Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Атомный двигатель для автомобиля

Автомобиль с атомным двигателем

14 июня’ 2015 | 07:06
INNA

Как это часто случалось в истории автомобилестроения, пальму первенства, на этот раз — в деле атомной легковушки, постарались захватить конструкторы компании Ford Motors. Сразу оговоримся: название «атомный автомобиль» не совсем корректное. Как и «атомная бомба». На самом деле и то, и другое устройство величать можно не иначе, как «ядерными», ибо в них используются именно ядерные силы, которые освобождаются при делении ядер урана (плутония и так далее) на ядра более простых элементов.

Атомное автостроение чуть было не началось с танков. В 1954 г. На посвящённой развитию бронетехники конференции Question Mark III в Детройте была представлена модель танка TV-I с ядерным реактором в роли силовой установки. Полной зарядки реактора по замыслам конструкторов должно было хватить на 500 ч работы. Весил танк 70 т, из которых примерно 10 приходилось на реактор и 20 — на биологическую защиту. Соотношение было признано нецелесообразным, и к следующему году танк изрядно похудел. Новая модель, получившая индекс R32 и представленная на Question Mark IV, весила уже 50 т, из которых на реактор с защитой приходилось около 15. Пробег машины на одной «заправке» должен был составить порядка 6500 км.

Такой вариант был признан более удачным, однако и он не ушёл дальше чертежей и пластилиновых макетов. На этом интерес военных инженеров к ядерному транспорту утих. Зато гражданские конструкторы из того же Детройта пошли гораздо дальше своих коллег.

Не будем ломать копья и традиции и продолжим называть «ядерный» автомобиль «атомным». За его разработку инженеры Ford взялись в 1957 г. А уже год спустя широкой общественности был представлен первый атомный концепт — атомобиль Ford Nucleon (от латинского nucleus — ядро).

Кассета с ядерным топливом, так называемый ТВЭЛ (Тепло Выделяющий ЭЛемент), как и сам ядерный реактор у этого необычного авто располагались сзади. Реакторный отсек был защищён двойным дном и мощным слоем биологической защиты. Кассета была легкосъёмной и после того, как ядерное топливо «отрабатывало» свой ресурс, менялась на новую. Предполагалось, что менять их будут на специальных автозаправках. Сам процесс замены должен был занимать не больше получаса. Учитывая, что на одной «заправке» машина должна была проходить от 8000 км и больше (предполагались кассеты разных ёмкостей — «эконом», «стандарт» и «супер»), время более чем приемлемое.

Кабина водителя была вынесена далеко вперёд, аж за переднюю ось. Причин тому было две. Во-первых, таким образом экипаж машины максимально отдалялся от потенциально опасного ядерного отсека. И, во-вторых, кабина в этом случае уравновешивала установленную сзади тяжёлую биологическую защиту. Сама же кабина представляла почти сплошной стеклянный колпак с панорамным обзором. По бокам от неё были смонтированы воздухозаборники, предназначенные для охлаждения реактора.

Концепт был выполнен в одну восьмую натуральной величины, однако производители клятвенно заверяли общественность, что они готовы хоть сейчас соорудить его в нормальном размере. Что все детали и узлы просчитаны, продуманы и прочерчены, и дело остаётся за самым малым. А именно — за малым ядерным реактором, который пока не создан, но будет создан вот-вот. Буквально, лет через пять. А пока его не создали, маленький Nucleon был определён на стоянку в Музей Генри Форда в Дирборне (штат Мичиган). Где он стоит и по сию пору.

С компьютером на борту

Однако по прошествии пяти лет реактор так и не родился. Зато родился новый концепт. Ещё более революционный и значительно более реальный. Уже хотя бы потому, что был сделан в натуральную величину.

Ford Seattle-ite был представлен на Всемирной ярмарке 1963 г. Это уже был поистине автомобиль будущего, имевший довольно мало общего с другими машинами. Одной из главных его фишек (кроме ядерной начинки) была сменная силовая установка. Она была смонтирована в легкосъёмной передней части автомобиля. По желанию можно было ездить на экономичном 60-сильном передке, либо на агрессивном 400-сильном. Все органы управления подключались через шарнирные передачи за считанные минуты. В машине предусматривалось некое подобие современной GPS, только без использования спутников. Бортовой компьютер (именно, Seattle-ite начала 1960-х имел самый настоящий бортовой компьютер) получал с приборов данные о пройденном километраже, поворотах и откладывал маршрут на «вшитой» в память карте, которая отображалась на цветном экране. Машина имела шестиколёсную схему, четыре передних колеса были ведущими и управляемыми. Такая конструкция резко улучшала манёвренность машины, да и тормозила она в шесть колёс более эффективно, чем её четырёхколёсные братья. Лучше всего эффект четырёх ведущих ощущался на мокрой дороге, когда передняя пара фактически «осушала» своими покрышками дорогу для пары «ведомой».

