако позже изобретатель добавляет между двигателем и газгольдером гидрозатвор, сделанный кустарным способом из огнетушителя и обрезков труб, который отсекал открытое пламя и не позволял вспышкам в двигателе дойти до газгольдера. Решили сначала в каждом полку оборудовать, таким образом, по пять постов и после десяти подъемов принять окончательное решение. Шли на риск, но риск себя оправдал. Шелищ ввел дополнительно в двигатель капельную подачу воды, что смягчило процессы горения. Сам Шелищ отмечал, что двигатель на водородном топливе лучше заводился в мороз, а стендовые испытания показали меньший износ деталей, чем при работе на бензине. Мощность двигателя на водороде достигала 20 лошадиных сил или половину мощности при работе на бензине.

Читать еще:  Двигатель 041460 технические характеристики

Прибывшая комиссия одобрила работу Шелища, а командование и приказало перевести все аэростатные лебёдки на водородное топливо, поскольку большинство аэростатов уже не поднималось. За десять дней было переоборудовано двести автомобилей, позже еще 50. После этого — весь 1942 год и до самой Победы — автолебедки постов аэростатного заграждения работали на отработанном водороде, выпущенном из аэростатов. Только в Ленинграде благодаря изобретению Б. И. Шелища было условно сэкономлено около ста тонн бензина. Условно потому, что реального–то бензина не было.

Ленинградские войска ПВО к началу Отечественной войны уже имели некоторый опыт боевого применения аэростатов заграждения, приобретенный во время войны с белофиннами. В первые же дни после 22 июня в городе были развернуты 328 постов аэростатного заграждения, объединенных в три полка. Посты, размещенные в шахматном порядке, прикрывали территорию города, подходы к нему, часть Финского залива, Морской канал, воздушные подступы к Кронштадту. Расстояние между постами по фронту и в глубину — около километра. Посты были на территориях промышленных предприятий и на городских площадях, во дворах домов и на припортовых площадках, в парках и скверах, на пустырях, а также на баржах в прибрежных водах. Каждый пост имел два одинаковых аэростата, которые в зависимости от обстановки поднимали в воздух поодиночке или тандемом, вытягивая трос с автомобильной лебедки. Одиночный аэростат обычно поднимался на высоту 2-2,5 км, верхний аэростат тандема — на 4-5 км. К тросам аэростаты крепили системой строп. Как правило, аэростаты поднимали в воздух лишь на темное время суток. Во-первых, при свете дня противнику легко было их уничтожить, а во-вторых, бомбить город фашисты летали в основном ночью.

По существовавшей тогда практике бомбометания противник стремился наносить удары с небольшой высоты или на выходе из пике. Это обеспечивало большую точность удара и при этом относительную безопасность для бомбардировщиков: на малых высотах эффективность противодействия истребительной авиации и зенитной артиллерии значительно ниже. Лишить противника преимуществ малой высоты и была призвана система аэростатов заграждения. Посты аэростатного заграждения вели и активную борьбу с бомбардировщиками. При столкновении с тросом крыло самолета сминалось, а то и разрезалось, самолет опрокидывался. Кроме того, к каждому тросу крепились мины, взрывавшие самолеты.

Аэростаты заграждения наносили авиации противника существенный урон. В еще большей мере они препятствовали выполнению вражескими летчиками данных им заданий. Поэтому с первых месяцев войны немецкая авиация вела охоту на аэростаты: истребители расстреливали их зажигательными снарядами. Воспламенялся вытекавший из пробоин водород, и выражение «небо в огне» становилось отнюдь не метафорой.

За время войны полки аэростатного заграждения Ленинграда поднимали аэростаты около 500 раз. Несложные подсчеты показали, что аэростаты в ленинградском небе проработали более миллиона аэростато-часов, большинство из которых благодаря изобретению Шелища.

