Как придумали водяной двигатель

Перспективы технологии

Вокруг водородных двигателей немало противоречивых заявлений. Одни безоговорочно верят в их будущее — например, Арнольд Шварценеггер еще в 2004 году, будучи губернатором Калифорнии, обещал , что к 2010 году весь его штат будет покрыт «водородными шоссе». Но этого так и не произошло. В этом отчасти виноват глобальный экономический кризис: автопроизводителям пришлось выживать в тяжелейших финансовых условиях, а подобные технологии требуют больших и долгосрочных вложений.

Зеленая экономика

Водородная энергетика России и Европы: перспективы рынка на $700 млрд

Другие, напротив, критикуют технологию за ее очевидные недостатки. Так, основатель Tesla Илон Маск назвал водородные двигатели «ошеломляюще тупой технологией» , которая по эффективности заметно уступает электрическим аккумуляторам. Отчасти он прав: сегодня водородным автомобилям приходится конкурировать с электрокарами, гибридами, транспортом на сжатом воздухе и жидком азоте. И пока что до лидерства им очень далеко.

Но у водородного топлива есть существенное преимущество перед электрическими аккумуляторами — долговечность. Если аккумулятора в электрокаре хватает на три-пять лет, то водородной топливной ячейки — уже на восемь-десять лет. При этом водородные аккумуляторы лучше приспособлены для сурового климата: не теряют заряд на морозе, как это происходит с электрокарами.

Есть еще одна перспективная сфера применения водородного топлива — стационарное резервное питание: ячейки с водородом могут снабжать энергией сотовые вышки и другие небольшие сооружения. Их можно приспособить даже для энергоснабжения небольших автономных пунктов вроде полярных станций. В этом случае можно раз в год наполнять газгольдер, экономя на обслуживании и транспорте.

Если вспомнить, как развивался рынок электрокаров, то его росту способствовали три главных фактора:

1. Лобби со стороны развитых государств: в США , ЕС , Японии , России и других странах приняты законы в поддержку экологичного транспорта.
2. Удешевление аккумуляторов: согласно исследованию Bloomberg New Energy Finance, за последние десять лет цены на литий-ионные аккумуляторы упали с $1200 до $137 за кВт·ч.
3. Развитие инфраструктуры: специальные электрозарядные станции и зарядки в крупных бизнес-центрах, на парковках ТЦ и аэропортов.

Водородные двигатели ждет примерно тот же сценарий. В Toyota видят главные перспективы для водородных двигателей в компактных автомобилях, а также в среднем и премиум-классе. Пока что производство не вышло на тот уровень, чтобы бюджетные модели работали на водороде и оставались рентабельными. Современные водородные машины стоят вдвое дороже обычных и на 20% больше, чем гибридные.

Согласно прогнозу Markets&Markets , к 2022 году объем мирового производства водорода вырастет со $115 до $154 млрд. Остается главный вопрос: как быть с инфраструктурой? Чтобы водородные двигатели стали массовыми, нужны сети заправок, трубопроводы для топлива, отлаженные логистические цепочки. Все это пока только зарождается. Но и тут есть позитивные сдвиги: например, канадская Ballard Power по заказу китайского Министерства транспорта запустила пилотный проект, в рамках которого водородное топливо можно будет заливать в обычные АЗС.

Комментарии

ТОП-2: HDX 32L

Показатели технические

• Мощность – 380 Вт;
• Размер дайдвуда-75 см;
• Румпельное управление;
• Тяга -14,5 кг;
• Масса и длина лодки – до 650 кг и 450 см;
• Подъем — вручную;
• Число лопастей – 2;
• Передач – 8 (5 вперед. 3 назад);
• Масса – 5,5 кг;
• Запуск и подъем — ручные;
• Длина в мм -710;
• Число передаточное – 2,0.

Описание

Модель предназначена для использования в пресной воде. Она заслужила популярностью благодаря ряду уникальных особенностей, выгодно ее отличающих от многочисленных аналогов. У нее 8 скоростей и румпельная система управления, вес всего 5,5 кг, десять положений трим-угла, универсальная установка и снятие.

