Як зробити двигун на воді своїми руками: покрокова інструкція Двигун на воді – майбутнє автовиробництва! Двигун на воді своїми руками схема Пристрої, що працюють на воді
Світові запаси води Землі невичерпні. Ми гарячково шукаємо паливо майбутнього, а самі буквально купаємось у ньому. Адже щоб користуватися водою як паливом, треба придумати якийсь пристрій, який працює на ній, а вірніше, на її складових водні та кисні. З основ хімії відомі методи дисоціації (способи розкладання) води на водень та кисень – термічна, електрична, під дією іонізуючих випромінювань, радіохвиль та ін.
Серед автомобілістів давно ходять розповіді про двигуни внутрішнього згоряння, які працюють на воді.У науково-популярній літературі періодично з'являються сенсаційні повідомлення про успішні досліди створення двигунів на воді. Проте, перевірити їхню достовірність дуже важко. Наприклад, професор Сапогін розповідав, як його вчитель професор Г. В. Дудко у 1951 р. брав участь у випробуваннях двигуна внутрішнього згоряння, який був гібридом дизеля з карбюраторним двигуном. Для його запуску була потрібна всього склянка бензину, а потім запалення відключалося, форсунками в камери згоряння подавалася паливним насосом звичайна вода зі спеціальними добавками, попередньо нагріта і сильно стиснута. Двигун був встановлений на човні, і випробувачі два дні плавали на ньому Азовським морем, черпаючи замість бензину воду з-за борту.
На питання, чому такі двигуни досі не поставлені на серійне виробництво, професор Сапогін зазвичай відповів журналісту: "Таке питання може спасти на думку тільки людині, яка не знає життя!"
Мабуть, у цих оповіданнях є певна частка істини. Також зрозуміло, що країнам міжнародної бензинової олігархії, як США та Росії, такі винаходи не потрібні, тому вони неохоче пускають такого роду винаходи не тільки в промисловість, а й на сторінки патентних бюлетенів. Їм, об'єднаним в автомобільно-бензиновий комплекс, зараз легко боротися з розрізненими ентузіастами двигунів на воді ще й тому, що останні не мають чіткого уявлення про те, як з води народжується тепло, необхідне для роботи двигуна. Свої розробки вони робили методом проб наосліп без висвітлення шляху до мети теорією.
На X Міжнародному симпозіумі "Перебудова природознавства", що відбувся у 1999 р. у Волгодонську, П. Мачукас із Вільнюса доповідав, що він розробив речовину, таблетка якої на відро води перетворює воду на замінник бензину для звичайних двигунів. Собівартість таблетки втричі нижча, ніж вартість бензину на таку ж тривалість поїздки. Склад таблетки винахідник тримає в секреті.
Покопавшись у підшивках науково-популярних журналів та газет, можна знайти чимало подібних навколонаукових історій. Так, у газеті "Комсомольська правда" від 20 травня 1995 р. наведено історію А. Г. Бакаєва з Пермі, приставка якого нібито дозволяє будь-якому автомобілю працювати на воді.
Однак, що двигуни на воді – прерогатива лише винахідників із країн СНД. Наприклад, хтось Ю. Браун у США побудував демонстраційний автомобіль, у бак якого заливається вода, а Р. Гуннерман у ФРН доопрацював звичайний двигун внутрішнього згоряння для роботи на суміші газ/вода чи спирт/вода у пропорції 55/45. Дж. Грубер також пише і про двигун німецького винахідника Г. Пошля, який працює на суміші вода/бензін у пропорції 9/1.
Але найвідоміший двигун, що розкладає воду на водень і кисень, заснований на електролізі, сконструйований американським винахідником Стенлі Мейром. Доктор Дж. Грубер з ФРН згадує про двигун С. Мейєра з водою в ролі палива, запатентованому в США в 1992 (Патент США № 5149507). Про цей двигун була телепередача 4-м каналом Лондонського телебачення 17 грудня 1995 р.
Звичайний елекроліз води вимагає струму, що вимірюється в амперах, у той час як електролітичний двигун С. Мейєра робить той самий ефект при міліамперах. Більш того, звичайна водопровідна вода вимагає додавання електроліту, наприклад сірчаної кислоти, для збільшення провідності; двигун Меєра ж діє при величезній продуктивності зі звичайною відфільтрованою від бруду водою.