Кабина машины была оснащена стёклами с переменной прозрачностью, вентиляционными жалюзи, а почти всё управление осуществлялось буквально кончиками пальцев. Дизайн автомобиля и сейчас вызывает у людей неподдельное восхищение. В буклете, посвящённом концепту, было написано: «Передовые стилисты не ограничены существующими техническими и научными достижениями. Свобода мысли — ключ к прогрессивному автомобильному конструированию. Seattle-ite приведёт к созданию новых понятий в дизайне, комфорте и безопасности». И опять же дело упиралось в компактный ядерный реактор. Впрочем, в данном конкретном случае конструкторы немного перестраховались и заявили, что машина может работать и на топливных элементах. Однако тогда и нормальных топливных элементов, преобразующих органическое химическое топливо непосредственно в электричество, не существовало. Они появились лишь спустя два десятилетия. А компактный ядерный реактор? Его нет и сейчас.

Получив два концепта и ни одного атомобиля, человечество на некоторое время забыло про свою ядерную автомечту. А после катастрофы 1986-го как минимум десятилетие и вспоминать о ней не хотело, настолько ярко стояли перед глазами обывателя тёмные руины четвёртого агрегата Чернобыльской АЭС. Считалось, что авария атомобиля, если таковой, например, врежется в столб, обязательно приведёт к ядерному взрыву районного масштаба. Обыватели плохо себе представляют, как работает нормальный ядерный реактор. Им часто представляется, что в его недрах происходят один за другим маленькие ядерные взрывы, в одну тысячную или одну десятитысячную Хиросимы, и эти взрывы толкают мощные поршни, которые и крутят гигантские генераторы. На самом деле, всё не так страшно, и реактор, скорее, представляет собой большую топку, чем взрывную камеру.

Очень грубо процесс выглядит так: в рабочую зону загружаются заряженные обогащённым ураном-235 (чаще всего) ТВЭЛы. Термин «обогащённый» обозначает, что в топливе этого урана содержится порядка 10%, остальное — посторонние вещества. Когда несколько таких ТВЭЛов сближаются, они начинают «обстреливать» друг друга нейтронами. При этом элементы нагреваются, и чем ближе их сводят — тем нагрев больше. В разных типах реакторов температура рабочей зоны составляет от 250 до 400°С. Проходящая через теплообменники реактора вода, превращаясь в пар, вращает турбины генераторов точно так же, как она делает это на тепловых электростанциях. Процесс продолжается до тех пор, пока концентрация урана-235 в ТВЭЛах не упадёт до 3-4%.

Даже если свести ТВЭЛы вплотную, взрыва не произойдёт, ибо 10-процентный уран просто не может взорваться. В Чернобыле рвануло не ядерное топливо, а перегретое рабочее тело. Проще говоря — пар. То есть, никакого ядерного взрыва там не было, да и не могло быть. Было сильнейшее радиационное заражение местности, ибо взорвавшийся «паровой котёл» разнёс в прах и ТВЭЛы, в которых обогащённого радиоактивного урана и не менее радиоактивных продуктов его распада содержались тонны. Но то была огромная электростанция, одна из самых больших в мире. В случае с малым автомобилем какой-либо грандиозной катастрофы, да и не грандиозной, произойти не может никак. К тому же разработка новых более безопасных и эффективных реакторов далеко не закончена, и ныне в МАГАТЭ рассматриваются около 50 перспективных проектов. Что-то оттуда вполне может перепасть и атомобилю.

Электричество на шару

Инцидент с четвертым энергоблоком Чернобыльской АЭС сильно подкосил веру народа в мирный атом. Для того чтобы её вновь укрепить, учёные из США, ЮАР и Китая сообща придумали ядерный реактор, который обладает свойствами самозащищённости и в принципе не может взорваться. Вот как он устроен.

Страсти по атому несколько улеглись, но в 2009-м мы получили третий атомный концепт. На этот раз постаралась уже компания General Motors. А помог ей нью-йоркский дизайнер и изобретатель Лорен Кулесус. Свой прототип для марки Cadillac он назвал WTF — World Thorium Fuel Vehicle — «всемирный автомобиль на ториевом топливе». И это далеко не самая главная особенность нового атомобиля.

Его можно назвать «вечмобилем», ибо запас его прочности и выносливости превосходит все мыслимые пределы. Во-первых, на одной заправке WTF будет ходить не 8000, и даже не 80 000 км. Запас хода в нём вообще считается не в километрах, а в годах. Так вот, на одной заправке «вечмобиль» будет колесить не менее 100 лет. Во-вторых, все детали и узлы у авто многократно задублированы, поэтому никакая поломка не выведет его из строя. Одних только колёс предусмотрено 24. По формуле 4х6. Причём у каждого колеса – свой собственный электромотор. Заменять колёса не нужно, ни полностью, ни частично, требуется лишь их регулировать один раз в пять лет. В-третьих, машина имеет гибкую конструкцию. В зависимости от условий и от ситуации она может «льнуть» к дороге или, напротив, «вздыбиться». Конечно, не сильно, но на динамике и управляемости это отразится существенно.

Реактор расположен в задней части машины. Работать он будет постоянно, а излишки энергии, например на стоянке, вполне можно продавать в городские энергосети через специальные принимающие розетки. Но, к сожалению, и для этого авто маленький ториевый реактор ещё не построен. Однако увидеть работающий атомобиль и даже прокатиться на нём уже можно. Фанаты вышедшей в конце прошлого года ролевой компьютерной игры Fallout-3 рассекают игровые просторы именно на старом добром Ford Nucleon. Кстати: «fallout» в переводе с английского — «радиоактивное заражение».