При этом мощность максимальная достигает 0,49 лошадиных сил.

Электрический мотор лодочный работает бесшумно, что позволяет не распугивать рыбу. Конструкция легкая и прочная, отличающаяся во всех режимах тяговитостью.

Двигатели электрические лодочные отличаются улучшенными весогабаритными параметрами, что возможно стало благодаря применяемым инновационным материалам. Облегчает работу с популярной моделью индикация заряда на светодиодах.

Устройство водородного двигателя

Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:

• Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
• Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
• Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.

Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения.

Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.

Почему в двигатель попадает вода

Моторы автомобилей защищены от воздействия внешних факторов, например, влаги. Из-за возникновения неисправностей ДВС или нарушения правил эксплуатации машины жидкость находит пути попадания в двигатель. Наиболее частые причины:

• проезд луж на высокой скорости;
• наличие трещин на блоке цилиндров или ГБЦ;
• нарушение герметичности патрубков воздушного фильтра;
• скопление конденсата из-за коротких поездок зимой;
• погружение силовой установки в воду;
• разрушение резиновых прокладок;
• неправильная затяжка болтов, повлекшая образование щелей.

Вода в двигателе автомобиля

В конструкции ДВС масляная и водная магистрали разделены. Образование трещин ведет к смешиванию жидкостей. Антифриз поступает в систему смазки образуя эмульсию.

Попадание жидкости в мотор возможно и по независимым от владельца машины причинам. Водитель не всегда знает качество топлива, которое заливает в бензобак. Содержание влаги в горючем проконтролировать трудно. Попасть жидкость в движок может и при посещении автомойки.

Крайне редкая причина попадания влаги – налипание снежной и ледяной массы в подкапотном пространстве. Характерно для регионов с холодным климатом. При оттаивании наледи вода стекает на мотор.

Скачать руководство по эксплуатации в формате PDF

Опасна ли вода в бензобаке?

Со
временем в баке каждого автомобиля образуется конденсат. Но количество воды
здесь настолько небольшое, что водитель даже не замечает это. Может ли это
спровоцировать деформацию поршневой? Вовсе нет. Максимум, с чем сталкивается
владелец – это трудный запуск ДВС, троение и падение мощности. Но если владелец
заметил проблему, не стоит ее игнорировать. Внезапно автомобиль может не
запуститься вовсе.

Вода в бензобаке
Вода в бензобаке

Как
удалить влагу из бензобака? Для этого можно воспользоваться специализированной
химией, либо добавить немного спирта. Последний не представляет опасности для
двигателя и полностью сгорает в цилиндрах.

Как
избежать попадания влаги в бензобак автомобиля:

• Не эксплуатировать
  авто с низким уровнем топлива. Это не только губительно для бензонасоса, но и
  провоцирует образование конденсата при перепаде температур. Поэтому стоит
  держать бак максимально полным.
• Заправляться на
  проверенных АЗС. Некоторые заправки пренебрегают правилами хранения топлива,
  поэтому процент содержания влаги может быть завышен.

Конструктивные особенности

Состоит лодочный электромотор из:

• электрической схемы управления, совмещенной, как правило, с румпелем. Последний снабжен телескопической ручкой (почти всегда), чтобы удобнее было производить настройку и контролировать без усилий все режимы. Лодочные электрические моторы в основном имеют от 4 до 5 скоростей для передвижения назад и 2-3 задних, функционирующие в реверсном режиме;

• собственно двигателя, который опускается под воду. Продолжением последнего является винт, соединенный с ротором.  Такая конструкция делает мотор простой конструкцией, которой не нужно большое количество передаточных деталей, подвергающихся в процессе эксплуатации износу. В данном случае может возникнуть необходимость в замене единственной детали –токосъемных щеток.