Згідно з очевидцями, найбільш вражаючим аспектом двигуна Меєра було те, що він залишався холодним навіть після години виробництва газу.
Експерименти Меєра, які він представив до патентування, заслужили серію патентів США, представлені під Секцією 101. Слід зазначити, що подання патенту під цією секцією залежить від успішної демонстрації винаходу Патентного Рецензійного Комітету.
Мал. Електролітичний осередок С. Мейєра.
Електролітичний осередок Меєра має багато спільного з електролітичним осередком, за винятком того, що він працює при високому потенціалі і низькому струмі краще, ніж інші методи. Конструкція проста. Електроди виготовлені з паралельних пластин нержавіючої сталі, що утворюють або плоску або концентричну конструкцію. Вихід газу залежить обернено пропорційно відстані між ними; пропонована патентом відстань 1.5 мм дає добрий результат.
Значні відмінності полягають у живленні двигуна. Мейер використовував зовнішню індуктивність, яка утворює коливальний контур з ємністю комірки - чиста вода має діелектричну проникність близько 5 од. - щоб створити паралельну резонансну схему.
Вона збуджується потужним імпульсним генератором, який разом із ємністю комірки та випрямляючим діодом становить схему накачування. Висока частота імпульсів виробляє ступінчасто збільшується потенціал на електродах комірки до тих пір, поки досягається точка, де молекула води розпадається і виникає короткочасний імпульс струму. Схема вимірювання струму живлення виявляє цей стрибок і замикає джерело імпульсів на кілька циклів, дозволяючи воді відновитись.
Мал. Електрична схема електролітичного осередку С. Мейєра
Група очевидців незалежних наукових спостерігачів Великобританії свідчив, що американський винахідник, Стенлі Мейєр, успішно розкладає звичайну водопровідну воду на складові елементи за допомогою комбінації високовольтних імпульсів, при середньому споживанні струму, що вимірюється лише міліамперами. Зафіксований вихід газу був достатнім, щоб показати воднево-кисневе полум'я, яке миттєво плавило сталь (близько 0.5 літрів на секунду).
Мал. Принципова схема електролітичного осередку С. Мейєра
Порівняно із звичайним сильноточним електролізом, очевидці констатували відсутність будь-якого нагрівання осередку. Мейєр відмовився прокоменувати подробиці, які б дозволили вченим відтворити та оцінити його "водяний осередок". Однак він представив досить детальний опис американському Патентному Бюро, щоб переконати їх, що може обґрунтувати його заявку на винахід.
Один демонстраційний осередок був забезпечений двома паралельними електродами збудження. Після наповнення водопровідною водою, електроди генерували газ при дуже низьких рівнях струму - не більше, ніж десяті частки ампера, і навіть міліампери, як заявляє Мейєр, - вихід газу збільшувався, коли електроди зрушувалися ближче, і зменшувався, коли вони відсувалися. Потенціал у імпульсі досягав десятків тисяч вольт.
Другий осередок містив 9 осередків з подвійними трубками з нержавіючої сталі і виробляв набагато більше газу. Було зроблено серію фотографій, що показує виробництво газу при міліамперному рівні. Коли напруга була доведена до граничної, газ виходив у дуже вражаючій кількості.
Дослідник хімік Keith Hindley описав демонстрацію роботи осередку Меєра: "Після дня презентацій, Griffin комітет засвідчив низку важливих властивостей WFC (водяний паливний осередок, як назвав її винахідник). "Ми звернули увагу, що вода вгорі осередку повільно стала фарбуватися від долі. темно-коричневого кольору, ми майже впевнені у впливі хлору у сильно хлорованій водопровідній воді на трубки з нержавіючої сталі, використані для збудження. Але найдивовижніше спостереження - це те, що WFC і всі його металеві трубки залишилися зовсім холодні на дотик, навіть після більш ніж 20 хвилин роботи”.
Мал. Механізм роботи електролітичного осередку С. Мейєра
Таким чином, отриманий результат свідчить про ефективне та кероване виробництво газу, яке безпечне в управлінні та функціонуванні. А керувати виробництвом газу дозволяє збільшення та зменшення напруги електрода.
На думку винахідника, під впливом електричного поля відбувається поляризації молекули води, що призводить до розриву зв'язку.
Окрім рясного виділення кисню і водню та мінімального нагрівання осередку, очевидці також повідомляють, що вода усередині осередку зникає швидко, переходячи в її складові у вигляді аерозолі з величезної кількості крихітних бульбашок, що покривають поверхню осередку.
Мейєр заявив, що конвертер воднево-кисневої суміші працює у нього вже протягом останніх 4 років, і складається з ланцюжка із 6 циліндричних осередків. Він також заявив, що фотонне стимулювання простору реактора світлом лазера за допомогою оптоволокна збільшує виробництво газу.
Мал. Зміни молекул води під час роботи установки
Ефекти, які спостерігаються при роботі установки електролітичного розкладання води:
-послідовність станів молекули води та/або водню/кисню/інших атомів;
-орієнтація молекул води вздовж силових ліній поля;
-Поляризація молекули води;
-подовження молекули води;
-Розрив ковалентного зв'язку в молекулі води;
-Звільнення газів з установки.
Причому оптимальний вихід газу досягається в резонансній схемі. Частота підбирається рівною резонансною частотою молекул.
Для виготовлення пластин конденсатора надається перевага нержавіючої сталі марки Т-304, яка не взаємодіє з водою, киснем та воднем. Вихід газу, що почався, управляється зменшенням експлуатаційних параметрів. Оскільки резонансна частота фіксована, продуктивністю можна керувати за допомогою зміни імпульсної напруги, форми чи кількості імпульсів.
Підвищуюча котушка намотана на звичайному тороїдальному феритовому осерді 1.50 дюйма в діаметрі і 0.25 дюйма завтовшки. Первинна котушка містить 200 витків 24 калібру, вторинна 600 витків 36 калібру.
Діод типу 1ISI1198 служить для випрямлення змінної напруги. На первинну обмотку подаються імпульси шпаруватості 2. Трансформатор забезпечує підвищення напруги в 5 разів, хоча оптимальний коефіцієнт підбирається практичним шляхом.
Дросель містить 100 витків калібру 24, діаметром 1 дюйм. У послідовності імпульсів має бути коротка перерва.
Через ідеальний конденсатор струм не тече. Розглядаючи воду як ідеальний конденсатор, енергія не витрачатиметься на нагрівання води.
Вода має деяку залишкову провідність, обумовлену наявністю домішок. Ідеально, якщо вода в осередку буде хімічно чистою. Електроліт до води не додається.
У процесі електричного резонансу може бути досягнутий будь-який рівень потенціалу, оскільки ємність залежить від діелектричної проникності води та розмірів конденсатора.
Однак, слід пам'ятати, що водень – надзвичайно небезпечна вибухонебезпечна сполука. Його детонаційна складова в 1000 разів сильніша за бензин. Крім того, у Стена Мейєра було два інфаркти, після яких він помер, можливо, від отруєння воднем.
Інший, абсолютно відмінний за конструкцією двигун внутрішнього згоряння, що працює на воді, був розроблений ще в 1994 нашим винахідником В.С. Кащеєва.
На малюнку справа наведено його конструкцію в розрізі.
Двигун внутрішнього згоряння на воді розроблений винахідником В.С. Кащеєвим
Двигун внутрішнього згоряння на воді включає циліндр 1, в якому розміщений поршень 2, пов'язаний, наприклад, кривошипно-шатунним механізмом з колінчастим валом двигуна (на фіг. 1 не показані). Циліндр 1 забезпечений головкою 3, утворює спільно зі стінками циліндра 1 і днищем поршня камеру 2 згоряння 4. Підпоршнева порожнина 5 повідомлена з атмосферою. У головці 3 циліндри встановлені:
впускний клапан 6, повідомляє камеру згоряння 4 з атмосферою при русі поршня 2 від верхньої мертвої точки до нижньої і наводиться, наприклад, від розподільного валу двигуна (на фіг. не показаний);
зворотні клапани 7, що забезпечують вихлоп в атмосферу продуктів з камери згоряння 4 і камери, що герметизують після здійснення вихлопу.
Камера згоряння 4 виконана принаймні з однією передкамерою 8, в якій встановлений приводний, наприклад, від розподільного валу клапан 9 подачі паливної суміші і свічка запалювання 10. Переважно передкамеру 8 (або передкамери) виконати в бічній стінці циліндра 1 над поршнем при його розташуванні у нижній мертвій точці.
Двигун працює наступним чином:
При русі поршня 2 від мертвої верхньої точки до нижньої впускний клапан 6 відкритий і камера згоряння 4 повідомлена з атмосферою. Тиск, що діє на обидві сторони поршня 2, однаковий і дорівнює атмосферному.
При наближенні поршня 2 до мертвої нижньої точки герметизують камеру згоряння 4, закриваючи впускний клапан 6; через клапани 9 передкамери 8 подають паливну суміш і займають її. Як паливну суміш використовують стехіометричну суміш водню з киснем, так званий гримучий газ.
При згорянні паливної суміші різко підвищується тиск камери згоряння 4; цим тиском відкриваються встановлені в головці циліндра 3 зворотні клапани 7 і відбувається вихлоп в атмосферу продуктів з камери згоряння. Тиск камери згоряння 4 різко знижується і зворотні клапани 7 закриваються, герметизуючи камеру згоряння 4.
Поршень 2 атмосферним тиском, що діє з боку підпоршневої порожнини 5, переміщається від мертвої нижньої точки до верхньої, здійснюючи робочий хід.
Після досягнення поршнем 2 верхньої мертвої точки відкривається впускний клапан 6 і цикл повторюється. Продукти, що викидаються з камери згоряння, являють собою зволожене повітря.
Одержання паливної суміші для силової установки транспортного засобу з пропонованим двигуном внутрішнього згоряння може здійснюватись електролізом води в електролізері, встановленому на цьому транспортному засобі.
Інший наш винахідник москвич Михайло Весенгірієв, лауреат премії журналу «Винахідник і раціоналізатор», взагалі запропонував використовувати як пристрій, що розкладає воду на кисень і водень щонайменше звичайний поршневий двигун внутрішнього згоряння (ДВС). Він стверджує, що двигуни внутрішнього згоряння можна змусити працювати на звичайній воді за допомогою електродів вольтової дуги.
Камера двигуна згоряння по-думці винахідника, ідеально підходить для всіх видів впливу на воду, що викликають її дисоціацію і подальше утворення робочої суміші, її запалення і утилізацію енергії, що виділилася.
Для цього винахідник М. Весенгірієв запропонував використовувати чотиритактний ДВС (позитивне рішення щодо заявки на патент РФ № 2004111492). Він містить один циліндр з рідинною системою охолодження, поршень та головку циліндра, що утворюють камеру згоряння, випускний клапан, систему подачі електроліту (водного розчину електроліту) та систему запалення. Система подачі електроліту в циліндр виконана у вигляді плунжерного насоса високого тиску та форсунки з кавітатором (місцеве звуження каналу). Причому насос високого тиску або кінематично або через блок управління пов'язаний з кривошипно-шатунним механізмом двигуна.
Система запалення виконана у вигляді електродів та вольтової дуги, встановлених у камері згоряння. Зазор між ними можна регулювати, а струм на них йде від переривника-розподільника, також кінематично або через блок управління, пов'язаного з кривошипно-шатунним механізмом.
Перед пуском двигуна роботу бак заправляють електролітом (наприклад, водним розчином їдкого натру). Регулюючи катод, встановлюють проміжок між електродами. І, увімкнувши запалення, електроди подають постійний струм. Потім стартером розкручують вал двигуна.
Поршень від верхньої мертвої точки (ВМТ) переміщається до нижньої мертвої точки (НМТ). Випускний клапан зачинено. У циліндрі створюється розрідження. Насос високого тиску забирає з електролітного бака циклову дозу електроліту і через форсунку з кавітатором подає в циліндр. У кавітаторі за рахунок підвищення швидкості та падіння тиску до критичного значення відбувається часткова дисоціація води та найтонше розпилення крапель електроліту. Потім камері згоряння з допомогою протікання постійного електричного струму через електроліт відбувається додаткова, вже електролітична дисоциация.
Поршень від НМТ переміщається до ВМТ – такт стискування. Обсяг, який займає робоча суміш, зменшується, а її температура зростає: тепер йде вже термічна дисоціація. Третій такт – робочий хід. Електрод пружиною і кулачково?розподільним валом (кінематично або через блок управління пов'язаний з кривошипно-шатунним механізмом) переміщається до зіткнення з електродом, і запалюється вольтова дуга. Під впливом її тепла робоча суміш у камері згоряння остаточно дисоціює та займається. Гази, що розширюються, переміщають поршень від ВМТ до НМТ. Ще до приходу поршня до НМТ переривник-розподільник розмикає контакти, на короткий час перериває подачу постійного струму електроди вольтової дуги і гасить її. Потім контакти переривника-розподільника знову замикаються, і постійний струм знову надходить на електроди.
І, зрештою, четвертий такт – випуск. Поршень переміщається вгору від НМТ до ВМТ. Випускний клапан відкриває випускне вікно, і циліндр звільняється від продуктів, що відпрацювали. Надалі процес роботи двигуна безперервно повторюється. При цьому циліндр та головка циліндра охолоджуються системою охолодження двигуна. Таким чином, старий-новий ДВС може працювати на воді.
Конструкції двигунів внутрішнього згоряння на воді реалізуються на практиці різними західними фірмами.
Наприклад, зовсім недавно Японська компанія Genepax представила в Осаці (Osaka, Японія) електромобіль, який використовує воду як паливо. Як повідомляє агентство Reuters, лише одного літра достатньо, щоб їхати на ньому протягом години зі швидкістю 80 кілометрів на годину.
Як стверджує розробник, машина може використовувати воду будь-якої якості – дощову, річкову та навіть морську. Силова установка на паливних осередках отримала назву Water Energy System (WES). Вона влаштована за тим самим принципом, що інші силові установки на паливних елементах, що використовують водень як паливо. Головною особливістю системи Genepax є те, що вона використовує колектор електродів мембранного типу (MEA), який складається зі спеціального матеріалу, здатного за допомогою хімічної реакції розщепити воду на водень і кисень.
Цей процес, як стверджують розробники, аналогічний механізму виробництва водню шляхом реакції металогідриду та води. Однак, головна відмінність WES – це отримання водню з води протягом тривалого часу. Крім того, MEA не вимагає спеціального каталізатора, а рідкісні метали, зокрема платина, необхідні в тій же кількості, що й у звичайних системах, що фільтрують бензинових автомобілів. Також немає необхідності використовувати перетворювач водню та водневий резервуар високого тиску.
Крім повної відсутності шкідливих викидів, силова установка Genepax, за словами розробника, є довговічнішою, оскільки каталізатор не псується від забруднюючих речовин.
"Автомобіль продовжуватиме їхати доти, доки у вас є пляшка з водою, щоб заправляти його час від часу", - сказав генеральний директор Genepax Кієсі Хірасава (Kiyoshi Hirasawa). "Для поповнення енергією батарей не потрібно створювати інфраструктуру, зокрема станції підзарядки, як для більшості сучасних електромобілів".
Продемонстрований в Осаці автомобіль є єдиним зразком і буде використаний для отримання патенту на винахід. У майбутньому Genepax планує розпочати співпрацювати з японськими автовиробниками та знизити собівартість паливних елементів за рахунок масового виробництва.
О.В.Мосін
Продовження – у наступній статті сайту.
Газ, що утворився, називають гідроген, газ Брауна або водяний газ. Двигун на воді створили з метою зберегти екологію, адже сучасні машини викидають в атмосферу купу шкідливих вихлопних газів. Двигун внутрішнього згоряння перетворює 15 відсотків енергії бензину на механічну енергію, тоді як двигун на воді ці відсотки збільшить у рази. Закони термодинаміки не будуть порушені, якщо в автомобілі працюватиме система Брауна. Вона полягає в наступному – газ починає згоряти і утворюється суха водяна пара, яка у свою чергу покращує теплообмін між клапанами та сідлом. Пара очищає клапанно-поршневу систему від нагару. Двигун на воді має більший запас механічної енергії ніж двигун на бензині. Він економічніший, тому що збільшується пробіг форсунок та міжсервісний пробіг. На літрі води можна їздити до 40 годин.
Створити двигун на воді в домашніх умовах не просто, але можливо, адже воду потрібно розкласти на газ, а для цього будуть потрібні каталізатори та електроди. Ще потрібно запастись дистильованою водою. Найпростіша конструкція генератора Брауна складатиметься з оргскла 5 мм, дроту з нержавіючої сталі марки 316, трубки з вінілу (діаметр 4 мм) та 6 банок по 700 мл об'ємом. Дріт знадобиться 20 метрів. Під час роботи використовують гумові рукавички. Потрібно щоб вийшло певну кількість газу. Якщо двигун об'ємом 1,5 літра, то газ повинен утворюватися від 0,7 до 1,5 літра за хвилину. Цей процес залежатиме від напруги, створеної на електродах. Електроліт нагріється до 60 градусів за дві години, якщо подавати харчування в 12 В. Це забагато, тому краще використовувати подачу в 6 В. На жаль, двигун чисто на воді ще не створили, тому потрібно бензин, щоб запустити мотор.
Далі з дроту та пластин з нержавіючої сталі створюються 2 електроди та кріпляться на кришках банок. На кришках робляться штуцери, в які виходитиме газ, і болти, які триматимуть електроди. Кришки повинні прилягати герметично, а електроди не замикаються між собою. Тепер у 6 банок заливають по півлітра дистильованої води з додаванням пів чайної ложки КаОН. Після того, як провернути ключ запалення, почне вироблятись газ. Трубку монтують у повітропровід біля фільтра. При виробленні водню і кисню суміш проходить по колектору автомобіля і змішується з бензином з бака з паливом і згоряє в двигуні, як і належить. При цьому дуже економічно згоряє сам бензин, і двигун не так швидко зношується. Така система двигуна на воді повинна працювати на будь-якому авто, якщо все з'єднати правильно та подати потрібну напругу.
Інтерес у автомобільних експериментаторів викликає й GEET-реактор Пантоне. (GEET - це Глобальна Екологічна Енергетична Технологія.) Він у створенні простіший і не вимагає подачі певної напруги. Суть його в тому, що вихлопні гази проходять через гострий стрижень. Він стає статично зарядженим, тому молекули води, що у газі, розщеплює на водень і кисень. Вихлопні гази мають високу температуру, яка також бере участь у процесі розщеплення. Далі у реакторі молекули вуглеводню поділяються на вуглець і водень. Виходять утворення з кисню, вуглецю та водню. Кисень не виробляє окислення, тому що в газах міститься вуглекислота та азот. Проробляючи досліди з таким двигуном на воді, потрібна суміш із 20 відсотків бензину та 80 відсотків води. Тоді він буде економічним та здатним витримати далекі відстані.
Хто проводив досліди, зауважив, що часто співвідношення виходить 50 на 50, а не 20 на 80. Але ті, хто водить авто та намагається заощаджувати на дорогому в наш час паливі, радітимуть і 10 відсоткам економії, це очевидно. Недоліком реактора Пантоне є скрутний вихід вихлопних з'єднань, адже там утворюється великий опір. Крім того, реактор однорежимний. GEET-реактор Пантон стали встановлювати по всьому світу на газонокосарки, бензогенератори. Проводилася безліч дослідів і в реактор заливалася сира нафта і навіть харчові відходи. На основі даного реактора спробували створити інший пристрій GEET-муфлер. Воно працює при використанні водяної пари, сажі та вуглеводнів. Основний механізм – це циклон. У ньому розщеплення компонентів відбувається при дії відцентрової сили та дроселювання.
Муффлер складається з каталітичного реактора, в якому хімічний каталізатор із вихлопних газів створює водень. Реакція може розпочатися при температурі 400 градусів. У той час, як реактор Пантоне вимагав температури 500-600 градусів. Можна працювати і при температурі нижче 400 градусів, але тоді, щоб з'явився водень, необхідно встановити реактор з електричними нагрівальними елементами. Для цього часто використовують свічку розжарювання дизельних моторів. Двигун на воді з використанням пристрою GEET-муффлер теж потребує бензин, але витрата його буде від 20 до 30 відсотків від всієї рідини. Максимум 50 у деяких моделях автомобілів. Але це суттєва економія бюджету сім'ї. Пристрій зручний тим, що він компактний і вода, щоб працював муффлер, береться не з окремого бака, а з вихлопних газів. Отже, водієві не потрібно контролювати процес заправки автомобіля водою.
Двигун на воді - це нові технології, які розробляються вченими з метою очистити повітря від шкідливих викидів в атмосферу. Адже не лише машини на бензині забруднюють його. Заводи та фабрики руйнують озоновий шар, що може призвести до непоправних наслідків і геть-чисто змінити клімат усієї земної кулі. Природа вже давно посилає сигнали, щоб людина замислилася про використання нових розробок.
Багато власників машин шукають способи економії палива. Кардинально вирішити це питання дозволить водневий генератор для автомобіля. Відгуки тих, хто встановив собі цей пристрій, дозволяють говорити про істотне зниження витрат під час експлуатації транспорту. Тож тема досить цікава. Нижче йтиметься про те, як зробити водневий генератор власними силами.
ДВЗ на водневому паливі
Упродовж кількох десятиліть йдуть пошуки можливості пристосувати двигуни внутрішнього згоряння для повної чи гібридної роботи на водневому паливі. У Великій Британії ще в 1841 році був запатентований двигун, що працює на повітряно-водневій суміші. Концерн «Цепелін» на початку ХХ століття як рушійну установку своїх знаменитих дирижаблів використовував двигуни внутрішнього згоряння, що працюють на водні.
Розвитку водневої енергетики сприяла і світова енергетична криза, що вибухнула у 70 роках минулого століття. Однак із його закінченням водневі генератори швидко були забуті. І це незважаючи на масу переваг у порівнянні зі звичайним паливом:
- ідеальна займистість паливної суміші на основі повітря та водню, що дає можливість легкого пуску двигуна за будь-якої температури навколишнього середовища;
- велике виділення тепла під час згоряння газу;
- абсолютна екологічна безпека - гази, що відпрацювали, перетворюються на воду;
- вища у 4 рази швидкість згоряння порівняно з бензиновою сумішшю;
- здатність суміші працювати без детонації за високого ступеня стиснення.
Основною технічною причиною, яка є непереборною перешкодою у використанні водню як паливо автомобілів, стала неможливість вмістити достатню кількість газу на транспортному засобі. Розмір паливного бака для водню буде порівняти з параметрами автомобіля. Велика вибухонебезпечність газу повинна унеможливлювати найменший витік. У рідкому вигляді потрібна кріогенна установка. Цей спосіб також мало здійснимо на автомобілі.
Газ Брауна
Сьогодні водневі генератори у автолюбителів набувають популярності. Однак це не зовсім те, про що йшлося вище. Шляхом електролізу вода перетворюється на так званий газ Брауна, який додають до паливної суміші. Основне завдання, яке вирішує цей газ, – повне згоряння палива. Це і служить збільшенням потужності та зниженням витрат палива на пристойний відсоток. Деяким механікам вдалося досягти економії на 40%.
Вирішальне значення кількісному виході газу має площу поверхні електродів. Під дією електричного струму молекула води починає розкладатися на два атоми водню та один кисню. Така газова суміш при згорянні виділяє майже вчетверо більше енергії, ніж при згорянні молекулярного водню. Тому використання цього газу двигунах внутрішнього згоряння призводить до більш ефективного згоряння паливної суміші, зменшує кількість шкідливих викидів в атмосферу, збільшує потужність і зменшує величину витраченого палива.
Універсальна схема водневого генератора
Тим, хто не має здібностей до конструювання, водневий генератор для автомобіля можна купити у народних умільців, які поставили на потік складання та встановлення таких систем. Сьогодні є безліч таких речень. Вартість агрегату та установки складає близько 40 тисяч рублів.
Але можна зібрати таку систему і самостійно – складного в ній немає нічого. Складається вона з кількох простих елементів, з'єднаних в одне ціле:
- Установки для електролізу води.
- Накопичувальний резервуар.
- Уловлювачі вологи з газу.
- Електронний блок управління (модулятор струму).
Нижче наведено схему, за якою можна легко зібрати водневий генератор своїми руками. Креслення головної установки, що виробляє газ Брауна, досить прості та зрозумілі.
Схема не представляє якоїсь інженерної складності, повторити її може кожен, хто вміє працювати з інструментом. Для автомобілів з інжекторною системою подачі палива необхідно встановити контролер, що регулює рівень подачі газу в паливну суміш і пов'язаний з бортовим комп'ютером автомобіля.
Реактор
Від площі електродів та їх матеріалу залежить кількість одержуваного обсягу газу Брауна. Якщо як електроди брати мідні або залізні пластини, то реактор не зможе працювати тривалий час через швидке руйнування пластин.
Ідеальним виглядає застосування титанових листів. Однак їх використання підвищує витрати на збирання агрегату в кілька разів. Оптимальним вважається застосування пластин із високолегованої нержавіючої сталі. Метал цей доступний, його не важко придбати. Також можна використовувати бак, що відпрацював, від пральної машини. Складність становитиме лише вирізування пластин потрібного розміру.