Читать еще:  Лада Ларгус; цветовая гамма 2013 года

Наш комментарий
Виктор Сидоренко, член-корреспондент РАН: «Жизнь диктует пределы целесообразности»

После освоения военного применения атомной энергии естественным стало стремление её гражданского использования, имея в виду все достоинства высокой концентрации энергии и большого энергозапаса в ядерном топливе. Были просмотрены все возможные направления и цели ядерных энергоисточников, в том числе и для различных видов транспорта. Помимо технической осуществимости, жизнь диктует свои пределы целесообразности, которые формируются многими факторами: и экономикой, и простотой использования, и безопасностью.

Следует учитывать принципиальные особенности ядерного двигателя — это агрегат высокой технологии, дорогой и имеющий специфическую ядерную и радиационную опасность. Насколько целесообразно его использование в областях массового применения и широкой доступности: автотранспорте, железной дороге, других областях наземного транспорта, авиации? Сегодня, по-видимому, нет. А завтра? Повторюсь: жизнь сама продиктует пределы целесообразности. Ведь в своё время ядерные двигатели продемонстрировали свою востребованность в судостроении и по-прежнему остаются привлекательными для освоения космического пространства.

IvanD › Блог › Секретный советский проект: атомный автомобиль.

В 1949 году Советский Союз стал второй страной в мире, сумевшей успешно построить и испытать образец атомного оружия. С одной стороны, это, безусловно, был серьезный успех советских ученых и инженеров. С другой — не менее серьезный удар по самолюбию советского руководства. Ведь в гонке двух стран второе место — это последнее. Именно тогда многие руководители страны стали задумываться над теми областями, в которых СССР мог бы вырваться вперед. В частности, над проектами мирного использования атомной энергии.

Однако в Союзе уже был готов ответный ход. В 1953 году Совет министров СССР принял решение о строительстве атомного ледокола. Судно было заложено в 1956 году на ленинградском судостроительном заводе, через год спущено на воду, после чего начался монтаж ядерной энергетической установки, разработанной коллективом нижегородского Опытного конструкторского бюро машиностроения (ОКБМ) под руководством Игоря Африкантова.

В декабре 1959 года атомный ледокол «Ленин» был официально передан Министерству морского флота СССР, и хотя к тому времени «Наутилус» уже эксплуатировался и даже успел достичь своим ходом Северного полюса, счет можно было считать как минимум равным. Важно то, что ледокол «Ленин» был чисто гражданским судном, а «Наутилус» военным кораблем, — ведь в глазах международной общественности вес гражданских атомных проектов был существенно выше. Через несколько лет еще несколько атомных гражданских судов вышли на океанский простор — американская «Саванна» (1964) и немецкий «Отто Ган» (1968) (японское судно «Муцу» сильно запоздало из-за технических проблем и было сдано в 1990 году). Но, образно говоря, они явились на старт, когда гонка уже была закончена.

Чистый дизайн и начинка
Тем не менее идеологическую победу в атомной гонке все-таки нельзя было признать совсем чистой, и советские ученые, инженеры и руководители искали возможность закрепить успех. Требовались нестандартные идеи, и одна из них поступила по дипломатическим каналам.
В 1957 году компания Ford представила публике один из самых амбициозных концептов в своей истории — Ford Nucleon.

Дизайнеры изобразили свое видение автомобиля будущего, причем даже не на полноразмерном макете, а на модели в масштабе 3:8. Nucleon выглядел крайне футуристично, но самым необычным был вовсе не его внешний вид, а предполагаемый источник энергии — очень компактный ядерный реактор. Дальше масштабной модели и ее концептуального описания дело не пошло, но принято считать, что Ford Nucleon стал своеобразным символом атомной эпохи.

Ford Nucleon был представлен на различных выставках, и в 1958 году на одном из американских автосалонов его увидел второй секретарь советского посольства Владимир Синявин. Он был большим энтузиастом технического прогресса и с восторгом описал идею автомобиля в своем отчете. Поскольку там упоминался атомный проект, на родине отчет внимательно изучили. Военных он не заинтересовал, поскольку они посчитали описанное пустой фантазией, но на всякий случай отчет переслали в Министерство среднего машиностроения СССР, которое курировало тогда все атомные проекты. Его увидел один из заместителей министра, легендарного Ефима Павловича Славского. Так началась неизвестная история удивительной машины, которая могла бы перевернуть всю мировую автомобильную промышленность.

Добиться невозможного
Славскому идея показалась интересной, и он конфиденциально попросил нескольких физиков-атомщиков изучить возможность реализации подобного проекта. Ответ был совершенно однозначным: «Пустые фантазии!». На ближайшем совещании в Кремле Славский между делом в шутку упомянул об этом — вот, мол, какой ерундой занимаются американцы. Он ожидал, что Хрущев посмеется вместе с ним, однако реакция была совершенно другой. Никита Сергеевич выслушал министра и вдруг неожиданно серьезно сказал: «А почему бы нам не сделать такой автомобиль? Ведь с ледоколом хорошо получилось!» Попытки переубедить генсека не увенчались успехом, Хрущев отмел все возражения взмахом руки: «Если эти физики не могут, найдите других».
И такие физики были найдены. Для проектирования автомобиля, приводимого в движение атомной энергией, было создано Автомобильное конструкторское бюро (АКБ) под руководством Александра Эдуардовича Камнева. АКБ занималось разработкой ядерной силовой установки.

