Страница 110 из 302
Участки босякам нарезали в радиусе полусотни километров, от хорды. Строились те всем миром, а до того жили в палатках, землянках трашейного типа или вагончиках. Круглые бревнопроводы поселенцы будут тянуть своими силами, а значит от их трудолюбия и дисциплины зависит очень и очень многое. Помимо базового набора инструмента и KIT станков, мелкого скота, птицы и зерна на семью выделяли десять безналичных рублей для приобретения еды, одежды, дополнительного инструмента и прочего добра из каталога включая… локомобили и стирлинг станции.
Ахиллесовой пятой плана переселения в Дикое Поле оставалась энергия. Конезаводы дело долгое, а на курях да овцах земли не вспашешь. «Малыши» и «Отроки» если и будут, то в МТС артелей княжеских поселений, удовольствие дорогое. Какой только экзотики не опробовал. От вертикальных ветряков до редукторной лебёдки с велосипедным приводом, не то. Требовалось нечто простое в обслуживании, неубиваемое, дешёвое, но при этом имеющее достаточно мощи для совершения такой полезной механической работы как вспашка. Копал и в сторону стирлингов, очень серьёзно. На НИОКР и моделировании аж двадцать шесть малых «научных» групп задействовал. Думал самый умный и щ-а-с как сделаю на коленке попаданческий движок. Хрена-с два! В теории то всё прекрасно. Газ в горячей части цилиндра нагреваясь увеличивает давление, затем происходит расширение с переходом части энергии в полезную работу, далее газ переносится в холодильник, где сбрасывает теплоту в окружающую среду… и далее шток уходит в обратную сторону.
Опробовали все конфигурации движка пастора: альфа, бета и гамму, однако, нормальную машину мощностью более 3 кВт произвести не выходило. Плоды у работы всё же имелись, и неплохие. От дишманских Стирлингов заряжали аккамуляторы, запитывали генераторы, небольшие скважинные насосы, вентиляторы. Но для срьёзной работы это негодилось ибо имело неприлично низкое КПД в пару процентов, от силы.
Проблема состояло в том, что газ ( рабочее тело) должен обладать наименьшей теплоёмкостью, чтобы за цикл работы переносилось меньше тепла, и быстрее происходило нагревание/охлаждение. Не забываем про вязкость, грубо говоря сопротивление прохождению по каналам регенератора. Поэтому идеальный газ для стирлинг машин гелий, на нём то и достигают наивысшего КПД. А гелий для нас космос, тем более, чтобы сравниться с ДВС его требуется закачать под высоким давлением. Раз за разом пробовали Стирлинги на цикле Эриксона, на воде, спирте и этиленгликоле. Я не сдавался, уж очень велики быои плюшки конструкции, прежде всего всеядность. Стирлинг мог работать от любого перепада температур, сырых дров, коры, палой листвы. Конструкция его проста и не требует дополнительных систем, например таких как газораспределительный механизм. Запускается самостоятельно и не нуждается в стартере. Отсутствие «нежных» узлов обеспечивает стирлингу небывалый, для других двигателей, запас работоспособности в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы. Работающие машины у нас, тьфу-тьфу-тьфу, пока ни разу не ломались, а в моей истории известны случаи когда эти движки работали без ремонта больше века!
Изначально планируемые к выпуску Бета стрилинги с ромбическим механизмом, как и прочие поршневые, оказались неоправданно дороги. Роторные же, иной расклад. Нововведением стало наличие промежуточного контура выполняющего роль буферной емкости для отработанного газа и временного замедлителя, дающего возможность нагреть газ за время движении кулачка по промежуточному контуру. В движке имеются два цилиндра разного объёма с роторами, расположенными на общем валу. Если соединить полости нагнетания малого цилиндра с полостью расширения большого через теплообменник и нагреватель, а полость расширения малого цилиндра через теплообменник и холодильник с полостью нагнетания большого, то, при нагревании рабочего тела роторы начнут вращаться, а рабочее тело будет непрерывно циркулировать, последовательно проходя через цилиндры, нагреватель, теплообменник и холодильник. Ничего сложного, но на выходе… Каждый такт в параллельных секциях происходит одновременно и синфазно, что приводит к увеличению времени теплообмена. К примеру, это самое время минимум вчетверо больше, чем в Бетта стирлинге! Однонаправленность опять же, нужное своейство. Позволяет иметь в устоявшемся режиме относительно постоянную скорость рабочего тела в системе, как бы «пружинить» им что крастно сокражает потери от паразитных объемов. Используя сие свойство можно иметь в теплообменнике две-три «порции» рабочего тела. Отсюда, при сквозном проходе рабочего тела по закольцованному контуру, время теплообмена можно увеличить в 2–3 раза, и при этом иметь более развитую площадь за счет больших теплообменников что, в свою очередь, увеличит скорость теплообмена. Заодно потери, связанные с изменением направления движения рабочего тела, исчезнут.
Реализуя на практике оба свойства длительность теплообмена можно увеличить на порядок! А это — повышение удельных показателей двигателей использующих более доступный газ. Кстати про него, вспомнил я таком о таком удивительном состоянии вещества как сверхкритическая жидкость. Свехкритичный диоксид углерода мы уже использовали как заменитель воздуха в пневмоаккумуляторах мотособак и парапланов. Чтобы сей газ приобрёл свойства близкие к жидкости, достаточно было сжать его до 74 атмосфер и нагреть, до 31 градуса. Повозиться с лабиринтными уплотнениями пришлось изрядно, но в очередной раз закачав газ в модель под индексом RS-117, подогрели, и о чудо, КПД вырос вдвое! В процессе отработки вышли на механическое КПД шестнадцать процентов, а это цифры продвинутого паровика XX века, или хренового ДВС. И при этом у нас полчился не сложный движок с ТНВД и свечами, работающий от силы пару сотен часов, а необслуживаемый, неубиваемый пепелац без котла, паропроводов и необходимости какой либо мистической подготовки персонала, знай себе дровишек подкидывай. В серию ушли пять типов модулей кои на вал можно было «нанизать» до чётырёх! А после, сажать гидро или пневмоторы, редукторы, звёзды. Главное жеунего что? Технологичность и как следствие, в семь раз ( по сравнению с Беттами) меньшее число станко-часов.
Из-за выслкшл расхода меди, более тщательной шлифовки цилиндров и сложного регенератора, роторные стирлинги пока обходятся дороже паровиков аналогичной мощности, но ежели брать раходы на годовое обслуживание они выглядят куда веселее. А уж когда скажется эффект снижения себестоимости при массовом производстве…
Со скрипом налаживаем линию мощностью восемьсот цилиндров в месяц, само собой с учётом микро-стирлингов для электрогенераторов и насосов. Больших же… Дай бог сотни две, осилим. Вместе с тем оставили производство примитивных и дешёвых Бетт на воздухе и дровах, для насосов и прочего добра. Их и вовсе на коленке можно клепать, лишь бы чугуна хватило. Полезным главным бонусом стало то, что сверхусилия в этой области подтянули смежные проекты: певмодвигатели, гидромоторы и роторные паровики а-ля движок «Тверского», там кстати случилась очередная микро революция, для части моделей рабочее тело заменили на сверхкритичный СО2 выйдя… на цикл Брайтона характерный для ГТУ.
По сравнению с паром новая технология была более чистой, теплоэффективной, экономичной. В замкнутом цикле включающем компрессор, теплообменник, рекуператорор, турбину или роторник и охладитель, CO2 низкой температуры и давления поступает в осевой компрессор где давление повышается, затем проходит через теплообменник, нагреваясь от отработавших газов и источника теплоты для достижения рабочей температуры. На следующем этапе с-CO2 под высоким давлением подаётся в двигатель где кинетическая энергия потока преобразуется в механическую. По завершении цикла рабочее тело проходит через рекуператор для отдачи части теплоты и предварительный охладитель, для понижения температуры перед следующим циклом. В отличие от двухфазного потока пар-вода, при использовании однофазного с-CO2 нет необходимости в подводе теплоты для изменения фазы, оно требуется для преобразования воды в пар, уходит проблема эрозии металла. Пока сложно и дорого, требует никеля, но это если брать обвязку для отдельного двигателя, а для цеховый линий с сотнями двигателей… Уххх. По предвраительным рдвое дешевле системы на воде, в восемь, гидромасляной и в двадцать шесть, чисто паровой.