Командование Ленинградского фронта, осознавая значимость изобретения Шелища, 20 декабря 1941 года наградило его орденом Красной Звезды. В представлении к награждению было отмечено, что его техническая новинка позволила сэкономить только в масштабах 2-го корпуса ПВО 502 тысячи рублей, и имела огромное оборонное и народно-хозяйственное значение.

Первый лист наградного листа Шелища.

Уже в январе 1942 года двигатель, работающий на водороде, демонстрировался на выставке работ военных изобретателей и рационализаторов. Там двигатель оставили работать в закрытом помещении, так как вместо выхлопных газов выделялся водяной пар. Само изобретение выдвинули на соискание Сталинской премии 1942 г. Но оно не прошло по конкурсу, поскольку тогда еще не было официального решения о принятии его на вооружение в масштабах страны. Позднее, когда такое решение приняли, к этому вопросу уже не вернулись.

В том же 1942 году Шелища командируют в Москву для внедрения своей технологии в московские части ПВО. В Москве на водородное топливо было переведено триста двигателей. Летом 1943 года Борис Исаакович подаёт заявку об изобретении, зимой 1945 публикуется описание изобретения к авторскому свидетельству СССР с заголовком: «Способ эксплуатации установок с аэростатами заграждения». К 1943 году Шелищ получает звание техника-лейтенанта, а к 1945 году — звание старшего техника-лейтенанта.

После Победы аэростаты заграждения быстро расформировали: не стало «бросового» водорода, который служил топливом для двигателя. Но еще долгие годы списанные двигатели, которые во время войны питались водородом, работали в колхозах и совхозах.

Газгольдеры для заправки аэростатов воздушного заграждения на Большой Ордынке. Москва.

По окончании войны Борис Исаакович сначала возвращается на трикотажную фабрику, а с 1948 года работает на автотранспортных предприятиях. Он наконец-то получает высшее образование на факультете экономики университета марксизма-ленинизма. В середине 1970-х годов, когда водородная энергетика переживала бурный рост, изобретателя приглашают читать лекции в АН СССР. Как участника обороны Ленинграда Шелища наградили медалью «За оборону Ленинграда», а по окончанию войны — медалью «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

3 августа 1974 года в передовой статье газеты «Правда» под названием «Топливо будущего — водород» ее автор академик В. Струминский писал: «Даже если в мире исчезнут уголь и нефть, СССР энергетическая катастрофа не грозит, поскольку советские ученые, опередив американскую науку, нашли альтернативный источник энергии — водород. В Сибирском отделении Академии наук СССР в 1968 году, на год раньше, чем американцы нашли способ использовать водород в качестве автомобильного топлива». Неожиданно после публикации статьи в редакцию пришло опровержение от группы ветеранов ПВО Ленинградского фронта. В ней они сообщали, что водород в качестве автомобильного топлива был применен еще в 1941 году в блокадном Ленинграде. Причем не в качестве эксперимента, а массово, как единственное топливо к двигателям внутреннего сгорания. А придумал и внедрил это техник-лейтенант 3-го полка аэростатных заграждений ПВО Ленинградского фронта Шелищ Борис Исаакович. После поступившего опровержения приоритет Б.И. Шелища подтвердила Комиссия по водородной энергетике Академии наук СССР. Однако партийная газета опровержения не опубликовала.

Ради справедливости отметим, что первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, создал Франсуа Исаак де Риваз в 1806 году. Водород изобретатель производил электролизом воды. Правда, это был единичный опытный двигатель. Шелищ же сумел применить водород в массовом масштабе.

Борис Исаакович Шелищ скончался 1 марта 1980 года в возрасте 71 года и был похоронен на Преображенском еврейском кладбище.

Постер документального фильма «Водородный лейтенант. Борис Шелищ»

В память о талантливом изобретателе потомкам осталась лишь одна вещь — огнетушитель-гидрозатвор, сконструированный Шелищем, который сегодня хранится в музее ПВО Санкт-Петербурга. А в 2006 году режиссер и автор сценария Алексей Артемьев снял документальный фильм «Водородный лейтенант. Борис Шелищ».