По пушечной схеме
Физики АКБ, взяв за основу атомную силовую установку ледокола «Ленин», быстро убедились в том, что она не поддается масштабированию в меньшую сторону. Построить же автомобиль под существующий реактор было немыслимо — настолько огромной получалась машина. Над этой проблемой физики работали до 1960 года, но без особого успеха, пока на очередном совещании кто-то них в сердцах не воскликнул: «Не получается, хоть засовывай уран в цилиндры двигателя!» — и это навело Камнева на идею, которая оказалась весьма плодотворной.
Идея состояла в следующем. Традиционный реактор требует довольно значительного количества радиоактивного урана. При уменьшении массы топлива коэффициент размножения нейтронов падает, и реактор перестает быть критичным — «затухает». Между тем критичность реактора зависит не только от массы загруженного в него радиоактивного материала, но и от его конструкции и конфигурации. Камнев предложил использовать классическую «пушечную схему», хорошо знакомую физикам-ядерщикам по конструкции первых атомных бомб из урана (более совершенные плутониевые делались уже по другой схеме — имплозивной).

Суть ее работы состоит в том, что при сближении двух кусков обогащенного урана начинается цепная реакция, растет коэффициент размножения нейтронов и реакция становится самоподдерживающейся. В бомбе она идет еще дальше — начинается нарастающая цепная реакция, и происходит взрыв. Но ведь работа обычного двигателя внутреннего сгорания — это есть серия маленьких взрывов! Нужно только остановить реакцию вовремя, чтобы замкнуть цикл работы двигателя.

Атомное сердце
К концу 1961 года конструкция была в основном проработана. Двигатель представлял собой вполне традиционный четырехцилиндровый агрегат, в котором на торцах поршней и цилиндров были расположены шайбы из обогащенного изотопом 235 урана. В торце цилиндра была также расположена шайба из графита — замедлителя нейтронов. В качестве рабочего тела выступал гелий, закачанный в цилиндры. При ходе сжатия массы урана сближались, коэффициент размножения нейтронов начинал расти. За счет тепловыделения гелий разогревался и начинал расширяться, толкая поршень наверх, — это был рабочий ход. Контролировать обороты и останавливать работу двигателя можно было с помощью стержней-поглотителей, которые располагались на месте клапанов и выдвигались независимо вращающимся распредвалом с изменяемыми фазами кулачков. По мере расхода ядерного топлива фазы смещались, чтобы компенсировать «выгорание» топлива. В качестве аварийного «гашения» реактора при закритических авариях предусматривался впрыск раствора борной кислоты в цилиндры. Весь агрегат был помещен в полностью герметичную оболочку с биозащитой, наружу были выведены только трубопроводы второго контура охлаждения и магнитная муфта, вращавшая редуктор коробки передач.
После полугода настроек и экспериментов двигатель, установленный на стенде, отработал три месяца совершенно штатно, при этом условный пробег составил около 70000 км. Пора было испытать его в деле. Для проектирования шасси были привлечены инженеры специально созданной рабочей группы Горьковского автозавода (ГАЗ). Поставленная задача немало их удивила. Подвеску нужно было значительно усилить: А23 весил не 200 кг, как штатный мотор ГАЗ-21, а почти 500. При этом двигатель имел совершенно фантастические по тем временам характеристики: мощность 320 л.с. и крутящий момент более 800 Н•м при низких оборотах (60 об/мин). В требованиях также оговаривались полное исключение доступа под капот, отсутствие топливной системы и навесных агрегатов, и особо — наличие производительной системы охлаждения.

«Волга-Атом»
В апреле 1965 года машина выехала на испытательный полигон под Северском. По воспоминаниям принимавшего участие в разработке двигателя Валентина Семенова, которому удалось прокатиться за рулем автомобиля (или атомобиля), ощущения были весьма необычными: машина была очень тяжелой, но мощность двигателя компенсировала повышенную массу. Разгон был бодрым, а вот с торможением дело обстояло хуже. И еще мотор сильно грелся, и в автомобиле, несмотря на сибирскую прохладную весну, было очень жарко.
Проведенные испытания показали, что конструкция вполне рабочая, при этом реальный ресурс пробега составил более 60000 км. Однако после этого весь силовой агрегат нужно было менять, а это очень хлопотно и расточительно для гражданской техники. Поэтому физики начали работу над второй версией двигателя — с газофазным топливом в виде гексафторида урана вместо твердого урана. Гексафторид одновременно служил и рабочим телом вместо гелия, который также доставлял в первой версии немало хлопот, улетучиваясь сквозь малейшие щели уплотнителей и даже сквозь стенки (для поддержания его уровня двигатель был оснащен баллоном с гелием и автоматической системой компенсации расхода). Правда, графитовый замедлитель пришлось сделать пористым, чтобы газ эффективнее перемешивался и в нем шла реакция деления. Новый двигатель был менее мощным (200 л.с., 600 Н•м), а пробег на одной загрузке топлива уменьшился примерно до 40000 (по результатам испытаний). Зато для «заправки» теперь не требовалось менять весь двигатель, достаточно было закачать в цилиндры новый запас гексафторида урана.