С электроникой электромотор для лодки соединяется с помощью штанги, регулируемой по глубине погружения, что дает преимущества при движении по мелководью. Есть у нее и иными достоинствами: для их изготовления применяют специальные металлы, отличающиеся гибкостью и не позволяющие приспособления при столкновении с подводными препятствиями получать значительные повреждения.

Электромоторы лодочные запускаются единоразовым нажатием тумблера, что занимает гораздо меньше времени, чем нужно для пуска топливного агрегата. Скорости переключать можно как в ручном, так и в ножном режимах

Рыбакам это важно, поскольку руки остаются свободными

Работа электромоторов лодочных основана на функционировании реечного механизма, подсоединенного при помощи кабеля к педали, и позволяющего изменять скорость и направление движения плавсредства нажатием ноги. При этом, управлять можно, находясь в любом месте.

Некоторые компании (Minn Kota, например) пошли еще дальше, снабдив лодочный мотор беспроводным пультом управления.

Где заправляют водородные автомобили?

К сожалению, заправочных водородных станций в мире совсем мало. В 2018 г. их около 300, половина которых находится в Северной Америке, а другие – в Японии, Германии и Китае.

Кроме этого, существуют домашние и мобильные заправки. Они могут производить около тонны чистого водорода в год. Этого вполне хватит для заправки нескольких автомобилей в день. Топливо производится при помощи гидролиза воды, установку запускают только ночью, чтобы не нагружать электрическую сеть.

Автозаправки бывают 3 типов:

1. Малые. Они производят около 20 кг водорода в 24 часа. Хватит для полной заправки 5 легковых автомобилей.
2. Средние. Вырабатывают от 50 до 1250 кг топлива в сутки. Могут в день заправлять 250 стандартных машин или 25 грузовиков.
3. Промышленные. Производят более 2500 кг чистого водорода. Могут заправлять больше 500 легковушек в сутки.

Заправка состоит из компрессора, диспенсера, системы очистки, электрического лизёра, система хранения водорода. Топливо может производиться как при помощи электролиза воды, так и с помощью паровой конверсии метана.

Для того, чтобы заменить большую сеть бензиновых заправок на водородные, понадобится примерно 1,5 трлн. долларов. А стоимость одной водородной станции обойдётся в 2-3 млн. долл., но окупаемость её быстрее, чем для электрической станции из-за быстрой зарядки.

Каталожный номер и стоимость переднего бампера

Для чего нужна рубашка охлаждения двигателя

Этот элемент используется при “воздушном” варианте. Тепло от цилиндрического блока и головки “переходит” обдувающему воздуху. Через рассматриваемое устройство при помощи вентилятора прогоняется холодная воздушная масса. Это происходит благодаря связи с коленчатым валом при участии ременной передачи. Чтобы улучшить теплоотвод, цилиндры с головками снабжают “ребрами”. Заслонки, управляемые термостатами, регулируют интенсивность процесса.

Такой вариант используют реже, предпочитая “жидкостный” аналог.

Агрегатор Uremont.com предлагает автовладельцам инструменты для решения вопросов любой сложности:

Источник

Принцип сборки

Разберем примерную структуру цепи, использующей электрогенератор, и прицепим к нему двигатель на реактивной тяге. Это наглядно покажет, как работает определенный элемент. Цепь будет состоять из следующих компонентов: вращающиеся лопасти для генератора переменного тока, преобразователя переменного тока в постоянный, аккумулятора, совместимого электродвигателя, системы реактивной тяги.

Для обеспечения работоспособности генератора необходимо хотя бы примерно представлять скорость вращения ротора. Отталкиваясь от скорости вращения, получаем представление о мощности, которую должен вырабатывать генератор.

Электрический асинхронный генератор переменного тока состоит из статора (неподвижной части) и ротора (вращающейся). Статор состоит из блока наложенных друг на друга листов металла диэлектрика (не проводящих ток) с вырезанными сквозными пазами, и магнитных катушек, вставляющихся в них. Катушки не должны соприкасаться с блоком. Для этого используются специальные прокладки внутри, и стрелки снаружи из изолирующего материала. За пределы пазов они выступать не должны. Также изолируются катушки друг от друга. Форма и элементы ротора могут отличаться друг от друга.

