Многие создатели моторов, в том числе и Рудольф Дизель, начинали с попыток изготовить свои детища, не прибегая к отводу тепла от стенок камеры сгорания. Даже здравый смысл им подсказывал, что на долю отведённого тепла теряется соответствующая доля эффективности, КПД двигателя.
Весь мир привык, а зря...
Естественно, не был лишён здравого смысла и Рудольф Дизель. Первый вариант своего двигателя он изготовил, не прибегая к отводу тепла от цилиндра. Но после первых же оборотов двигатель заклинило. Прочно-термостойких материалов для успешной организации термодинамического цикла без отвода тепла от стенок камеры сгорания в то время ещё не существовало.
Гениальный инженер разрешил проблему, обеспечив охлаждение имеющихся в наличии материалов. Разрешил проблему, но ценой потери трети КПД по сравнению с неохлаждаемым. И вот такой дизель и сегодня продолжает двигать нашу цивилизацию.
Весь мир привык к "неизбежности" охлаждения. В соответствии с ситуацией того времени, в учебниках записали, и в сознании усвоилось, что потери тепла с охлаждением, как и с выхлопными газами, являются неизбежными.
Сегодня ни один моторостроитель уже не будет изготавливать цилиндр двигателя и все другие детали камеры сгорания, не обеспечив им надёжное, "неизбежное" охлаждение, которое поддерживает температуру деталей в диапазоне работоспособности используемых материалов, в том числе уж совсем не термостойкого алюминия. Однако более пригодный титан, например, на поршни вместо алюминия, моторостроители почему-то не хотят использовать.
Но свершения цивилизации продолжаются. В настоящее время благодаря успехам материаловедения уже появились материалы, способные в лучшей степени, чем в прошлом, противостоять высоким температурам. А закрепившийся консерватизм мышления относительно неизбежности охлаждения двигателей сохранился.
И всё же в 60-х годах прошлого столетия выискался один инженер, отклонившийся от сложившихся представлений. Он полвека спустя после Рудольфа Дизеля снова вернулся к варианту двигателя без охлаждения. Образно говоря, вместо охлаждающей жидкости, циркулирующей в зарубашечном пространстве цилиндра, была установлена термоизоляция. В двигателе был реализован, естественно, отличающийся и термодинамический цикл.
При этом цикле КПД двигателя в идеале возрастает на величину уменьшения потерь тепла, отводимого с охлаждением.
Невероятно, но факт
На Красноярском судоремонтном заводе автор этих строк впервые в мире успешно испытывал дизель без охлаждения.
Экспериментальный образец дизеля успешно крутился, испытывался. Показывал сам себя. Но никто тогда и сегодня всерьёз не воспринял и не воспринимает этого. Даже те, кому пришлось воочию увидеть крутящийся и шумящий двигатель, смотрели, ну, с некоторым умилением и не более. А остальные и слышать ни всерьёз, ни в шутку не хотели и не хотят.
Изготавливал я двигатель внутреннего сгорания без охлаждения по личной инициативе и на личные средства. Не то чтобы нелегально, но, естественно, без какого-либо официального заказа и спонсирования. В качестве базы (например, корпус, коленчатый вал) использовал старый двигатель.
На производстве снисходительно смотрели на "причуды" сотрудника в нерабочее время. Тем более прямые обязанности выполнял успешно. Не пресекали помощи других. Руководство и инженерный корпус так или иначе были в курсе переписки с комитетом по делам изобретений и открытий, научно-исследовательскими институтами и специалистами, чьи отзывы всегда были чётко отрицательными, сами их придерживались, но жёстко не препятствовали.
Итак, двигатель начал создаваться с 1960 года на Красноярском судоремонтном заводе, где, среди многих других, имелся цех агрегатного ремонта дизелей. Здесь осуществлялся массовый ремонт и восстановление нескольких десятков типоразмеров двигателей, в том числе немецких и чехословацких, с учётом непосредственного опыта их технической эксплуатации на судах. И весь этот агломерат живого опыта переваривался автором, примерялся к попыткам поиска позитивного в моторостроении.
Не отсутствие знаний в области моторостроения, в том числе неизбежности охлаждения, а наличие чего-то большего позволило мне полвека назад отчаяться на эксперименты по созданию нового двигателя с более высоким КПД. Вполне возможно, и то, что слушал я институтский курс по двигателям самого Густава Васильевича Тринклера.
После проведения термодинамических расчётов, выбора и поиска соответствующих термостойких материалов был изготовлен экспериментальный образец одноцилиндрового, устойчиво работающего при 300 оборотах в минуту, двухтактного двигателя крейцкопфного типа. В 1966-1968 годы он испытывался.
Сегодня, уже имея за плечами большой производственный и определённый научный опыт, я удивляюсь, как могло получиться, что спроектированный ещё совсем неоперившимся инженером совершенно новый тип двигателя закрутился сразу после первого пуска. И в дальнейшем он крутился без каких-либо изменений, доработок и не перебирался. А ведь в нём осуществлялся не реализованный до этого никем, хотя и очень желаемый всеми создателями моторов, термодинамический цикл.
Предполагаемые расчётные параметры температур термодинамического цикла и наиболее термически нагруженных деталей двигателя при замерах в натурных условиях подтвердились.
Конечно, государственной комиссии, официально подтверждающей факт создания нового двигателя, не было, да и не могло быть. Поскольку он создавался по личной инициативе, технической документации, утверждённой госструктурами, не существовало.
Тем более, не было и не могло быть нормативно-технической документации, в соответствии с которой мог бы быть официально испытан не существовавший до этого новый тип двигателя. Чего (испытать опытный образец по ГОСТ на существующие двигатели, что даже чисто технически невозможно), в конечном итоге, потребовал комитет по делам изобретений и открытий.
Его специалисты и привлечённые эксперты не могли и мысли допустить о вероятности существования такого двигателя и в течение многих лет просто выискивали поводы для отказа. Начиная с того, что словосочетание "отсутствие охлаждения" не может быть признаком изобретения. Затем - что нет признака полезности. То, что таковой двигатель уже известен. Сослались на патент Мессершмитта.
Пришлось запросить описание патента из Германии. Мессершмитт запатентовал конструкцию термостойкой наделки на донышко поршня двигателя. Она обоснована, поскольку наиболее температурно напряжённое донышко алюминиевого поршня высокофорсированного авиационного двигателя выгорало, а его надёжное жидкостное охлаждение сопряжено со значительными конструктивными сложностями.
Но акты заводских испытаний оформлялись специально создаваемыми для этого комиссиями (главный инженер, главный конструктор, главный технолог, начальник ОТК завода и автор), например, от 11 июля 1967 года, от 25 октября 1968 года, и отправлялись в инстанции.
В соответствии с существующими представлениями, научным сообществом было оказано глухое сопротивление по всем направлениям, даже по тому, что касается понимания самой возможности появления адиабатного двигателя, без охлаждения.
Бросил что-либо доказывать
Поскольку на пути создания двигателя встретилось полное непонимание и противодействие, а в жизни так много всего интересного, мне пришлось переключиться на другое, всё же, видимо, менее значимое.
Было мною получено, тоже не сразу, авторское свидетельство на отличающийся тип судна на воздушной подушке (СВП). Защищена кандидатская диссертация "Вопросы проектирования СВП".
После многих лет перипетий и гонений я бросил что-либо доказывать и сопротивляться всему обществу. Понятно, что при отказе в выдаче авторского свидетельства и участия государства мне не удастся создать промышленный образец совершенно нового двигателя.
А в Японии между тем стали усиленно заниматься разработками "керамического ДВС". В моём, российском, двигателе в качестве термоизоляции, для простоты исполнения (доступа к космическим технологиям, к настоящей керамике у гражданского лица не могло быть), использовался в том числе специальный термостойкий заменитель керамики - высокопрочный состав на основе бетона.
В Японии на создание керамического двигателя отпускались серьёзные средства, там с восхищением оповещали о разработках, и сегодня это уже освещается во всём мире, в том числе и в нашей стране.
А в России ещё и в 1902 году был прецедент запрета на создание двигателя Густавом Тринклером. Он на Путиловском заводе в Петербурге успешно в 1900 году завершил полные испытания своего двигателя. Это всего годом позднее аналогичных испытаний окончательного, работающего уже на керосине, а не на угольной смеси, четвёртого варианта двигателя Рудольфа Дизеля, патент которого был приобретён Эммануилом Нобелем.
Нобели уже наладили в промышленных масштабах выпуск "русских дизелей". Они принудили хозяев Путиловского завода (директор С. И. Смирнов) к прекращению каких-либо дальнейших разработок и выпуска созданного там Густавом Тринклером двигателя.
Нобель писал гневное письмо Тринклеру, усматривая схожесть его двигателя с купленным у Дизеля патентом. Однако в двигателе Тринклера уже только топливо (сырая нефть, которая и тогда в избытке добывалась в России), а не топливно-воздушная смесь, нагнетаемая специальным компрессором, как у Дизеля, непосредственно подавалось через форсунку в цилиндр. Как у всех современных "дизелей".
Поэтому такой двигатель, то есть сегодня существующий "дизель", уже не нуждался в громоздком компрессоре, потребляющем до 12 процентов мощности. А, главное, в нём был реализован более эффективный термодинамический цикл, обеспечивающий более высокий КПД, чем у двигателя Рудольфа Дизеля.
Однако по иронии судьбы выпускаемый во всём мире вот уже сто лет двигатель Густава Тринклера называется по имени гениального изобретателя Рудольфа Дизеля - дизелем.
Сегодня полная ясность, единодушное понимание того, что все двигатели - без какого-либо исключения - охлаждаются, и ничего тут не нужно предпринимать. Но каково автору статьи, который своими руками устанавливал на экспериментальном образце двигателя именно термоизоляцию стенок камеры сгорания, и двигатель наяву крутился в железе? И не заклинило его, например, как у неохлаждаемого варианта Рудольфа Дизеля.
Был бы ещё полвека тому назад создан более экономичный двигатель в России, на Красноярском судоремонтном заводе. На планете сжигалось бы запасов нефти на треть меньше со всеми вытекающими последствиями, включая экологические. Зря судьба так сыграла.
Но будут, обязательно будут созданы более совершенные адиабатные (без охлаждения) двигатели. Человечеству такой двигатель нужен, поскольку КПД его стремится к предельно возможному - около 70 процентов, а не 30 процентов, как сегодня.
После тщетных попыток хотя бы как-то объясниться со специалистами, я обратился в аппарат правительства с технически обстоятельной запиской. Из аппарата, естественно, отправили на техническую экспертизу с просьбой ответить автору.
Получил два отзыва. Копия первого, короткого, прилагаю полностью. Из второго более длинного,- только заключительную часть.
Виталий ЗЫКОВ,
кандидат технических наук.
Красноярск.
Из официальных ответов
"Уважаемый Виталий Дмитриевич! Ознакомились с Вашим сочинением. Скромностью Вас природа не обидела. По всему сочинению плюхи типа: княжна Ванюшка сидела под развесистой клюквой (из Марка Твэна).
Это Вы впервые испытывали дизель без охлаждения? А как же те бедняги-изобретатели с 1801 по 1815 год и дальше, в том числе и Рудольф Дизель пытались заставить работать двигатель без охлаждения? Ведь только в 1815 году Самуил Броун предложил делать рубашку охлаждения. Но у вас охлаждение было и приличное. Двигатель-то у Вас был двухтактный и во время продувки холодный воздух охлаждал поверхность цилиндра. Нехорошо, батенька.
А знаете ли Вы, что есть дизели с КПД 56-57 процентов? Вы проливаете слёзы по бензину. А куда прикажете девать бензин, если перейти на дизтопливо? Ведь есть экономически целесообразный процент выхода различных топлив из нефти.
А знаете ли Вы, что есть двигатели с температурой поверхности накладки поршня 900 градусов Цельсия. И прекрасно работают, а Вы уверены, что стараются держать 300 градусов С.
И уж совсем неудобно за Ваше утверждение, что в первых дизелях, построенных Рудольфом Дизелем, было внешнее смесеобразование. Надо читать подлинники патентов, докладов, а не безграмотные комментарии".
..."В заключение следует отметить: 1. Цикл без охлаждения деталей неэффективен; 2. Двигатели без охлаждения предлагали с 1801 год по 1815 год;
3. В 1892 году Рудольф Дизель предложил вернуться к двигателю без охлаждения. Не получилось. И не могло быть иначе; 4. С 1980 года по 1990 год пытались создать "адиабатный двигатель" (двигатель без охлаждения). Не получилось. И не получится; 5. Не надо рыдать по поводу бедственного положения российского двигателестроения".
P. S. Автору всё же хочется добавить, что все двигатели, которые ранее предлагали, в том числе исполненные Рудольфом Дизелем, не крутились, сразу клинило. А у меня крутился. И не потому, что я умнее, а потому, что в то время не было ещё материалов необходимой термостойкости. Сегодня такие материалы созданы. Опять же - не мною. Просто у меня осознанная смелость в молодости.
А априорно отрицать возможность создания более эффективного двигателя, используя авторитет науки и консерватизм мышления,- не то занятие. Конечно, проще делать вид толкания науки, чем её толкать вперёд, например, экспериментируя реально в металле, трудясь в поте лица.
Подписывайтесь на канал "Красноярский рабочий", ставьте лайки, если материал понравился, делитесь своими размышлениями и пожеланиями в комментариях! Ещё больше новостей - на сибирском новостном портале www.krasrab.ru