Читать еще:  Установка автозапуска на карбюраторный двигатель

Изначально планировалось изготовить несколько опытных машин, чтобы демонстрировать их на выставках и катать почетных гостей. Однако, пока конструкторы разрабатывали двигатель и сам автомобиль, ситуация изменилась. Хрущев ушел с поста генсека, а у сменившего его Брежнева не было подобных амбиций. Так что проект без особого шума закрыли. А два опытных экземпляра автомобилей (без двигателей, которые были сняты для дезактивации и захоронения) долгое время стояли на полигоне, а потом были утилизированы. С ними ушел и безграничный и безрассудный энтузиазм той эпохи, в которой люди не боялись хватать атом за хвост.

От автомобиля к атомобилю
В качестве источника энергии в Ford Nucleon 1957 года предполагалось использовать компактный ядерный реактор. Кабина была вынесена за переднюю ось, а тяжелый реактор вместе с биологической защитой был установлен далеко позади. По расчетам инженеров Ford, на одной загрузке топлива Nucleon мог пройти 5000 миль (8000 км), после чего вся энергоустановка подлежала замене целиком, при этом владелец мог выбрать любую энергоустановку — более мощную или более экономичную.

Атом в упряжке

При разработке «Волга-Атом» конструкцию существующего шасси ГАЗ-21 никак не удавалось усилить. В результате идея компоновки была позаимствована у концепт-кара 1962 года Ford Seattle-ite XXI с двумя передними осями. Все четыре передних колеса «Волга-Атом» были рулевыми (из них два ведущими). Несмотря на длинный капот, места для размещения биозащиты и системы охлаждения в моторном отсеке не хватило. Пришлось использовать переднюю часть салона, а водительское место разместили сзади.

Ford Seattle-ite XXI был продемонстрирован на Всемирной ярмарке 1963 года.
Этот концепт был для Ford попыткой предсказать будущее, демонстрирующей новые технологии, новый уровень безопасности и комфорта. Этот автомобиль является одним из самых ярких концептов в истории, лишь немногие смогли предугадать так много технологий идущих впереди их времени.

Ford Seattle-ite XXI предусматривал сменную силовую установку, систему компьютерной навигации (которая стала реальностью намного позже, в виде GPS), информационную систему, четыре ведущих и рулевых колеса. Предусматривалась замена силовой установки на топливных элементах на компактный ядерный двигатель. Ядерная энергия тогда считалась безопасным и перспективным источником питания будущего. Совершенные топливные элементы появились только сорок лет спустя.

Тупиковая ветвь
Столкнувшись с проблемами масштабирования, Камнев предложил создать побочный продукт — атомную машину для дорожного строительства, точнее — атомный дорожный каток. Славский озвучил идею Хрущеву, и тот пришел в восторг, узнав, что с помощью такого катка можно, используя выделяемое реактором избыточное тепло, с минимальными затратами строить прямую как стрела и ровную как зеркало дорогу даже в самых густых лесах. Один такой каток был построен к концу 1959 года, очевидец описывает его так: «Даже в самых больших карьерах я не видел таких гигантов. Махина высотой с семиэтажный дом и шириной в 20 м прокладывает в лесу прямую и ровную дорогу, просто спекая верхний слой грунта при температуре свыше 500 градусов». Испытания, проведенные в Сибири, оставили 25-километровый отрезок великолепнейшей дороги прямо сквозь тайгу примерно посередине между Томском и Новосибирском. Дорогу бы проложили до конца, но случилась неприятность: усталый оператор катка заснул за рычагами, и единственная в своем роде строительная машина утонула в болоте, на дне которого она и лежит до сих пор. А идеальная дорога одиноко начинается и заканчивается посреди тайги — как памятник атомной фантазии прошлой эпохи.

Атомный аэростиль

Атомный двигатель давал очень много тепла, для рассеивания которого требовалась эффективная система охлаждения. У инженеров не было опыта работы с подобными конструкциями, поэтому в поисках решений они изучали американские концепт-кары 1950-х, такие как Buick Le-Sabre 1951 года (на первом фото) или Ford X 2000 1958 года (на втором фото). При всей вычурности у них было важное достоинство: они позволяли вписать огромные воздухозаборники системы охлаждения в общий дизайн кузова.

Главная идея

В конструкцию концепт-кара Ford Seattle-ite XXI с атомным силовым агрегатом было заложено множество идей для автомобиля будущего: навигация, круиз-контроль, электрическое рулевое управление, панорамное остекление салона с регулируемым затемнением. Но для реального атомного автомобиля самым полезным оказалось трехосное шасси.

Возможен ли атомный автомобиль?

После того как ученые научились использовать атомный распад, какие только проекты не предлагались! Компактность атомного топлива, большая длительность его работы без перезагрузки сулили очень значительные перспективы использования. И это касалось не только строительства АЭС.