Возьмем за основу двигатели на воде своими руками с расчетом на три фазы, так как данный вид наиболее распространен. Это значит, что будет использовано три катушки одинаковых размеров. В домашних условиях при напряжении в 220 вольт постоянного тока в 19 ампер, потребуется провод с сечением 1,5 миллиметра. Работать будет при условии потребления не выше 4,1 киловатта. Стоит также учесть частоту вращения. Количество вращений в секунду измеряется в герцах. В России принята чистота 50 Герц в секунду для электроники. Провода на выходе соединяются «треугольником» или «звездой».

Почему мы до сих пор не используем водородные двигатели?

В автомобилях внедрение альтернативных источников энергии безуспешно идет уже многие десятилетия. Но увы, топливо, изготовленное из «черного золота», уже больше века не желает уступать позиции: на сегодняшний день оно не имеет сильных конкурентов.

Одним из таких конкурентов вполне мог бы стать двигатель, использующий водород. Идея такого двигателя не нова: даже в блокадном Ленинграде работало несколько сотен машин на водороде, так как получить его было гораздо проще, чем традиционное топливо.

Причина, по которой человечество хочет «соскочить» с нефтяной зависимости, очевидна. Во-первых, это сильное загрязнение атмосферы, приводящее к парниковому эффекту (доля автомобилей в этом загрязнении оценивается в 25%). Во-вторых, это постоянно повышающаяся в долгосрочной перспективе стоимость самого топлива. В-третьих, бензиновые двигатели внутреннего сгорания имеют достаточно низкий КПД – около 35%, а вся остальная энергия уходит в тепло. Ну и, конечно, не стоит забывать о том, что нефть рано или поздно закончится.

Современные двигатели внутреннего сгорания могут работать на водороде. Правда, его мощность несколько снизиться; чтобы этого избежать, необходимо внести некоторые изменения в систему зажигания. Но по большому счету, традиционные ДВС не очень хорошо адаптированы к работе на водороде, и гораздо более привлекательной технологией выглядят водородные топливные элементы.

Топливный элемент – это, по сути, батарейка, вырабатывающая электричество, но в отличии от нее, вещество, необходимое для реакции (в данном случае водород), не находится внутри элемента, а подается извне. Энергия получается не в результате малоэффективного процесса горения, а посредством «холодной» химической реакции, например, с кислородом через протонообменную мембрану. КПД топливных элементов достигает очень высоких значений – до 80%, причем это значение практически не зависит от нагрузки. К преимуществам водородных топливных элементов также относится маленький вес и размеры.

Сегодня практически у всех автопроизводителей есть работающие прототипы машин, использующих жидкое водородное топливо. К сожалению, дальше концептов пока дело не идет, и этому есть свои объяснения.

• Практически полностью отсутствует инфраструктура водородных заправок, каждая из которых обходится примерно в 10 раз дороже традиционной (из-за дорогого оборудования).
• Повышенная опасность хранения водорода, связанная с его повышенной летучестью и легкостью воспламенения.
• Самая высокая из всех веществ летучесть водорода приводит к трудности его хранения: пары жидкого водорода проникают через мельчайшие зазоры. Так, специальный автомобильный бак, наполненный жидким водородом, за десять дней из-за испарения теряет половину объема.
• Стоимость водородного топлива в несколько раз выше стоимости бензина и соляры, и требует значительного количества электроэнергии для его производства.

Последняя причина, пожалуй, является основным сдерживающим фактором на пути развития водородных двигателей в массовом сегменте.

Источник

Что такое водородное топливо?

Водородное топливо поставляется на заправки в газообразном или жидком состоянии. Водород в этом виде уменьшается в объёме более чем в 800 раз. Примерное время одной заправки составляет не более 3-5 минут. Для сравнения – заправка бензином занимает примерно то же самое время.