В заключение отметим, что до сегодняшнего дня ученые не нашли способа безопасного массового применения водорода на автотранспорте. Поэтому единственным массовым применением водорода в качестве топлива для 550 автомобилей ПВО Ленинграда и Москвы была система изобретенная лейтенантом Шелищем.

Орден Красной Звезды

В декабре 1941 г. Комитет по обороне Ленинграда для поднятия боевого духа защитников города организовал выставку изобретений военных рационализаторов. Она разместилась в штабе ПВО в Басковом переулке, 16. Лейтенанту Шелищу было предписано представлять на выставке свое детище. Прямо в актовом зале была установлена «полуторка», работающая на водородном топливе. Выхлопные газы от работающего двигателя не загрязняли воздух благодаря тому, что на выходе образовывался пар. Хотя двигатель несколько часов работал в закрытом помещении, посетители выставки не почувствовали ни дыма, ни гари, ни необычных запахов. Позднее эту машину демонстрировали командующему Ленинградским фронтом генерал-полковнику Л.А. Говорову. Тот одобрил идею. За эту работу Б.И. Шелища в декабре 1941 г. наградили орденом Красной Звезды.

Наградной лист Бориса Шелища

Само изобретение выдвинули на соискание Сталинской премии 1942 г. Но оно не прошло по конкурсу, поскольку тогда еще не было официального решения о принятии его на вооружение в масштабах страны. Позднее, когда такое решение приняли, к этому вопросу уже не вернулись. А лейтенанта Шелища командировали в Москву, чтобы использовать его опыт в частях ПВО столицы.

Читать еще:  Что подогревать двигателе зимой

Подведем итоги

Как видно, сегодня водородные автомобили и двигатель на воде можно считать вполне реальной альтернативой не только привычным ДВС, которые используют нефтяное топливо, но и электрокарам.

Прежде всего, такие установки менее токсичны, при этом они не нуждаются в дорогостоящем топливе на основе нефти. Также автомобили с водородным двигателем имеют приемлемый запас хода. В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Напоследок отметим, что активное строительство трубопроводов для перекачки газа метана обещает в дальнейшей перспективе возможность перекачки по этим же трубопроводам и водорода. Это значит, что в случае роста общего числа авто с водородными двигателями, также высока вероятность быстрого увеличения количества специализированных заправочных станций.

Усовершенствание конструкции поршневого двигателя, отказ от КШМ: бесшатунный двигатель, а также двигатель без коленвала. Особенности и перспективы.

Конструктивные особенности двигателей GDI с непосредственным впрыском от моторов с распределенным впрыском топлива. Режимы работы, неисправности GDI.

Виды двигателей внутреннего сгорания, отличия различных типов ДВС. Особенности компоновки, объем двигателя, мощность, крутящий момент и другие параметры.

Двигатель семейства FSI: отличия, особенности, плюсы и минусы силового агрегата данного типа. Распространенные проблемы двигателей FSI, обслуживание мотора.

Дизельный мотор TDI. Отличительные особенности двигателя данного типа. Преимущества и недостатки, ресурс, особенности турбонаддува. советы по эксплуатации.

Что нужно знать о моторах на Рендж Ровер перед покупкой такого автомобиля б/у. С каким двигателем лучше взять данный автомобиль и почему.

История создания водородного двигателя

Начнем с того, что идеи построить водородный мотор появились еще в 1806 г. Основоположником стал Франсуа Исаак де Риваз, который получал водород из воды методом электролиза. Как видно, двигатель на водороде «родился» задолго до того, как был поднят ряд вопросов касательно окружающей среды и токсичности выхлопа.