Фантастический проект в 1957 году появился у специалистов автомобильной компании «Форд». Руководство их поддержало, когда узнало, что речь идет о создании автомобиля с атомным двигателем. Транспорту будущего даже название придумали — «Nucleon». И запустили довольно агрессивную даже по тем временам рекламу. В ней «Nucleon» назывался убийцей бензоколонок и авто с бензиновым мотором.

Согласитесь, очень смело. Но суть даже не в этом, а в том, что компания намеревалась захватить весь мировой автопром своей сенсационной новинкой, которая была лишь в чертежах. Уверенность компании в том, что все получится, подкреплялась успешным освоением мирного атома в других сферах.

Спустя некоторое время стало известно, что проект нацелен на создание машины с двумя турбинами. Они были сильно уменьшенными копиями таких же турбин в атомной подводной лодке. Иными словами, ничего нового не изобреталось в принципе. Ставка была сделана на уже используемое. Разве что масштаб намечался карликовым.

Уран разогревал водяной пар до очень высокой температуры, он затем подавался в турбины. В первой пар вращал электрогенератор, а во второй создавался движущий момент для колес. Потом отработанный пар шел в охладитель и снова поступал к реактору, то есть замкнутый цикл.

Казалось, что каких-то непреодолимых проблем не должно было появиться при создании такого автомобиля. Ведь все моменты уже хорошо отработаны в военном ведомстве. Всех и дел, что надо уменьшить реактор до масштабов авто.

Был даже создан макет атомного автомобиля. По расчетам выходило, что без перезарядки новым урановым стержнем можно проехать пять тысяч миль. Покупателям обещали значительные скидки и линейку машин с разным по мощности реактором. Но получился большой мыльный американский пузырь, который по мере рекламного надувания лопнул. Фото: Источник

После череды атомных ЧП на электростанциях и в военном ведомстве очень остро встал вопрос о системе защиты от проникающей радиации. Такие системы были, но их требовалось улучшать. Конструкторы атомного авто снова сели за расчеты, исходя из новых требований по защите.

И тут выяснилось, что машина элементарно не выдержит несколько тонн свинцового панциря и на месте развалится на части. Более прочным делать каркас? Но тогда это уже будет не легковой автомобиль, а бронированный свинцом танк. Образовался тупик: если увеличивать массу машины, то надо применять более мощный реактор, а для него надо — более мощную свинцовую защиту…

Дальнейшие атомные аварии в мире окончательно похоронили идею уранового автомобиля. Но она, как птица Феникс, снова восстала из пепла. На этот раз уже с совершенно иным топливом.

Инженеры американской компании «Laser Power Systems» занимаются сейчас проектом создания автомобиля, которому на весь срок его эксплуатации потребуется всего лишь восемь граммов тория.

Опять фантастика? Вроде бы, на этот раз не совсем фантастика. Торий — слаборадиоактивный элемент. Он используется давно. Принцип создания ториевого двигателя довольно сложен. В нем предполагается задействовать лазеры, генераторы и замкнутый цикл получения перегретого водяного пара для вращения турбин.

Конечно, вес такой машины на атомной энергии станет гораздо меньше, чем он был в проекте у компании «Ford». Но все равно очень многое уже снова упирается в безопасность. А поскольку аварии на дорогах — явление частое, то реактор на радиоактивном тории при всех гарантиях все же опаснее обычного транспорта.

Cadillac WTF — первый автомобиль с ядерным двигателем

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

В качестве топлива группа разработчиков использовала слаборадиоактивный металл торий (Thorium (Th)). Впервые идею использования этого элемента высказал американский изобретатель Лоуренс Кулесус в 2009 году на выставке автомобилей Chicago Auto Show. Ну, а инженеры компании Laser Power Systems во главе с изобретателем Чарльзом Стивенсоном смогли не только разработать концепцию ядерного двигателя, но и с успехом воплотить ее в жизнь. Новый концепт получил название Cadillac World Thorium Fuel (Cadillac WTF).

Впервые торий начали использовать во времена Второй мировой войны, ведь он считается наиболее безопасным веществом среди остальных радиоактивных элементов. По подсчетам ученых-разработчиков, грамм тория с успехом заменит около 30 тыс. литров обычного топлива. Ну, а 8 граммов полностью хватит владельцу автомобиля на всю жизнь. Кроме этого, выделяемой при реакции избыточной энергии хватит на подзарядку и аккумулятора, и иных устройств.

Cadillac WTF способен перевернуть с ног на голову сегодняшнее представление об автомобилях. Задачей нестандартных решений, которые нашли место в разработке коцепт-кара, является борьба с ущербом окружающей среды. Современные автомобили не только имеют небольшой срок службы, но и негативно влияют на экологию при производстве, эксплуатации и утилизации. В то время как новинка от Cadillac рассчитана на работу без дозаправки и ремонта в течение целого века.

Читать еще:  Оцинковка кузова: какие автомобили лучше защищены от коррозии

Все системы концепта также отличаются от традиционных аналогов. Энергия тория максимально эффективно приводит в действие все внутренние программы, действуя сродни нервной системы человека. Основные узлы автомобиля имеют функцию подстраховки в случае непредвиденной поломки, чтобы Cadillac WTF продолжал полноценное функционирование без ремонта.