На чём ездит водородный автомобиль? На водороде – экологически чистом источнике энергии.

Водород для топлива добывают следующими способами:

1. Электролиз воды. Это выделение водорода из воды с помощью электричества. Такой метод применяется в тех регионах, где стоимость электроэнергии дешёвая, в том числе и в России. Чистота выхода водорода при помощи электролиза – около 100%! Но здесь присутствует повышенное загрязнение окружающей среды. Предсказывают, что когда-нибудь будут созданы множество солнечных и ветряных электростанций, которые будут производить топливо без отрицательного воздействия на окружающую среду.
2. Паровая конверсия метана. Этот природный газ нагревают до температуры 1000 градусов по Цельсию и смешивают с катализатором. Этот метод будет работать до тех пор, пока метан не закончатся в недрах земли. Реформированный водород – самый популярный и дешёвый метод создания.
3. Газификация биомассы. Это извлечение водорода в реакторе из отходов животных и сельского хозяйства, а также сточных вод. Сейчас существуют огромные территории с биомассой, потенциал которой не оценён и тратится впустую.

В чём преимущество этого альтернативного источника энергии?

• Топливные элементы не выделяют вредных выбросов.
• Огромный потенциал и возможные прибыли.
• Моментальная заправка автомобилей (3 минуты).
• Топливные ячейки на 80% эффективнее бензина, а также дёшево стоят.

Автомобиль на водороде не оставляет так называемого «углеродного следа», который загрязняет окружающую среду. Например, Toyota Mirai за 100 км пробега выделяет 5 л воды и больше ничего, никаких выбросов в атмосферу. Но, к сожалению, на Земле слишком не существует месторождений чистого водорода, а вот нефти и газа – хоть отбавляй. Зато водорода полным-полно в атмосфере, но в виде соединений, которые надо разрушить, чтобы извлечь желанный элемент. А для этого надо затратить немалую энергию, по сравнению с той, которую мы получим при прямом расходовании водорода.

Список автомобилей на водородном топливе

Существует ли автомобиль на водородном топливе? Да, причём их количество не такое уж и малое. Расскажу про самые популярные модели.

Honda Clarity

Автомобиль продавали в Японии и Калифорнии до 2014 года. Запас хода около 600 км, что больше, чем у любого электрокара. Заправляется Honda Clarity за считанные минуты.

Затем автоконцерн Honda выпустил конкурента Toyota Mirai, цена которого 72 тыс. долл. под названием Clarity Fuel Cell. На полной заправке можно было проехать до 700 км. Мотор имеет мощность 174 л.с. Автомобиль 5-местный.

Toyota Mirai

Это японский автомобиль, который создали после несколько десятков лет разработок. Автомобиль сначала выпустили для японского рынка, а затем и для американского.

Запас хода автомобиля на одной заправке 502 км, максимальная скорость – 178 км/ч., мощность – 153 л.с. В авто встроена система, которая видит препятствия и автоматически включает тормоз. В машине есть сенсорные экраны, при помощи которых осуществляется управление навигацией и микроклиматом.

Ford Airstream

Это гибридный автомобиль с электрическим мотором и водородными ячейками. Поэтому кроме водорода автомобиль может применять для движения аккумуляторы, которые подзаряжаются от водородных элементов.

На аккумуляторе Ford Airstream может проехать около 40 км (это половина заряда), а затем активируется водородное топливо. Запас хода чуть более 450 км, а максимальная скорость — 135 км/ч.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Это первый серийный автомобиль, который сочетает в себе аккумулятор и водородные топливные ячейки. На электричестве он может проехать 50 км, а на водороде – около 430 км. Отмечу, что аккумулятор можно зарядить от обычной электрической розетки.

Автомобиль можно использовать как в качестве электрокара на небольшие расстояния, так и в качестве водородного авто для длительных поездок.

Pininfarina H2 Speed

Это итальянский автомобиль, который способен разгоняться до 100 км/ч всего за 3,4 секунд. Максимально автомобиль может разгоняться до 299 км/ч. Запасы чистого водорода в баке – чуть более 6 кг. Кроме этого Pininfarina имеет мощный аккумулятор и электромоторы. Цена этого продвинутого автомобиля составляет 2,5 млн. долл.

BMW Hydrogen 7

Авто создано на базе стандартной BMW 7. Он работает как на бензине, так и на жидком водороде. В BMW Hydrogen 7 имеется бензиновый бак на 74 литра и большой водородный баллон весом целых 8 кг. Таким образом, максимальный запас хода в этой машине 780 км.

Автомобиль автоматически переключается между двумя типами топлива. Мощность двигателя на водороде – 228 л.с., а на бензине – больше на 32 л.с. Максимальная скорость 229 км/ч, разгон до 100 км/ч осуществляется чуть меньше, чем за 10 секунд.

Hyundai Nexo

Этот автомобильный концерн также стал одним из первых производить серийные водородные автомобили. Мощность двигателя Hyundai Nexo составляет 161 л.с., запас хода – 600 км. Разгоняется авто до 100 км/ч за 10 секунд. Цена автомобиля от 70 тыс. долл.

Grove Obsidian

Это водородный китайский автомобиль нового поколения, у которого запас хода составляет впечатляющие 1000 км. Он экономно расходует топливо за счёт облегчённого корпуса из углеродного материала и невысокому аэродинамическому сопротивлению. Заправка бака происходит всего за 3 минуты, а сам топливный бак очень прочен. А если бак будет повреждён, то водород из него вытечет в жидком виде и сгорит менее чем за 2 минуты.

Серийно автомобили станут выпускать с 2020 года, а к 2030 планируется создать 1 миллион экземпляров.

Другие авто

Ограниченно выпускают:

• Audi A7 h-tron quattro;
• Hyundai Tucson FCEV;
• Mazda RX-8 Hydrogen RE;
• Автобус Ford E-450;
• Низкопольные автобусы MAN Lion City Bus.

Испытывают:

• Focus FCV;
• Honda FCX;
• Nissan X-TRAIL FCV;
• Toyota Highlander FCHV;
• Volkswagen — space up!;
• Mercedes-Benz A-Class и Mercedes-Benz Citaro;
• Irisbus;
• Toyota FCHV-BUS;
• единичные модели в Чехии, Китае и Бразилии.

ДВИГАТЕЛИ на ВОДЕ. Схемы и инструкции сборки для умельцев

Технология на воде! Ездим без бензина живем без гос. электричества!

ДЕЛИМСЯ ИНФОРМАЦИЕЙ и РАСПРОСТРАНЯЕМ!

Украденные ЗНАНИЯ (Часть 1). Свободная Энергия в недавнем прошлом — на Западе

В продолжение темы о существовании технологий использования Свободной Энергии в недавней истории нашей цивилизации — фото многочисленных артефактов,…

Как СССР отрекся от Свободной Энергии (Часть-2)

Все знают, что благодаря «Лампочке Ильича» – началось массовое внедрение эл. переменного тока в хозяйство страны. Но мало кто знает, что при этом, в…

Как СССР отрекся от Своб. Энергии (Ч-1)

Заслуга Ленина – он дал импульс широкой электрофикации страны – за счет массового возведения гидро- и тепло- электростанций. Но мало кто знает, что…

СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ: прошлое, настоящее и будущее

В наследство от ушедшей цивилизации нам достались величественные здания, мосты, огромные подземные тоннели, и т.д. Но ведь для создания всего этого…

Запретные изобретения и технологии

Прежде чем воплотиться в бытовых приборах, ныне именуемых “гаджетами” – облегчающими нашу жизнь, многие изобретения начинают свой путь в военной…

«Филадельфийский эксперимент» и тайна богов Земли

Электромагнитные поля и энергии — основа всех тайн, факторов и явлений, которые так или иначе, являются сутью построения нашей,…

Источник

Выводы