Другими словами, попытки запустить ДВС на водороде были предприняты не для защиты окружающей среды, а в целях банального использования водорода в качестве топлива. Спустя несколько десятков лет (в 1841 г.) был выдан первый патент на такой двигатель, в 1852 г. в Германии появился агрегат, который успешно работал на смеси воздуха и водорода.

Однако после окончания войны дальнейшее развитие водородного двигателя было приостановлено как в СССР, так и во всем мире. Затем об этом двигателе вспомнили только тогда, когда в 70-е годы XX века случился топливный кризис. В результате компания BMW в 1979 г. построила автомобиль, двигатель которого использовал водород в качестве основного топлива. Агрегат работал относительно стабильно, не было взрывов и выбросов водяного пара.

Другие автопроизводители также начали работы в этой области, в результате чего к концу XX века появилось не только много прототипов, но и вполне успешно действующих образцов двигателей на водородном топливе (бензиновый и дизельный двигатель на водороде).

Однако после того как топливный кризис окончился, работы над водородными ДВС также были свернуты. Сегодня интерес к альтернативным источникам энергии снова растет, теперь уже по причине серьезных экологических проблем, а также с учетом того, что запасы нефти на планете быстро сокращаются и на нефтепродукты закономерно растут цены.

Также правительства многих стран стремятся стать энергонезависимыми, а водород является вполне доступной альтернативой. На сегодняшний день над водородными ДВС ведут работы GM, BMW, Honda, корпорация Ford и т.д.

ТИПЫ ВОДОРОДНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Наука непрерывно развивается. Каждый день придумываются новые концепты. Но только лучшие из них воплощаются в жизнь. Сейчас существует всего два типа водородных двигателей, которые могут быть рентабельными и производительными.

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

На данный момент тяжело сказать, какая из двух технологий по созданию водородных двигателей победит. У каждой есть свои плюсы и минусы. В любом случае работы в данном направлении не прекращаются. Поэтому, вполне возможно, что к 2030 году машину с водородным двигателем можно будет купить в любом автосалоне.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Главное отличие двигателей на водороде от привычных нам сейчас бензиновых либо дизельных аналогов заключается в способе подачи и воспламенении рабочей смеси. Принцип преобразования возвратно-поступательных движений КШМ в полезную работу остается неизменным. Ввиду того что горение топлива на основе нефтепродуктов происходит медленно, камера сгорания наполняется топливно-воздушной смесью немного раньше момента поднятия поршня в свое крайнее верхнее положение (ВМТ). Молниеносная скорость реакции водорода позволяет сдвинуть время впрыска к моменту, когда поршень начинает свое возвратное движение к НМТ. При этом давление в топливной системе не обязано быть высоким (4 атм. достаточно).

В идеальных условиях водородный двигатель может иметь систему питания закрытого типа. Процесс смесеобразования происходит без участия атмосферного воздуха. После такта сжатия в камере сгорания остается вода в виде пара, который проходя через радиатор, конденсируется и превращается обратно в Н2О. Такой тип аппаратуры возможен в том случаи, если на автомобиле установлен электролизер, который отделит с полученной воды водород для повторной реакции с кислородом.

На практике такой тип системы осуществить пока что сложно. Для исправной работы и уменьшения силы трения в моторах используется масло, испарения которого являются частью отработанных газов. На современном этапе развития технологий устойчивая работа и беспроблемный запуск двигателя, работающего на гремучем газе, без использования атмосферного воздуха неосуществимы.

Минусы водородного мотора

Водородные двигатели для автомобилей при всех плюсах не лишены недостатков:

  1. Высокая стоимость, на которую влияют, во-первых, электрический генератор, во-вторых, необходимые для эксплуатации авто баки из углепластика.
  2. Низкая энергетическая эффективность. У электромобиля КПД равняется 70%, у водородного топлива – 30%, если же водород получать из нефти, этот показатель увеличится примерно в 2 раза, но тогда появится углекислый газ.
  3. Малое количество заправок. Если в Европе они хотя бы есть, то в России такие заправочные станции в принципе отсутствуют.
  4. Необходимость периодической проверки баллонов, заправленных водородом, в целях безопасности.
  5. Увеличение веса машины и, как следствие, ухудшение маневренности.

Безусловно, защита окружающей среды имеет огромное значение, но пока что автолюбители не готовы жертвовать собственным комфортом и деньгами ради экологии.

Рекомендации по созданию водородного двигателя своими руками

В обычных условиях выделить гидроген из воды практически невозможно. Для успешного протекания процесса необходимо использование специальных катализаторов. На сегодняшний день применяются такие их разновидности:

  1. достаточно простая конструкция, управляемая весьма примитивным механизмом, выполняется в виде цилиндрических банок. К сожалению, элементарное устройство данного катализатора негативно отразилось на производительности водородного двигателя. Её максимальная величина характеризуется показателем 0,7 л газа, выделяемого за одну минуту. Такой вид катализатора подходит для ДВС на водороде с небольшой ёмкостью, а именно до 1,5 литров. Увеличение количества банок способствует возможности эксплуатации силового агрегата большего объёма;
  2. наилучшей эффективностью обладает катализатор, представленный обособленными ячейками. Такая система характеризуется максимальным коэффициентом полезного действия;
  3. на долгосрочную эксплуатацию рассчитаны открытые пластины или сухой катализатор. Благодаря свободному доступу воздуха из окружающей среды создаётся возможность наиболее эффективного охлаждения. Из перечисленных разновидностей система имеет средний показатель производительности, выражающийся величиной, колеблющейся в пределах 1-2 л газа, выделяемого из воды на протяжении одной минуты.

Конструкторские бюро и исследовательские институты не прекращают изыскания по разработке водородных двигателей, обладающих приемлемой производительностью при максимальном КПД. Уже сегодня практикуется применение гибридных устройств, в которых успешно сочетаются различные источники питания. Оптимальной считается комбинация водорода с бензином. Также учёные продолжают поиски идеального катализатора, способного обеспечить наибольшую производительность.

Формирование водородного агрегата

Для начала надлежит обеспечить устройство трубопровода с добавочными ёмкостями Датчик уровня жидкости, закреплённый в центре крышки, препятствует ложному срабатыванию во время движения вверх-вниз. Этим прибором управляется система автоматической подпитки.

Читать еще:  Что такое закоксовывание двигателя

Датчик давления регулирует подкачку воды, включая т отключая её при показателях соответственно 40 и 45 psi. При достижении нагрузки в 50 psi приводится в действие предохранитель, в конструкции которого предусмотрены две функционально значимые части:

  • вентиль аварийного сброса используется в экстремальных ситуациях;
  • разрывной диск, принцип работы которого заключается в активации при показателе давления в 60 psi, обеспечивая сохранность системы.

Особое внимание следует уделить качественному отводу тепла. Для этой цели подбирается наиболее холодная свеча.

Двигатель на водородных топливных элементах

Обратите внимание, под водородными двигателями понимаются как агрегаты, работающие на водороде (водородный ДВС), так и моторы, которые используют водородные топливные элементы. Первый тип мы уже рассмотрели выше, теперь давайте остановимся на втором варианте.

Топливный элемент на водороде фактически представляет собой «батарейку». Другими словами, это водородный аккумулятор с высоким КПД около 50%. Устройство основано на физико-химических процессах, в корпусе такого топливного элемента имеется особая мембрана, проводящая протоны. Эта мембрана разделяет две камеры, в одной из которых стоит анод, а в другой катод.

В камеру, где расположен анод, поступает водород, а в камеру с катодом попадает кислород. Электроды дополнительно покрыты дорогими редкоземельными металлами (зачастую, платиной). Это позволяет играть роль катализатора, который оказывает воздействие на молекулы водорода. В результате водород теряет электроны. Одновременно протоны идут через мембрану на катод, при этом катализатор также воздействует и на них. В итоге происходит соединение протонов с электронами, которые поступают снаружи.

Подобные водородные двигатели позволяет пройти не менее 200 км. на одном заряде. Основным минусом является высокая стоимость топливных элементов по причине использования платины, палладия и других дорогих металлов. В результате конечная стоимость транспорта с таким двигателем сильно возрастает.

ТРУДНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ДВС

Главное препятствие на пути внедрения технологии – это стоимость получения водорода (Н2), а также комплектующих для его хранения и транспортировки. К примеру, для сохранения сжиженного состояния нужно поддерживать стабильную температуру -253º С. Наиболее доступный способ получения Н2 – это электролиз воды. Промышленное снабжение водородом требует больших энергетических затрат. Рентабельным этот процесс сможет сделать ядерная энергетика, которой также пытаются найти рациональную альтернативу. Транспортировка и хранение газа требуют использования дорогостоящих материалов и высококачественных механизмов.К другим недостаткам водородного топлива можно отнести:

  • взрывоопасность. В замкнутом пространстве достаточная для реакции концентрация гремучего газа может спровоцировать взрыв. Усугубить ситуацию способна высокая температура воздуха. Из-за высокой степени диффузности водорода существует риск попадания Н2 в выхлопной коллектор, где реакция с горячими выхлопными газами приведет к возгоранию смеси. Роторный двигатель, ввиду особенностей компоновки, является более предпочтительным для водородного автомобиля;
  • для хранения водорода требуется емкость большого объема, а также специальные системы, препятствующие улетучиванию Н2 и обеспечивающие защиту от механических деформаций. Если для автобусов, грузовиков либо водного транспорта такая особенность не играет большой роли, то легковые автомобили теряют ценные кубометры багажного отделения;
  • в режимах высокотемпературных нагрузок водород способен провоцировать разрушительное воздействие на детали цилиндропоршневой группы и моторное масло. Применение соответствующих сплавов и смазочных материалов ведет к удорожанию производства и эксплуатации двигателей, работающих на водороде.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Автомобилестроение – далеко не единственная область, где могут применяться водородные двигатели. Водный, железнодорожный транспорт, авиация, а также различная вспомогательная спецтехника могут использовать силовые установки подобного типа.

Интерес к внедрению технологии водородных двигателей проявляют как дочерние предприятия, так и крупные автоконцерны (BMW, Volskwagen, Toyota, GM, Daimler AG и прочие). Уже сейчас на дорогах можно встретить не только опытные образцы, но и полноценные представители модельного ряда, приводимые в движение с помощью водорода. BMW 750i Hydrogen, Honda FSX, Toyota Mirai и многие другие модели отлично зарекомендовали себя во время дорожных испытаний. К сожалению, высокая стоимость водорода, отсутствие инфраструктуры заправочных станций, а также достаточного количества квалифицированных сотрудников, оборудования для ремонта и обслуживания не позволяют запустить такие автомобили в массовое производство. Оптимизация всего цикла использования гремучего газа являются первоначальной задачей области развития водородной энергетики.

Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы

Что выбрать: гидроусилитель или электроусилитель руля?

Датчик дроссельной заслонки: предназначение,типы,виды,неисправности,фото

Датчик холостого хода: принцип действия,устройство,виды,фото,назначение

Автомобильные стекла: что это такое и какие виды бывают?

