Военно-морские силы США планируют в будущем провести модернизацию силовых газотурбинных установок, которые в настоящее время установлены на их самолетах и кораблях, поменяв обычные двигатели с циклом Брайтона на детонационные ротационные двигатели. За счет этого предполагается экономия топлива на сумму около 400 миллионов долларов ежегодно. Однако серийное использование новых технологий возможно, по оценкам экспертов, не ранее, чем через десятилетие.

Разработки ротационных, или спиновых ротационных двигателей в Америке проводятся Научно-исследовательской лабораторией флота США. Согласно первоначальным подсчетам, новые двигатели будут обладать большей мощностью, а также примерно на четверть экономичнее обычных двигателей. При этом, основные принципы работы силовой установки останутся прежними – газы от сгоревшего топлива будут поступать в газовую турбину, вращая ее лопасти. Согласно данным лаборатории ВМС США, даже в относительно далеком будущем, когда весь американский флот будет приводиться в действие при помощи электричества, за выработку энергии по-прежнему будут отвечать газовые турбины, в определенной степени видоизмененные.

Напомним, что изобретение пульсирующего воздушно-реактивного двигателя приходится на конец девятнадцатого века. Автором изобретения был шведский инженер Мартин Виберг. Широкое распространение новые силовые установки получили в годы Второй мировой войны, хотя они значительно уступали по своим техническим характеристикам авиадвигателям, которые существовали в то время.

Надо заметить, что на данный момент времени американский флот насчитывает 129 кораблей, на которых используется 430 газотурбинных двигателя. Каждый год расходы на обеспечение их топливом составляют порядка 2 миллиардов долларов. В будущем, когда современные двигатели будут заменены новыми, изменятся и объемы затрат на топливную составляющую.

Двигатели внутреннего сгорания, используемые в настоящее время, работают по циклу Брайтона. Если определить суть данного понятия в нескольких словах, то все сводится к последовательному смешиванию окислителя и топлива, дальнейшем сжатии полученной смеси, затем – поджоге и горении с расширением продуктов горения. Это расширение как раз и используется для приведения в движение, перемещения поршней, вращения турбины, то есть выполнения механических действий, обеспечивая постоянное давление. Процесс горения топливной смеси двигается с дозвуковой скоростью – этот процесс носит название дафлаграция.

Что касается новых двигателей, то ученые намерены использовать в них взрывное горение, то есть детонацию, при которой горение происходит со сверхзвуковой скоростью. И хотя в настоящее время явление детонации еще изучено не в полной мере, однако известно, что при таком виде горения возникает ударная волна, которая распространяясь по смеси топлива и воздуха вызывает химическую реакцию, следствием которой является выделение довольно большого количества тепловой энергии. Когда ударная волна проходит через смесь, происходит ее нагрев, что и приводит к детонации.

В разработке нового двигателя планируется использовать определенные наработки, которые были получены в процессе разработки детонационного пульсирующего двигателя. Его принцип работы состоит в том, что предварительно сжатая топливная смесь подается в камеру сгорания, где осуществляется ее поджог и детонация. Продукты горения расширяются в сопле, выполняя механические действия. Затем весь цикл повторяется сначала. Но недостатком пульсирующих двигателей является то, что частота повторения циклов слишком мала. Помимо этого, конструкция самих этих двигателей в случае увеличения числа пульсаций становится более сложной. Это объясняется необходимостью синхронизации работы клапанов, которые отвечают за подачу топливной смеси, а также непосредственно самими циклами детонирования. Пульсирующие двигатели ко всему прочему еще и очень шумные, для их работы необходимо большое количество топлива, а работа возможна только при постоянном дозированном вспрыскивании топлива.

Если сравнивать детонационные ротационные двигатели с пульсирующими, то принцип их работы немного отличается. Так, в частности, в новых двигателях предусмотрена постоянная незатухающая детонация топлива в камере сгорания. Подобное явление получило название спиновая, или вращающаяся детонация. Впервые она была описана в 1956 году советским ученым Богданом Войцеховским. А открыто это явление было гораздо раньше, еще в 1926 году. Первопроходцами стали британцы, которые заметили, что в определенных системах возникала яркая светящаяся «голова», которая двигалась по спирали, вместо детонационной волны, имеющей плоскую форму.

Войцеховский же, использовав фоторегистратор, который сам же и сконструировал, сфотографировал фронт волны, которая двигалась в кольцевой камере сгорания в топливной смеси. Спиновая детонация отличается от плоской тем, что в ней возникает единственная ударная поперечная волна, затем следует нагретый газ, который не прореагировал, а уже за этим слоем находится зона химической реакции. И именно такая волна предотвращает сгорание самой камеры, которую Марлен Топчиян обозвал «сплющенным бубликом».

Необходимо отметить, что в прошлом детонационные двигатели уже применялись. В частности речь идет и пульсирующем воздушно-реактивном двигателе, который использовался немцами в конце Второй мировой войны на крылатых ракетах «Фау-1». Производство его было достаточно простое, использование достаточно легкое, однако при этом этот двигатель был не очень надежным для решения важных задач.