Концепт-кар имеет 24 колеса, по 6 с каждой стороны. Каждое из них довольно узкое и снабжено встроенным индукционным электромотором. Такие колеса нужно будет регулировать раз в 5 лет, без необходимости замены.

Сама конструкция Cadillac WTF очень гибкая, автомобиль способен трансформироваться словно мускулы, делая управление интуитивным. Например, угол колес изменяется в зависимости от поверхности дороги. Реактор автомобиля в целях безопасности расположили в задней части коцепт-кара.

Если торий позитивно покажет себя в качестве источника энергии, а концепт-кар станет реальностью, то мировыми лидерами в области энергетики могут стать Австралия и Индия. На территории данных стран расположено около 30% залежей этого металла от всех месторождений планеты.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Атомный двигатель для автомобиля

Вплоть до Чернобыльской аварии развитие советской ядерной энергетики шло уверенными темпами. Тем не менее, многие амбициозные проекты советским атомщикам пришлось в итоге отвергнуть. По одной из версий, такая судьба в 1960-х годах постигла модель шестиколёсного автомобиля ГАЗ с атомным двигателем.

Заграничные концепты

На заре ядерной энергетики учёные и конструкторы всего мира были вдохновлены безграничными, как им казалось, перспективами использования атомных реакторов, об опасности которых тогда мало кто задумывался. Если можно размещать реакторы на ледоколах и подводных лодках, то почему бы не сделать это с другими транспортными средствами? Примерно так рассуждали конструкторы, выдвигавшие идеи атомовозов (мегапоездов), атомолётов и даже атомных танков. Но самой невероятной казалась концепция атомного автомобиля, впервые выдвинутая в США.

В 1958 году компания Ford, известная изобретением конвейера, представила макет атомного автомобиля Ford Nucleon. Обычной американской семье предлагалась машина, колёса которой должны были приводиться в движение посредством уранового реактора, парогенератора и двух паровых турбин. Однако способа решить главную задачу – уменьшить до бытовых размеров стандартный реактор подводных лодок S2W – никто так и не придумал. Ford Nucleon остался лишь музейным экспонатом.

«Волга-атом»

Советская изобретательская мысль отставала от американской, пока в 1958 году второй секретарь посольства СССР в Вашингтоне не увидел Ford Nucleon на промышленной выставке. По утверждению ряда источников, с лёгкой руки Никиты Хрущёва начались разработки советского аналога атомной машины. Этим занималось секретное Автомобильное конструкторское бюро, которое возглавлял физик Александр Камнев. Именно он проектировал основной элемент автомобиля – работоспособную силовую ядерную установку. Сначала Камнев решил пойти по тому же пути, что и американцы – взять действующий ядерный реактор (такой же, как на атомоходе «Ленин») и уменьшить его до приемлемых размеров. Когда это сделать не удалось, Камнев предложил иную, принципиально новую конструкцию двигателя. Построенный в 1965 году опытный образец «Волга-атом» имел мощность двигателя в 320 л.с. Испытания в Североморске показали, что машина сильно перегревалась и плохо тормозила. Поскольку Брежнев не выказал заинтересованности в дальнейшей работе, проект свернули.

Впрочем, всё вышеизложенное не имеет достаточных документальных подтверждений. Описанный некоторыми авторами «четырехцилиндровый двигатель с использованием шайб из обогащенного изотопа урана 235» откровенно фантастичен, так что, скорее всего, речь идёт об очередном мифе. Автомобильная промышленность СССР никогда не принадлежала к числу передовых отраслей, занимаясь преимущественно копированием западных (и не самых передовых) моделей. Кроме того, не секрет, что многие разработки ядерщиков (например, ракеты с атомными двигателями), финансировались с ведома министерства обороны. У атомного же автомобиля не могло быть военного применения.

Впрочем, ядерный реактор на колёса в Советском Союзе всё-таки поставили. Учёные разработали и испытали гусеничные АЭС ТЭС-3 и «Памир-630Д »– мобильные установки, предназначенные для выработки электричества в труднодоступных районах, например, на Севере. Передвижные АЭС ждала разная судьба. От первой модели заказчики отказались в 1969 году из-за экономической неэффективности, вторая же модель оказалась «не к месту» после Чернобыля, и её ликвидировали.

Атомные автомобили – реальность будущего?

В настоящее время изобретатели возвращаются к идее атомного автомобиля. В 2009 году инженер Лоуренс Кулесус представил публике концепт-кар Cadillac World Thorium Fuel. Данная модель позиционируется как машина, способная работать 100 лет без заправки и ремонта. В ядерном реакторе нового типа используется торий – радиоактивный металл, 1 грамм которого даёт столько же энергии, сколько 30 тысяч литров бензина. К слову, в России насчитывается немало крупных месторождений тория, так что в XXI веке у нашей страны остаются шансы завоевать рынок атомных автомобилей, используя в т.ч. и советские наработки. Если, конечно, рядовые водители преодолеют страх перед «атомной бомбой на колёсах».

Об этом не говорят нигде: Российские учёные создали ядерный двигатель для межпланетных полётов

Почему это настоящая фантастика рассказывает военный обозреватель «СП» Владислав Шурыгин

Одна из главных мировых космических новостей странным образом осталась вне фокуса общественного внимания. А она, между тем, имеет, без всякой натяжки, планетарное значение — 11 декабря «Роскосмос» заключил контракт стоимостью 4,2 миллиарда рублей на разработку аванпроекта космического ядерного буксира «Нуклон» для полетов к Луне, Юпитеру и Венере. И сделано это было после того, как были завершены работы и наземные испытания первого в мире космического ядерного двигателя. Об этом было ранее сообщено в акте приёмки, размещённом на сайте госзакупок. В документе сказано, что «работы выполнены в полном объёме, результаты соответствуют требованиям технического задания. …Были выявлены закономерности функционирования элементов и узлов перспективных систем отвода тепла ЯЭДУ мегаваттного класса в наземных условиях, максимально приближенных к условиям космического пространства».

Что значат эти сухие строки?

Много лет ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ) — перспективный двигатель для космических аппаратов — считалась аббревиатурой из области научной фантастики, фигурирующей в романах про отдалённое будущее. С помощью ЯЭДУ космолёты совершали перелёты по солнечной системе. Именно ядерный двигатель позволит совершать межпланетные полёты в несколько раз быстрее, чем сейчас. Тот же полёт на Марс на тяге ядерно-ионных двигателей займёт уже не месяцы, а лишь несколько недель. Но главное, что с его появлением будет преодолено «проклятие» химических двигателей — необходимость транспортировки многих сотен тонн горючего и окислителя, делающих космические корабли для дальнего космоса настоящими техническими одноразовыми мастодонтами. Ядерный двигатель почти полностью снимает эту проблему. Принцип его работы заключается в том, что компактный ядерный реактор вырабатывает тепловую энергию, которая с помощью турбины преобразуется в электрическую, которая в свою очередь нужна для того, чтобы питать энергией ионные электрореактивные двигатели и оборудование корабля. Всего одной загрузки реактора — несколько сотен килограммов ядерного топлива — хватит на несколько полётов на Марс и обратно.

И вот теперь этот двигатель создан! И создан в России, русскими учёными и инженерами! Фактически с созданием этой технологии цивилизация перешла на новую ступень своего развития — эру освоения солнечной системы непосредственно людьми.

Попытки создать такой двигатель велись с середины прошлого века многими странами. Наиболее продвинулись в этом направлении СССР и США. Но американцы так и не смогли решить главную проблему ядерного двигателя — создать систему охлаждения в космическом безвоздушном пространстве, и работы в итоге свернули. В СССР, наоборот, был проведён целый ряд исследований и испытаний, в результате чего была разработана принципиально новая схема отвода тепла. С помощью уникального генератора холодильник-излучатель формирует капельные струйки горячего теплоносителя, который охлаждается на пути к гидросборнику и, собираясь в нём, направляется снова в рабочий контур. Подобная технология не предусматривает использования труб и таким образом облегчает конструкцию системы охлаждения.

К созданию ЯЭДУ наши конструкторы в упор подошли в конце 80-х, и не случись развал Союза, первый прототип ядерного двигателя был бы испытан еще в начале 90-х. Но Союз распался. В России к власти пришли проходимцы и воры ельцинской команды, и все работы были свёрнуты почти на двадцать лет. Только в 2010 году, после доклада Путину, снова началось финансирование проекта. Инициатором создания ЯЭДУ называют академика отделения физико-технических проблем энергетики РАН, бывшего генерального директора ФГУП «Исследовательский центр им. Келдыша» Анатолия Коротеева. Головным разработчиком атомной энергодвигательной установки является Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н. А. Доллежаля (НИКИЭТ).

Основой ЯЭДУ был выбран реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением. По предъявляемым характеристикам реактор — высокотемпературный и должен выдерживать разогрев до 1 200 градусов Цельсия. Теплоноситель — смесь гелия (78%) и ксенона (22%), топливом служит уран. И для охлаждения его необходимо было создать и испытать космический генератор капель — главную деталь холодильника-излучателя (КХИ).

И вот спустя десять лет мы вышли на финишную прямую. Ядерный двигатель создан, и это позволит на порядок увеличить электрическую мощность на любых космических аппаратах. А это, в свою очередь, даёт возможность использовать ракетные двигатели повышенной мощности — ещё один неизменный элемент фантастических романов — ионные двигатели, которые теперь тоже стали реальностью. Такие двигатели — ИД-500 — были созданы и испытаны в государственном научном центре им. Келдыша в 2014 году!

Теперь, после заключения контракта с Роскосмосом, предстоит работа по созданию аванпроекта космического ядерного буксира «Нуклон» — соединения всех этих уникальных технологий в испытательный прототип космического корабля будущего. «Реализация этого проекта позволит на базе уже имеющегося задела поднять отечественную технику на принципиально новый уровень, во многом опережающий зарубежные разработки», — заявил в октябре 2009 года на заседании комиссии по модернизации глава «Роскосмоса» (в 2004—2011 годах) Анатолий Перминов. Сегодня эти слова становятся реальностью!

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector