Юный техник, 2002 № 02
Шрифт:
Кирилл Рябуха считает, что атомные и солнечные станции нужно объединить в одном комплексе, и тогда они будут дополнять друг друга, производя энергию непрерывно и в больших количествах. Он даже придумал название своему комплексу — «Гелиос».
А теперь познакомимся с конструкцией КЭС юного изобретателя. Приемное зеркало солнечной энергии диаметром 70 м обеспечивает постоянную мощность 450 кВт. В фокусе солнечной печи установлен теплообменник. Через него также пропущен первый контур ядерной установки. Нагретое в теплообменнике рабочее вещество (аргон) направляется в турбину и далее на лазер. Турбинный отсек находится в основном модуле. Для устранения крутящих моментов две турбины вращаются встречно. Передача энергии на земную приемную станцию производится лучом мощного лазера.
Взаимодействие всех систем на «Гелиосе» обеспечивает высокоорганизованная система связи. Комплекс оборудован двумя передающими антеннами, системами индивидуального наведения для
При аварийной ситуации отсеки заполняются аргоном после того, как персонал наденет скафандры либо автоматизированная система убедится, что людей в отсеках нет. Самое серьезное внимание уделено защите комплекса от несанкционированного использования лазера для разрушения объектов на Земле. С этой целью в системе управления зашит неразрушаемый алгоритм управления, включающий ориентацию лазера. В случае захвата комплекса террористами или возникновения малейшей опасности несанкционированного использования взрываются наиболее важные энергетические системы. Система жизнеобеспечения — стандартная, она состоит из комплекса регенерации воздуха и питьевой воды. Продукты питания периодически доставляются с Земли транспортными кораблями.
Так выглядит макет космической электростанции Кирилла Рябухи.
СОЕДИНИТЬ НЕСОВМЕСТИМОЕ
Этой проблемой вот уже второй год занимается Виталий Тетера, член кружка юных изобретателей из г. Сосновый Бор. И вот что у него получилось. ДВС — двигатель внутреннего сгорания. ППМ — поршневая паровая машина. Оба эти двигателя существуют отдельно уже не один десяток лет и доведены практически до совершенства. Правда, были в разных странах робкие попытки объединить их в один блок, но практического выхода они не имели. И это понятно, ведь ДВС работает на органическом топливе, а ППМ — на пару. Гибрид получался громоздким, а главное — малоэффективным.
Виталий Тетера получает заслуженные награды.
С попыток разобраться в сути вопроса и начал свою исследовательскую работу Виталий. Сначала досконально разобрался в мере рассматривается четырехцилиндровый вариант, состоящий из двух цилиндров ДВС и двух цилиндров ППМ.
Цилиндры сгорания 1, 2 и цилиндры паровой машины 3, 4 соединены через шатуны с коленчатым валом 5. На цилиндрах обозначены клапаны: а — ввода топливной смеси, б — выхода выхлопных газов, в — ввода выхлопных газов в паровой цилиндр, г — впрыска воды ид — выхода отработанного пара. Установка включает также систему питания ДВС 6, конденсатор 7, фильтр очистки воды 8 и водяной насос 9. Элементы установки соединены линиями: 10 — от системы питания ДВС к цилиндрам 1 и 2; 11 — от водяного насоса 9 к цилиндрам 3 и 4; 12 — от цилиндров 3 и 4 к конденсатору 7; 13 — от цилиндра 1 к цилиндру 3 и от цилиндра 2 к цилиндру 4; 14 — от конденсатора 7 к фильтру 8; 15 — от фильтра 8 к водяному насосу 9 и 16 — выброс газов в атмосферу.
Рассмотрим сначала пары цилиндров 1 и 3. Рабочий ход в цилиндре проворачивает коленчатый вал на пол-оборота.
По его завершению открывается клапан «б», а на цилиндре 3 — клапан «в». Выхлопные газы из первого цилиндра перепускаются в цилиндр 3. Затем при открытии клапана «а» всасывается топливная смесь. Одновременно с этим в цилиндре 3 происходит сжатие выхлопных газов и повышение их температуры. В следующем такте в цилиндре 1 происходит сжатие топливной смеси. В цилиндре 3 при закрытых клапанах «в» и «д» через клапан «г» впрыскивается вода, и клапан «г» закрывается. Капельки воды мгновенно испаряются, и образовавшийся пар толкает поршень — происходит рабочий ход в цилиндре паровой машины. Цилиндры 2 и 4 работают аналогично.
В конденсаторе 7 отработанная парогазовая смесь охлаждается. Пары воды конденсируются. Большая часть примесей из выхлопных газов переходит в конденсат, который по линии 14 подается на фильтр 8 и далее, после очистки, на водяной насос 9. Воздух и газы из конденсатора 7 по линии 16 выбрасываются в атмосферу.
Коленчатый и распределительный валы, а также ряд вспомогательных систем являются общими для ДВС и ППМ. Вполне очевидно, что это позволяет заметно снизить массу и габариты установки. Если сравнивать даже самый лучший ДВС с двигателем Тетеры при условии равного литража их рабочих камер, то КПД последнего будет выше. А это значит, что при прочих равных условиях новый двигатель будет расходовать меньше бензина. И еще, растворение и осаждение в конденсаторе примесей выхлопных газов и очистка конденсата на фильтре снизят выбросы вредных примесей и газов в атмосферу.
Принципиальная схема нового двигателя В. Тетеры.
ОТМЕНЯЮТСЯ НОЧНЫЕ ДЕЖУРСТВА
Ежегодно почти треть урожая плодов и ягод не попадает на наш стол из-за весенних утренних заморозков. Случается, волна за волной накатываются холода в мае месяце, когда садовые культуры обильно цветут. Минусовая ночная температура убивает нежные почки и завязи. Холодные утренники случаются на севере под Петрозаводском, бывают в Нечерноземной и Черноземной зонах, даже Ставропольский край от них не застрахован. Вот почему все взрослое население небольшого городка Новоалександровска каждую весну внимательно слушает прогноз погоды и по тревожному сигналу не спит ночами, сжигая кучи мусора и старой травы, чтобы защитить дымом свои сады.
Юрию Сидоренко, члену кружка радиоэлектроники городской Станции юных техников, весной этого года тоже пришлось дежурить ночью в саду, а утром сонному идти в школу. Вот тогда и подумал он о решении этой задачи техническими средствами.
Но с чего начинать? Юрий взялся за литературу. Вот, скажем, дым. Во-первых, он создает в приземных слоях искусственное облако, которое не дает быстро выхолаживаться поверхности земли. Но есть и еще одно обстоятельство, на которое редко кто обращает внимание. С точки зрения химии, дым состоит из не полностью сгоревших частиц углерода и мелких кристалликов соли. Попадая в атмосферу, они становятся центрами кристаллизации водяного пара. Соль растворяется в каплях воды и оседает на листьях, почках и цветущих завязях. А ведь хорошо известно, что соленая вода замерзает ниже нулевой отметки на градуснике.
Увеличить попадание солей в воздух можно, если сжигать не ветви, траву и опилки, а специальные химические дымовые шашки. Экспериментально подобрал для них Юрий и состав — мельчайшие кристаллы соли, парафина и порох. Смесь при поджоге не взрывается, а медленно горит, выделяя клубы белого неядовитого дыма. Зачем нужна соль — теперь это понятно всем. А вот зачем нужен парафин? Оказывается, он благоприятно влияет на растения, покрывая их тончайшей водоотталкивающей пленкой, препятствующей росе снизить концентрацию солей в капиллярах растений. Первые же эксперименты показали, что дымовая шашка массой всего в 200 г надежно защищает участок площадью 750 кв.м.