Водородный Лейтенант (2006)

Осенью и зимой 1941 г. в ленинградских полках аэростатов заграждения из-за нехватки бензина почти все автомобили стояли. Но легковушка, на заднем сидении которой лежали баллоны с водородом, ездила исправно.
В 1942 г. необычный автомобиль с двигателем, работавшим на водороде, демонстрировался на выставке техники, приспособленной к условиям блокады (об этом 17 января 1942 г. писала газета «Ленинградская правда»). Хотя двигатель несколько часов работал в закрытом помещении, посетители выставки не почувствовали ни дыма, ни гари, ни необычных запахов. Отработанные газы — обыкновенный пар — не загрязняли воздух. Позднее, на выставке автомобилей, работающих на заменителях бензина, эту машину демонстрировали командующему Ленинградским фронтом генерал-полковнику Л.А.Говорову, который одобрил идею ее создания.
Схема, предложенная изобретателем, была предельно проста. Отработанный водород из матерчатого газгольдера объемом 125 м2 по дюймовому шлангу подводился к всасывающему коллектору двигателя ГАЗ-АА через технологическую пробку. Минуя карбюратор, газ поступал в рабочие цилиндры. Дозировка водорода и воздуха обеспечивалась дроссельной заслонкой или педалью акселератора. Моторист лебедки (он же водитель грузовика) управлял работой двигателя теми же способами, как и при использовании бензина.
Во время первых опытов сгорели два аэростата, взорвался газгольдер, сам Борис Исаакович получил контузию. После этого для безопасной эксплуатации воздушно-водородной «гремучей смеси» он придумал специальный водяной затвор, исключавший воспламенение смеси при вспышке во всасывающей трубе двигателя.
Стендовые испытания двигателя, проработавшего без остановки 200 ч, показали, что его износ оказался ниже норм, установленных при работе на бензине, двигатель не потерял мощности, в смазочном масле не нашли вредных примесей, а в камерах сгорания — и следов нагара
Особому испытанию подвергалась надежность гидрозатвора, от которого зависела безопасность. Многократные испытания действия гидрозатвора оказались успешными.

Приоритет Бориса Исааковича Шелища (а.с. 64209) подтвердила Комиссия по водородной энергетике Академии наук СССР.

Другие документальные фильмы на эту тему

Загадки Века (2019)

Этот документальный цикл рассказывает о событиях, которые оставили важный след в мировой истории и имеют непосредственное отношение к нашей стране. Сериал основан на подлинных фактах, полученных из недавно открытых архивов ФСБ, СВР и РГВИА. Кроме этого в каждом фильме будут выдвинуты версии, во многом меняющие ранее существующее представление о том или ином событии. Версии будут подкреплены подлинными документами и мнениями авторитетных экспертов и историков. Каждая серия представляет собой детективную историю, расследовать которую будет ведущий – известный журналист Сергей Медведев.

Все выпуски 2019 года:

1. Невозвращенцы
2. Марина Цветаева. Тайна смерти
3. Психотронное оружие
4. Тонька-пулемётчица
5. Операция «Медведь»
6. Геринг — брат Геринга
7. Чёрная Лиля. Злой гений Маяковского
8. Библиотека Ивана Грозного
9. Никита Хрущёв. Схватка за власть
10. Тайна смерти Сергея Мавроди
11. Сталин и Гитлер. Тайна встречи
12. Рерих в поисках Шамбалы
13. Двойники Гитлера
14. Генерал Власик. Тень Сталина
15. Арзамас в огне
16. Третий рейх в наркотическом дурмане
17. Тайна семьи Асадов
18. Александр I. Тайна смерти
19. Лев Толстой — против всех
20. Израиль. Становление государства
21. Надежда Аллилуева. Загадочная смерть первой леди Кремля
22. Тайна гибели подлодки К-129
23. Битва за Антарктиду
24. Адмирал Канарис
25. 18 неизвестных лет Христа
26. Маршал с чужим именем
27. Заговор против маршала Победы
28. Мастер шпионажа
29. Хайнц Фельфе. Суперагент КГБ
30. Как создавали атомную бомбу
31. Ночная встреча в Кремле
32. Дело Распутина
33. Отставка Хрущева
34. Катастрофа под грифом «секретно»
35. Муссолини. Падение диктатора
36. Моряк невидимого фронта
37. Сокровища Дрезденской галереи. Спасти, чтобы вернуть

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector