Загадки океана

Вершинский Н. В.

Сообщалось, что из-за высокой температуры вспышки в цилиндрах водородных двигателей внутреннего сгорания все-таки образуются еще некоторые побочные вещества типа окислов азота. Но они практически не образуются при работе на водороде двигателей внешнего сгорания. Речь идет о двигателе Стирлинга.

Он был изобретен шотландцем Робертом Стирлингом в 1816 г. Но широкого распространения не получил из-за низкого коэффициента полезного действия (кпд) — всего около 3 %. В наше время этот двигатель переживает свое второе рождение. Его кпд доведен теперь до 40–42 %, как у лучших дизельных двигателей. Благодаря исключительной простоте

своего устройства двигатели Стирлинга могут длительно работать без технического обслуживания. Несколько лет работы без профилактики и ремонта. Это очень важное качество, особенно в морском деле.

Мальчишкой, задолго до начала Великой Отечественной войны, я часто ходил в магазин «Природа» на Кузнецком мосту в Москве. Там качал воздух в многочисленные аквариумы странный двигатель. Стоя на прилавке, он работал в течение многих лет. Непрерывно, бесшумно крутились два маховичка, вращая насос. А в действие его приводил огонек маленькой спиртовки или керосинки, которая ставилась внизу, под двигателем. Спустя много времени, уже после окончания войны, я узнал, что это был двигатель Стирлинга. Но после войны двигателя в магазине не стало. Журнал «Изобретатель и рационализатор» несколько лет назад сообщил о разработке подобного двигателя мощностью в 1 кВт на заводе-ВТУЗе им. И. А. Лихачева.

В двигателях внешнего сгорания нет клапанов, нет толкателей, нет распределительных валов. Словом, нет никаких деталей механизма распределения. Нет и устройств для впрыска топлива, т. е. форсунок, насосов и деталей их привода. Нет системы зажигания. Двигатель работает плавно и бесшумно, без толчков и вибраций. Топливо сгорает почти полностью. Содержание вредных веществ в отходящих газах не выше, чем у хорошо отрегулированной кухонной газовой плиты. Можно обойтись и вообще без топлива, если применить для нагрева цилиндра солнечное тепло или горячие струи гидротерм.

Этот удивительный двигатель может работать в космосе и под водой. Последнее свойство особенно важно в нашем случае. Сообщения говорят о том, что подводная лодка с двигателем Стирлинга не нуждается ни в электрических аккумуляторах, ни в атомных реакторах.

Работу двигателя в погруженном состоянии предлагается обеспечить сжиганием метанола или дизельного топлива в искусственной атмосфере из отработанного газа с добавкой 20 % кислорода. Как сообщается, в этом случае происходит почти полное преобразование топлива в водяной пар и двуокись углерода. При охлаждении смесь газов конденсируется в насыщенную углекислотой воду и в сильно разбавленном состоянии может откачиваться в морскую воду без образования пузырей.

Еще одна важная особенность двигателя Стирлинга — он легко переводится в режим компрессора-холодильника. Именно в таком режиме его часто применяют на искусственных спутниках Земли для охлаждения приемников инфракрасного излучения. Приемники эти хорошо работают лишь при температурах, близких к абсолютному нулю.

При исследованиях с помощью ПОА глубинных полей гидротерм наличие на борту достаточно мощного холодильника также будет весьма полезно для экипажа. Иллюминаторы ПОА из пластмасс являются одним из наиболее легкоуязвимых элементов конструкции. Но их можно заменить на иллюминаторы из кварцевого стекла. Оно не боится повышенного нагрева и гораздо прочнее. А для обеспечения безопасности экипажа от перегрева при работе в районе горячих гидротерм необходим достаточно мощный кондиционер,

способный хотя бы временно задержать чрезмерный нагрев кабины с экипажем. Машина Стирлинга подходит для решения этой задачи.

Двигатель Стирлинга должен получить заслуженное место в современном мире, озабоченном восстановлением чистоты окружающей среды. Широкое внедрение водородной технологии связано с успешным решением многих вопросов. К числу их относится не только нахождение наиболее дешевых способов получения водорода, но также и разработка наиболее удобных способов его транспортировки и хранения в баках различных передвижных средств, к числу которых относятся не только ПОА, но также и многочисленные другие, например автомобили. Здесь имеется широкий круг интересных вопросов.

Свет от воды. Исследование Ю. А. Бабошина, С. Л. Лопатникова и Н. И. Попова убедительно показывает, что животные абиссальных глубин имеют возможность видеть. В самых глубоких районах океана нет абсолютного мрака. Там всегда имеется некоторая освещенность. Но не от Солнца, а от… воды. Свечение воды позволяет животным получать зрительную информацию об окружающем их мире. Возможно, это обстоятельство является одним из условий богатства жизни в экологических оазисах.

В океане всегда происходит свечение воды благодаря излучению света электронами, образующимися за счет распада радиоактивных элементов, в первую очередь радиоактивного изотопа калия-40.

Если электрон движется со скоростью выше скорости света в воде, он генерирует свет. Это явление называется эффектом Вавилова — Черенкова. Советские ученые открыли его экспериментально в 1934 г. Как недавно выяснилось, теоретически этот эффект задолго предвидел английский физик и математик О. Хевисайд.

В 1888 г. Хевисайд предсказал световое излучение при движении зарядов в диэлектриках со сверхсветовой скоростью. Но эта работа не была замечена его современниками. Ее нашли совсем недавно, когда разбирали его научное наследие.

Интенсивность свечения воды в Мировом океане по всей глубине неодинакова. Ее изменения определяются не только статистическими неравномерностями радиоактивного распада. Неодинаковость свечения различных слоев вызвана особенностями распределения радиоактивных излучателей в толще воды. В метровом слое воды, прилегающем непосредственно к океанскому дну, свечение выше за счет гамма-излучения минералов дна. Гамма — излучение вызывает образование электронов, способных эффективно генерировать черенковские фотоны.

В водах гидротерм наблюдается также некоторое увеличение количества черенковских фотонов, что объясняется увеличением содержания в них радиоактивных элементов. Однако явление это не приводит к существенному увеличению освещенности из-за повышенной мутности вод. Мутность вызывает повышенное поглощение черенковского света.

Средняя интенсивность черенковского свечения в Мировом океане находится в пределах 10^{– 11} — 10^{– 12} Вт/м². Это очень слабая освещенность. Она примерно на четыре порядка меньше освещенности поверхности океана в темную, безлунную ночь, когда небо закрыто тучами.