Далее, в 2008 году, в воздух поднялся Rutang Long-EZ - экспериментальный самолет, оснащенный детонационным пульсирующим двигателем. Полет длился всего десять секунд на высоте тридцати метров. За это время силовая установка развила тягу порядка 890 ньютонов.

Экспериментальный образец двигателя, представленный американской лабораторией ВМС США, - это кольцевая конусообразная камера сгорания, имеющая диаметр 14 сантиметров со стороны подачи топлива и 16 сантиметров со стороны сопла. Между стенками камеры расстояние составляет 1 сантиметр, при этом «трубка» имеет длину 17,7 сантиметров.

Смесь воздуха и водорода используется в качестве топливной смеси, которая подается под давлением 10 атмосфер в камеру сгорания. Температура смеси составляет 27,9 градусов. Отметим, данная смесь признана самой удобной для изучения явления спиновой детонации. Но, как утверждают ученые, в новых двигателях вполне можно будет использовать топливную смесь, состоящую не только из водорода но и из других горючих компонентов и воздуха.

Экспериментальные исследования ротационного двигателя показали его большую эффективность и мощность по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. Еще одно достоинство – значительная экономия топлива. В то же время, в ходе проведения эксперимента было выявлено, что сгорание топливной смеси в ротационном «пробном» двигателе происходит неоднородно, поэтому необходимо оптимизировать конструкцию двигателя.

Продукты горения, которые расширяются в сопле, можно собрать в одну газовую струю с помощью конуса (это так называемый эффект Коанда), а затем эту струю отправлять в турбину. Под действием этих газов турбина будет вращаться. Таким образом, частично работу турбины можно будет использовать для приведения в движение кораблей, а частично – для выработки энергии, которая необходима для корабельного оборудования и различных систем.

Сами двигатели можно производить без подвижных частей, что значительно упростит их конструкцию, что, в свою очередь, снизит стоимость силовой установки в целом. Но это только в перспективе. Перед тем, как запускать новые двигатели в серийное производство, необходимо решить немало непростых задач, одной из которых является подбор прочных термостойких материалов.

Отметим, что в данный момент ротационные детонационные двигатели считаются одними из наиболее перспективных двигателей. Разработками их также занимаются ученые из Техасского университета в Арлингтоне. Силовая установка, которая были ими создана, была названа «двигателем непрерывной детонации». В том же университете проводятся исследования по подбору различных диаметров кольцевых камер и различных топливных смесей, в состав которых входят водород и воздух или кислород в различных пропорциях.

В России также ведутся разработки в данном направлении. Так, в 2011 году, по словам управляющего директора научно-производственного объединения «Сатурн» И.Федорова, силами ученых Научно-технического центра имени Люльки, ведутся разработки пульсирующего воздушного реактивного двигателя. Работа ведется параллельно с разработками перспективного двигателя, получившего название «Изделие 129» для Т-50. Помимо этого, Федоров также сказал, что объединение ведет исследования по созданию перспективных самолетов следующего этапа, которые, как предполагается, будут беспилотными.

При этом руководитель не уточнил, о каком именно виде пульсирующего двигателя идет речь. В данный момент известны три типа таких двигателей – бесклапанный, клапанный и детонационный. Общепринятым, между тем, признан факт, что пульсирующие двигатели являются наиболее простыми и дешевыми в производстве.

На сегодняшний день некоторые крупные оборонные фирмы занимаются проведением исследований в сфере создания пульсирующих высокоэффективных реактивных двигателей. Среди этих фирм – американские Pratt & Whitney и General Electric и французская SNECMA.

Таким образом, можно сделать определенные выводы: создание нового перспективного двигателя имеет определенные трудности. Главная проблема в данный момент заключается в теории: что именно происходит при движении ударной детонационной волны по кругу, известно лишь в общих чертах, а это в значительной степени усложняет процесс оптимизации разработок. Поэтому новая технология, хотя и имеет очень большую привлекательность, но в масштабах промышленного производства она малореализуема.

Однако если исследователям удастся разобраться с теоретическими вопросами, можно будет говорить о настоящем прорыве. Ведь турбины используются не только на транспорте, но и в энергетической сфере, в которой повышение КПД может иметь еще более сильный эффект.

Использованы материалы:
http://science.compulenta.ru/719064/
http://lenta.ru/articles/2012/11/08/detonation/

ОАО "Серп и Молот" одно из крупнейших машиностроительных предприятий в городе Харькове и на Украине. На протяжении 50 лет наше предприятие выпускает двигатели для сельскохозяйственных машин, значительная часть которых, успешно работает за границей.

Легендарные самоходные зерноуборочные комбайны СК-3,СК-4, СК-5, "Нива" и " " , высокопродуктивные трактора Т-74,ДТ-75Н , ТДТ-55 ,ХТЗ-120 -это только несколько примеров сельхозмашин, на которых установлены дизельные двигатели марки СМД . В бывшем СССР 100 зерно-и кормоуборочных комбайнов, а также большинство тракторов комплектовались нашими дизелями.

В конце 80-х годов завод был реконструирован и получил возможность производить совершенно новый для Украины и стран СНГ 6-ти цилиндровый рядный двигатель мощностью 220-280 л.с.. Также был модернизирован и 4-х цилиндровый двигатель. Увеличилась его мощность до 160-170 л.с., при этом повысился технический уровень конструкции каждого узла, максимально сохранилась унификация деталей и узлов.

Сегодня ОАО "Серп и Молот" выпускает около сотни разных модификаций рядных 4-х и 6-ти цилиндровых двигателей мощностью от 60 до 280 л.с. для сельхозтехники и других машин.

В последнее время, двигатели устанавливаются на новых конструкциях тракторов Харьковского тракторного завода-ХТЗ-120, ХТЗ-180, , Т-156А и других, а также получили применение на зерноуборочных комбайнах которые производятся в Украине "Славутич" , и кормоуборочных комбайнах "Олимп" и "Полесье-250" (Тернополь).

Параллельно с производством двигателей, ОАО "Серп и Молот" производит дозборку и реализацию тракторов ДТ-75Н и . Имеем возможность модернизировать трактора Т-150 (гусеничный), замена двигателя на рядный дизель СМД-19Т.02/20ТА.06 при этом мощность трактора не меняется, а экономичные и эксплуатационные характеристики улучшаются.

Дизели, кроме тракторов и комбайнов, сегодня могут быть установлены на автогрейдеры, асфальтоукладчики, катки, краны, бульдозеры, железнодорожные краны и дрезины и т.п.

Завод имеет возможность поставлять по заказам предприятий запасные части к двигателям, изготовленным на нашем предприятии, выполнять капитальные ремонты, устанавливать новые и модернизировать узлы и детали.

Каталог АО "ЛЕГАС" Москва 1998 г.

Дизели типа СМД - массовые сельскохозяйственные двигатели, ими комплектуются все отечественные зерноуборочные комбайны и более 60% тракторов. Дизели этой марки также устанавливаются на кормо- и кукурузоуборочные комбайны, экскаваторы, подъемные краны и другие мобильные средства. В связи с этим информация по вопросам использования, технического обслуживания и ремонта, сведения о конструкциях дизелей, их изготовителях чрезвычайно значимы.

В 1957 г . Головным специализированным конструкторским бюро по двигателям (ГСКБД) был спроектирован и внедрен о производство на Харьковском заводе "Серп и молот" небольшой по массе быстроходный дизель СМД-7 мощностью 48 кВт (65 л.с.) для зерноуборочного комбайна СК-3 , что явилось началом процесса дизелизации в комбайновой промышленности. В дальнейшем разрабатывались и последовательно внедрялись в серийное производство тракторные и комбайновые дизели СМД-12, -14, -14A, -15K, -15КФ мощностью от 55 (75) до 66 кВт (90 л.с.) Повышение мощности разрабатываемых дизелей обеспечивалось увеличением рабочего объема цилиндров или повышением частоты вращения коленчатого вала. Все эти типы дизелей имели свободный впуск воздуха в цилиндры.

Дальнейшими теоретическими и экспериментальными исследованиями по форсированию тракторных и комбайновых дизелей, улучшению их топливной экономичности, выполненными в ГСКБД , было определено рациональное направление - применение газотурбинного наддува воздуха в цилиндры. Наряду с работами по выбору оптимальной системы газотурбинного наддува в ГСКБД осуществлялись исследования, направленные на повышение надежности основных деталей дизелей.

Первыми отечественными дизелями сельскохозяйственного назначения с газотурбинным наддувом были комбайновые дизели СМД-17К, -18K мощностью 77 кВт (105 л.с.) выпуск которых был начат на заводе "Серп и молот" в 1968 1969 гг.

Применение газотурбинного наддува о качестве средства повышения технического уровня дизелей было пpuзнано прогрессивным направлением, поэтому в дальнейшем создаваемые в ГСКБД дизели имели как конструктивный элемент принудительный наддув воздуха в цилиндры.

К дизелям второго поколения относятся 4-цилиндровые рядные дизели и V-образный 6-цилиндровый дизель . В конструкции впервые в сельскохозяйственном машиностроении было применено такое решение, при котором ход поршня меньше его диаметра. Производство дизелей типа было начато на Харьковском заводе тракторных двигателей (ХЗТД) с 1972 г .

Следующим этапом развития мощности и улучшения топливной экономичности комбайновых и тракторных дизелей были разработки по охлаждению наддувочного воздуха, подаваемого в цилиндры. Исследования, проведенные в ГСКБД , Харьковском институте инженеров транспорта и Харьковском политехническом институте, показали неэффективность дальнейшего развития форсирования дизелей принудительной подачей воздуха из-за значительного повышения его температуры. В конструкции было применено охлаждение подаваемого в цилиндры воздуха, в результате чего повышена плотность и увеличен воздушный заряд цилиндра без существенного увеличения тепловой напряженности.

Первыми дизелями с промежуточным охлаждением (дизели третьего поколения) били и другие, соотносимые по показателям с перспективными зарубежным дизелями такого класса.

2007 год Издание: Зеленоградский предприниматель

МОДЕРНИЗАЦИЯ КОНВЕРСИОННОЙ ТЕХНИКИ – ЭТО ВЫГОДНЫЙ БИЗНЕС В РУКАХ ПРОФЕССИОНАЛОВ

В 1999 году в Зеленограде была создана фирма «Батмастер», которая успешно работает до сегодняшнего дня. Основные направления деятельности – капитальный ремонт и реализация дорожной, землеройной, вездеходной техники, поставка после капремонта и модернизации дизельных двигателей, проектирование и изготовление поршней для бензиновых двигателей и дизелей методом изотермической и жидкой штамповки, поставка запасных частей, консультации по инженерной технике и другое.

С руководством фирмы – директором Олегом Анатольевичем Синюковым и руководителем проекта модернизации дизелей кандидатом технических наук Сергеем Валентиновичем Коротеевым мы сегодня и беседуем.

Олег Анатольевич. Я сейчас просматривала ваши прайс-листы, где представлен, так сказать, весь модельный ряд - дорожные, котлованные, землеройные и бурильные машины, экскаваторы и тяжелые гусеничные транспортеры. Впечатление, что это техника, которую мы видели на фотографиях в фильмах 60-х-70х годов . Это так?

О.С. Да эта техника действительно спроектирована в эти годы, но большая ее часть, предлагаемая нашим предприятием, имеет современную начинку. Речь идет об инженернойтехнике, которая производилась еще в Советском Союзе, и, в общем-то, вопросы ее модернизации перед тогдашним руководством соответствующих ведомств не стояли, ввиду того, что на смену старой техники приходила новая. Когда Советский Союз канул в лету, много конверсионной техники оказалось на рынке, и в том числе ее стали использовать в народном хозяйстве. Модернизацией этой техники мало кто занимался, в эту нишу мы и встали.

-Немного расскажите о предыстории создания фирмы?

О.С .Первое время после создания «Батмастера» в Зеленограде на первом месте стоял вопрос расширения портфеля заказов. Тот факт, что к этому моменту нами был накоплен опыт ремонта и сервисного обслуживания этой техники, имелись свои специалисты, здесь ровным счетом ничего не значил. Все новое встречают настороженно. Нужно было найти заказчиков, которым наши услуги по модернизации техники были бы востребованы. Пришлось провести довольно большую работу.

- Откуда взялось такое название - «Батмастер»?

О.С .БАТ- это аббревиатура большого артиллерийского тягача.

-А в чем заключается модернизация старой конверсионной техники?

О.С. Сердце машины - это мотор. От мотора очень многое зависит, есть много показателей, позволяющих определить, в каком состоянии находится мотор. Кроме того, в советское время о таких параметрах как экономичность, речь не шла. Топлива было много, масел самых разнообразных тоже. Техника должна была выйти в поле, выдержать бой, а что будет с ней дальше, мало кого интересовало.

А вот когда эта техника попала в народное хозяйство, перед ней были поставлены несколько иные задачи-вопросы экономичности, экологии вышли на первый план. Практически на всех этих машинах стояли 12-ти цилиндровые двигатели. И если раньше механик-водитель, выезжая на задание на объект, например, по расчистке снега, вынужден был возить с собой бочку масла, так как оно буквально вылетало в трубу, то теперь, после модернизации, потребление масла снизилось в несколько раз, расход топлива на 5-7%.

Но, чтобы заниматься модернизацией двигателей внутреннего сгорания на таком высоком уровне, нужны были специалисты довольно высокой квалификации?

О.С. Конечно. И один из таких специалистов сидит рядом с вами. Это Сергей Валентинович Коротеев, которого я позиционировал бы как лучшего специалиста по оптимизации цилиндро - поршневых групп ДВС в России. Лучше него этот вопрос не знает никто. Мы привлекли его к работе в 2000-м году, тогда была создана рабочая группа под его руководством, которая успешно
. Испытания были успешно проведены в научно-исследовательском центре по испытаниям и доводке на центральном полигоне в г. Дмитрове.

-Сергей Валентинович, как вы отнеслись к предложению фирмы «Батмастер» стать руководителем данного проекта?

С.К. К тому времени, как от фирмы «Батмастер» мне поступило деловое предложение о сотрудничестве, я уже знал их как группу специалистов, которая могла ставить серьезные задачи и доводить их до конкретной реализации.

Сам я до этого занимался проектированием цилиндро - поршневых групп двигателей для некоторых ведущих заводов страны. В своё время на заводе «Элион» я руководил подразделением, занимавшемся выпуском современных жидкоштампованных поршней для экологически чистых автомобилей. Но когда, по ряду причин эта программа, что называется, не пошла, я и получил приглашение от ПГ «Батмастер».

Так что я легко включился в работу.

-Ваше ноу-хау в чем?

С.К. Практически все двигатели, которые на сегодняшний день есть у нас в стране – это поршневые двигатели. Мы изготавливаем главную деталь – поршень по своей документации с применением современных технологий.

Техника, о которой мы ведем речь, на базе тягача АТТ (ДВС 12ч-15/18), была спроектирована в 50-х годах. На смену ей в начале 80-х пришла другая – на базе тягача МТТ, где был установлен дизель (12чн-15/18) новой конструкции. Эти машины оказались настолько удачными, что до сих пор успешно работают в народном хозяйстве. Чем хороша эта техника? Она проста в обслуживании, неприхотлива, надёжна. Но при этих достоинствах абсолютно не экономична. Мы как раз и работали над тем, чтобы сделать эти машины более экономичными.

Если вы представляете себе, как работает поршень, то поймете, что при возвратно-поступательном движении внутри двигателя происходят сложнейшие процессы. Вашим читателям наверняка будет интересно узнать, что поршень внутри работающего двигателя нагревается больше 300 градусов по Цельсию, на него действует давление более 100 атмосфер , десятки раз в секунду.

Метод жидкой или изотермической штамповки применяемый нами при производстве поршней является одним из прогрессивных технологических процессов, позволяющих получать плотные литые заготовки поршня с уменьшенным припуском на механическую обработку. Давление используется здесь как фактор эффективного воздействия на затвердевание и протекающие при этом процессы – усадку, газовыделение, ликвацию. Возникающие при воздействии давления сжимающие напряжения снижают склонность к трещинообразованию и улучшают физико-механические свойства заготовки (плотная, без раковин структура, высокая твердость). Большое содержание кремния в материале поршня обеспечивает повышенную износостойкость.

Мы применяем поршневые кольца, уровень качества которых значительно опережает требования стандарта ISO . Точность радиальной толщины кольца не превышает 0,02 мм . при норме 0,2-0,3 мм. Падение тангенциального усилия в заневоленном состоянии при температуре 300 ° C не превышает 5% при норме 8%. Для исключения задиров и прижогов и обеспечения быстрой приработки использован метод микрохонингования (маслокарманы) рабочей хромированной поверхности поршневых колец.

Применение этих новшеств позволило более чем в 2 раза уменьшить зазоры в сопряжении "поршень - гильза цилиндра". Малые зазоры и оптимальная конструкция поршня обеспечивают улучшение всех показателей работы двигателя. Повышается эффективность сгорания топлива, значительно снижаются механические потери на трение, расход масла и топлива, что существенно увеличивает КПД дизеля. Снижается токсичность отработавших газов и уровень шума, повышается мощность.

О.С . В данном случае, ситуация складывалась таким образом. От одного из наших клиентов треста СНДСР ОАО «Сургутнефтегаз», поступил заказ на путепрокладчика (применяемый для расчистки дорог от снега) – установить дизель другой марки. Заказчик был крайне неудовлетворен работой прежнего дизеля, как раз из-за его низкого ресурса и неэкономичности в ходе эксплуатации.

Мы рассмотрели модели российских и импортных двигателей. Оказалось, что ни один из новых дизелей установить без серьёзной переделки машины невозможно. В общем, мы пошли по пути, который оказался удачным, т.е. путем изменения материалов и конструкций изменили параметры двигателя в лучшую сторону. Что и было воплощено в жизнь.

За счет этого улучшились параметры работы двигателя, начиная от его экономичности, которая составляет 7% экономии на топливе и более чем в 5 раз экономии на масле, до улучшения экологических показателей.

Чтобы было понятнее, объясню на конкретном примере. Если вы обращали внимание, иногда встречаются такие машины, которые называют «Ураган». Когда такая машина идет по дороге, ее всю обволакивает облако дыма, шлейф этого дыма тянется за ней на несколько метров, от которого задыхаются водители и пассажиры других автомобилей, оказавшихся, к несчастью, рядом. Так вот, после процесса модернизации, экологические показатели такой машины улучшаются на несколько порядков, это, конечно, не евростандарт, но дизели практически перестают дымить.

-Вы позиционируете себя как фирма, применяющая наукоёмкие технологии. Приведете пример?

С.К. Мы используем разнообразные перспективные разработки по комплектующим деталям, причем аналогов некоторым разработкам нет на Западе. Немцы к нам приезжают, смотрят и удивляются. Например, в России разработан новый процесс скоростного хромирования поршневых колец, что позволяет повысить прочность хрома, сцепление его с поршневым кольцом, а это – дополнительный ресурс работы комплектующих деталей. Наши партнеры смежники выполнили эту работу для нас – по документации на новые поршневые кольца, разработанной в нашем конструкторском бюро.

-Мы с вами говорили о модернизации, но, судя по прайс-листу, вы еще занимаетесь и капитальным ремонтом?

О.С. В капитальный ремонт входит модернизация мотора и ремонт самой машины.

-Где это происходи? У вас есть своя база?

О.С . В Зеленограде у нас есть цех, где выполняются эти работы.

-А каков разброс цен? Насколько клиенту выгодно заниматься модернизацией техники?

С.К. Ресурс цилиндропоршневой группыстандартного дизеля В-401-800часов. «Наша» ЦПГ будет работать не меньше 8000 мото/часов, т.е. в 10 раз больше. Грузовики же могут работать еще дольше – до 15000 мото/часов. На старой технике такого ресурса нет. Это первый вопрос. Второй вопрос-экономичность. При подконтрольной эксплуатации в «Сургутнефтегазе», расход масла на угар, по их данным, снизился в 10 раз. Соответственно, уменьшились вредные выбросы в атмосферу и стоимость эксплуатации этих машин.

Чтобы создать фирму под подобный проект, нужно быть уверенным в том, что работы хватит на несколько лет. Сколько единиц инженерной техники находилось на территории России к тому времени, когда вы решили создать свою фирму?

О.С. На самом деле, техники довольно много, и не только в России, но и в странах СНГ, а также в странах, в свое время получавших ее от Советского Союза. Это Африка, Азия, часть стран Европы.

В настоящее время российским предприятиям приходится бороться с иностранными производителями на рынке модернизации техники, выпущенной в Советском Союзе. Насколько мне известно, иностранцы дают очень высокую оценку разработкам отечественной школы машиностроения.

Отдельные образцы техники позволяют выполнять большой комплекс мероприятий от землеройных работ до расчистки дорог от снега, а также вытаскивания застрявшей техники мощной лебедкой и грузоподъемных работ краном. И все это сконцентрировано в единый комплекс, способный самостоятельно передвигаться с достаточно большой скоростью.

У зарубежных производителей встречается техника, предназначенная для конкретных целей, но аналогичной советским машинам, с таким набором функций я не встречал.

-Кто ваши основные заказчики?

О.С. Это нефтегазодобывающие предприятия, которые более 30 лет эксплуатируют подобную машины, используя ее, в основном, для содержания дорог зимой, землеройных работ и наводки временных мостов. Среди наших партнеров «Сургутнефтегаз», «Лукойл», предприятия по ремонту и обслуживанию дорог, такие как «Северавтодор», «Сургутнефтедорстройремонт» и другие серьезные предприятия.

Кстати о специалистах. Сейчас повсеместно есть проблема с кадрами низшего и среднего звена? Где вы берете кадры?

О.С. Мы готовим у себя молодых специалистов, для этого у нас есть основной костяк, достаточно зрелые мастера. Мы принимаем на работу специалистов по тем или иным направлениям, часть из них обладает определенными познаниями в автомобильной сфере, и обучаем их на месте.

-Вы принимает участие в выставках, и если да, то в каких именно?

О.С. Мы участвуем в выставках. Вот перед вами диплом 2006 года -Международной выставки продукции военного назначения. Диплом мы также получили за участие в выставке «Автомобильные технологии и материалы» в Манеже, принимали участие в международной выставке 2003 года - «Автокомпоненты – новые технологии».

-И там у вас была возможность сравнить свои технологии и с другими. Какой вы сделали выводы?

О.С. Естьзаводы, которые просто ремонтируют различные типы дизелей, но что касается модернизации, то это настолько узкое направление работы, что на сегодняшний день конкурентов у нас нет. Во всяком случае, я о них не слышал.

И последний вопрос. Какие еще дополнительные, если так можно выразиться, направления вы собираетесь осваивать в ближайшем будущем?

О.С. В перспективе рассматриваем вопрос об изготовлении большего количества деталей и узлов для инженерной техники. Сейчас разрабатывается конструкторская документация и ведется поиск субподрядчиков имеющих возможности выполнить наши заказы на комплектующие. В этой нише мы будем стараться утвердиться в ближайшем будущем.

Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) еще далека от заката - такого мнения придерживается достаточно большое количество и специалистов, и простых автолюбителей. И для такого утверждения у них есть все основания. По большому счету, существует только две серьезных претензии к ДВС - прожорливость и вредный выхлоп. Запасы нефти не безграничны, а автомобили являются одними из основных ее потребителей. Выхлопные газы отравляют природу и людей и, накапливаясь в атмосфере, создают парниковый эффект. Парниковый эффект приводит к изменению климата и далее к другим экологическим бедам. Но не будем отвлекаться.С обоими недостатками конструкторы и инженеры за последние десятилетия научились весьма эффективно бороться, доказав, что у ДВС есть еще неиспользованные резервы для развития и совершенствования.

Существенное снижения расхода топлива было достигнуто благодаря внедрению в конструкцию ряда технических новшеств. Первым шагом стал переход от карбюраторных двигателей к впрысковым . Современные системы впрыска обеспечивают подачу топлива в цилиндры под высоким давлением, в результате чего происходит его тонкое распыление и хорошее смешивание с воздухом. В ходе такта сжатия топливо впрыскивается в камеру сгорания точно дозированными порциями до 5-7 раз. Использование наддува, увеличение числа клапанов, повышение степени сжатия также позволили более полно сжигать рабочую смесь. Оптимизация формы камеры сгорания, днища поршней, применение систем с регулируемыми фазами газораспределения способствовали улучшению процессов смесеобразования. В результате двигатель может работать на более бедных смесях, экономя топливо и снижая выброс вредных веществ.

Широко применяется в современных автомобилях система старт-стоп , дающая заметную экономию топлива в городском режиме движения. Эта система автоматически выключает двигатель при остановке автомобиля. Запуск производится при нажатии на педаль сцепления (в автомобилях с механической коробкой передач) или при отпускании педали тормоза (в автомобилях с автоматической коробкой).

Система рекуперации энергии торможения , впервые появившаяся на гибридных автомобилях, постепенно перекочевала и на обычные. Кинетическая энергия замедляющегося автомобиля, которая раньше растрачивалась на нагрев деталей тормозной системы, сейчас преобразуется в электрическую и используется для подзарядки аккумулятора. Расход топлива снижается до 3%.

Важным обстоятельством является то, что улучшение технических характеристик двигателей происходит при неуклонном снижении их объема . Например, фольксвагеновский мотор 1,4 TSI, признанный лучшим двигателем 2010 года, при объеме 1390 куб.см развивает мощность до 178 л.с. То есть, с каждого литра снимается 127 л.с.! Удельный расход топлива за прошедшие 20-30 лет был снижен почти в два раза. А раз снижается потребление топлива, соответственно снижается и выброс вредных веществ, да и запасы нефти можно растянуть на больший срок.

Очистка выхлопных газов

Все вышеперечисленные меры снижают вредные выбросы, так сказать косвенно, за счет улучшения технических характеристик. Но есть ряд систем, назначение которых – непосредственно уменьшать количество вредных веществ в выхлопных газах.

Прежде всего это, конечно же, каталитический нейтрализатор и система рециркуляции выхлопных газов EGR. В нейтрализаторе вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах, вступают в химическую реакцию с веществами, нанесенными на его соты. В результате реакции вредные вещества разлагаются на безвредные составляющие.

Система EGR (Exhaust Gas Recirculation) имеет более «узкую» направленность. Она предназначена для снижения содержания оксидов азота в выхлопных газах на режимах прогрева и резкого ускорения, когда двигатель работает на обогащенной смеси. Принцип работы системы состоит в перенаправлении части выхлопных газов обратно в цилиндры. Это вызывает снижение температуры горения и, соответственно, концентрации оксидов азота.

При работе двигателя не все выхлопные газы попадают в выпускную систему. Часть их прорывается в картер. Для предотвращения попадания в атмосферу используется система вентиляции картера . Пары бензина так же, как и выхлопные газы, содержат вредные для человека вещества. Поэтому на автомобилях устанавливается система поглощения паров бензина .

Все вышеперечисленные системы универсальны, то есть используются как на бензиновых моторах, так и на дизельных. Однако выхлопные газы дизеля отличаются повышенной концентрацией оксидов азота и сажи. Поэтому в выпускной системе дизелей дополнительно устанавливается сажевый фильтр . В некоторых конструкциях может использоваться система SCR (Selective catalytic reduction) или, в вольном русском переводе, впрыск мочевины. Принцип работы: водный раствор мочевины впрыскивается в выхлопную систему перед катализатором. В результате химической реакции почти половина высокотоксичных оксидов азота превращается в обычный безвредный азот.

К слову говоря, успехи в совершенствовании дизельных моторов впечатляют. Не будем далеко ходить за примерами. Взгляните на таблицу: в ней представлены победители двух самых престижных мировых наград World Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года в мире) и Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года).

Видите? В одном конкурсе четыре раза побеждали дизели, в другом – дважды.

Перспективы ДВС

Суммируя сказанное можно утверждать, что в ближайшие десятилетия мы будем сосуществовать с двигателями внутреннего сгорания. Для этого есть весомые технические и экономические причины. Отлаженность технологии производства ДВС обеспечивает их сравнительно низкую стоимость. Совершенствование рабочего процесса позволило получить высокие характеристики и снизить вредные выбросы.

Рост продаж «зеленых» автомобилей во многом стимулирован правительственной поддержкой. Как только государство свертывает программу скидок на экологичные автомобили, спрос на них стремительно падает.

Дизельный автомобиль потребляет до 25% меньше топлива и меньше загрязняет окружающую среду, зато бензиновый имеет меньшую стоимость, его страхование и эксплуатация обходятся дешевле. Однако если годовой пробег превышает 15000 километров, покупать дизель выгоднее.

Выбор подходящего типа двигателя зависит также от класса автомобиля. Современные бензиновые силовые агрегаты весьма эффективны в компактных автомобилях, а нынешние дизеля позволяют достигать низкого расхода топлива и дают удовольствие от вождения в больших универсалах. Бензиновые моторы обеспечивают завидную приемистость и динамику «горячим» спортивным автомобилям, а высокий крутящий момент дизелей как нельзя кстати подходит большим внедорожникам.

Добросовестно работают на благо человека. Совершенствование моторов происходит постоянно. То конструкторы борются за увеличение мощности, то снижают массу двигателя. На развитие моторостроения оказывают влияние такие факторы, как перепады цен на нефть и ужесточение экологических норм. Несмотря на все эти сложности, являются основным источником энергии для автомобилей.

В последнее время появилось много новых разработок, которые направлены на совершенствование традиционных моторов. Некоторые их них находятся уже на стадии внедрения, другие новинки имеются только в виде опытных образцов. Однако пройдет немного времени и часть этих инноваций будут реализованы в новых машинах.

Лазеры вместо свечей зажигания

Еще недавно лазеры считались фантастическими приборами, о которых обычные люди узнавали из фильмов о марсианах. Но уже сегодня имеются разработки, направленные на замену лазерными устройствами. Традиционные свечи имеют один недостаток. Они не дают мощной искры, которая способна поджечь топливную смесь с большим количеством воздуха и малой концентрацией топлива. Повышение мощности приводило к быстрому износу электродов. Очень перспективно выглядит применение лазеров для воспламенения обедненной топливной смеси. Среди преимуществ лазерных свеч следует отметить возможность регулировки мощности и угла зажигания. Это позволит сразу не только повысить мощность двигателя, но сделать процесс сгорания более эффективным. Первые керамические лазерные приборы разработали инженеры в Японии. Они имеют диаметр 9 мм, что подходит для целого ряда автомобильных моторов. Новинка не потребует существенной доработки силовых агрегатов.

Инновационные роторные двигатели

В ближайшем будущем из могут пропасть поршни, распредвалы, клапаны. Ученые Мичиганского университета работают над созданием принципиально новой конструкции автомобильного мотора. Силовой агрегат будет получать энергию под действием взрывных волн, поддерживающих движение. Одной из основных деталей новой установки является ротор, в корпусе которого имеются радиальные каналы. При быстром вращении ротора топливная смесь проходит по каналам и мгновенно заполняет свободные отсеки. Конструкция позволяет заблокировать выходные порты, и горючая смесь не вытекает во время сжатия. Так как топливо попадает в отсеки очень быстро, происходит образование ударной волны. Она проталкивает порцию топливной смеси в центр, где происходит воспламенение, а затем и выхлоп отработанных газов. Благодаря такому оригинальному решению исследователям удалось сократить потребление топлива на 60%. Снизилась и масса мотора, что привело к созданию легкого автомобиля (400 кг). Достоинством нового мотора будет и малое количество трущихся деталей, поэтому ресурс двигателя должен увеличиться.

Разработка Scuderi

Сотрудники компании Scuderi подготовили свою версию двигателя будущего. Он имеет два типа поршневых цилиндров, что позволяет более эффективно использовать образующуюся энергию.

Уникальность разработки заключается в соединении двух цилиндров при помощи перепускного канала. В результате один из поршней создает компрессию, а во втором цилиндре происходит воспламенение топливной смеси и выброс газов.

Такой способ позволяет использовать экономнее выработанную энергию. Компьютерные модели показывают, что расход топлива в двигателе Scuderi будет меньше на 50%, чем у традиционных ДВС.

Двигатель с тепловым разделением

Повысить КПД двигателя Scuderi удалось благодаря тепловому разделению мотора на 2 части. В обычном четырехтактном двигателе остается нерешенной одна проблема. Разные такты лучше работают в определенных температурных диапазонах. Поэтому ученые решили разделить двигатель на два отсека и поставить между ними радиатор. Работа мотора будет происходить по следующей схеме. В холодных цилиндрах будет происходить впуск топливной смеси и ее сжатие. Таким образом достигается максимальная эффективность в холодных условиях. Процесс сгорания и выхлоп газов происходит в горячих цилиндрах. Предположительно данная технология обеспечит экономию топлива в пределах 20%. Ученые планируют доработать данный вид мотора и добиться 50%-ной экономии.

Мотор Skyactiv-G от Mazda

Японская компания Мазда всегда стремилась создавать инновационные двигатели. Например, некоторые серийные автомобили оснащаются роторными силовыми агрегатами. Теперь конструкторы автоконцерна основательно занялись экономией топлива. Уже в следующем году планируется выпустить автомобиль с двигателем Skyactiv-G. Он будет первой моделью из семейства Skyactiv. На малолитражной версии Mazda2 будет устанавливаться спортивный двигатель Skyactiv-G объемом 1,3 л. Распределять крутящий момент будет вариаторная коробка передач. Силовая установка отличается высокой степенью сжатия, благодаря чему достигается экономия топлива в пределах 15%. Разработчики утверждают, что средний расход бензина составит около 3л/100 км.

Оппозитными моторами комплектовали свои машины разные автопроизводители. Данная конструкция не лишена изъянов, над которыми инженеры продолжают работать. Как известно, в оппозитном двигателе цилиндры расположены горизонтально, и поршни перемещаются в противоположных направлениях. Конструкторы EcoMotors разместили в каждом цилиндре по два поршня, которые направлены друг к другу. Коленчатый вал находится между цилиндрами, а для перемещения поршней в одном цилиндре используются шатуны разной длины. Такое расположение поршневой группы позволило снизить вес двигателя, так как не требуются массивные головки блока цилиндров. Существенно меньше и ход поршней в оппозитном агрегате, чем в традиционном бензиновом моторе. По мнению инженеров EcoMotors, автомобиль с двигателем OPOC должен потреблять около 2 л бензина на 100 км пути.

Силовой агрегат Pinnacle

Еще одна перспективная разработка сделана на базе оппозитного двигателя. В моторе Pinnacle два поршня двигаются навстречу друг другу, находясь в одном цилиндре. Между ними и происходит воспламенение топливной смеси. Двигатель имеет два коленчатых вала и одинаковой длины шатуны. Данная конструкция позволяет получить колоссальную экономию энергии при низкой себестоимости силового агрегата. Предполагается, что эффективность бензинового двигателя удастся увеличить на 50%. По всей планете ученые ищут новые подходы к созданию мощных, экономных и экологичных моделей ДВС. Отдельные разработки выглядят достаточно перспективно, у других будущее не такое безоблачное. Однако только время рассудит, кто будет купаться во славе, а чьи разработки попадут на пыльные полки архива.