Типи установок
На сьогоднішній день водневий генератор для автомобіля може бути укомплектований трьома різними за типом, характером роботи та продуктивністю електролізерами:
Перший тип конструкції цілком достатній для багатьох карбюраторних двигунів. Відсутня необхідність встановлення складної електронної схеми регулятора продуктивності газу, та й сама збірка такого електролізера не становить складності.
Для потужніших автомобілів краща збірка другого типу реактора. А для двигунів, що працюють на дизельному паливі, та великовантажних машин використовують третій тип реактора.
Необхідна продуктивність
Для того, щоб можна було дійсно економити паливо, водневий генератор для автомобіля повинен щохвилини виробляти газ з розрахунку 1 літр на 1000 робочого об'єму двигуна. З цих вимог підбирається кількість пластин для реактора.
Для збільшення поверхні електродів необхідно провести обробку поверхні наждачним папером у перпендикулярному напрямку. Така обробка вкрай важлива - вона збільшить робочу площу і дозволить уникнути прилипання бульбашок газу до поверхні.
Останнє призводить до ізоляції електрода від рідини та перешкоджає нормальному електролізу. Не варто також забувати, що для нормальної роботи електролізера вода має бути лужною. Каталізатором може бути звичайна сода.
Регулятор струму
Водневий генератор на авто в процесі роботи підвищує свою продуктивність. Це з виділенням тепла при реакції електролізу. Робоча рідина реактора зазнає нагрівання, і процес протікає набагато інтенсивніше. Для контролю за течією реакції використовують регулятор струму.
Якщо не знижувати його, може статися просто закипання води і реактор перестане видавати газ Брауна. Спеціальний контролер, що регулює роботу реактора, дозволяє змінювати продуктивність зі збільшенням обертів.
Карбюраторні моделі обладнають контролером із звичайним перемикачем двох режимів роботи: "Трасса" та "Місто".
Безпека встановлення
Багато умільців розміщують пластини у пластикових ємностях. Не варто заощаджувати на цьому. Потрібен бак із нержавіючого металу. Якщо його немає, можна використовувати конструкцію із пластинами відкритого типу. В останньому випадку необхідно застосовувати якісний ізолятор струму та води для надійної роботи реактора.
Відомо, що температура горіння водню становить 2800. Це вибухонебезпечний газ у природі. Газ Брауна – не що інше, як «гримуча» суміш водню. Тому водневі генератори на автомобільному транспорті вимагають якісного складання всіх вузлів системи та наявності датчиків для стеження за перебігом процесу.
Датчик температури робочої рідини, тиску та амперметр не будуть зайвими у конструкції установки. Особливу увагу варто приділити гідрозатвору на виході з реактора. Він життєво необхідний. Якщо відбудеться запалення суміші, такий клапан запобігає поширенню полум'я в реактор.
Водневий генератор для опалення житлових та виробничих приміщень, що працює на тих же принципах, відрізняється у кілька разів більшою продуктивністю реактора. У таких установках відсутність гідрозатвору становить смертельну небезпеку. Водневі генератори на автомобілях з метою забезпечення безпечної та надійної роботи системи також рекомендується обладнати таким зворотним клапаном.
Поки що без звичайного палива не обійтися
У світі є кілька експериментальних моделей, що повністю працюють на газі Брауна. Однак технічні рішення поки що не досягли своєї досконалості. Найпростішим жителям планети такі системи недоступні. Тому поки що автоаматорам залишається задовольнятися «кустарними» розробками, які дають змогу скоротити витрати на пальне.
Трохи про довірливість та наївність
Деякі підприємливі ділки пропонують продаж водневий генератор на авто. Розповідають про обробку лазером поверхні електродів або про унікальні секретні сплави, з яких вони виготовлені, спеціальні каталізатори води, розроблені в наукових лабораторіях світу.
Все залежить від можливості думки таких підприємців до польоту наукової фантазії. Довірливість може зробити вас за ваші кошти (іноді навіть не малі) власником установки, у якої через два місяці експлуатації руйнуються контактні пластини.
Якщо ви вирішили в такий спосіб економити, то краще збирати установку самостійно. Принаймні, не буде на кого потім нарікати.
Умільців збирати всілякі механізми із підручних коштів у нашій країні завжди вистачало. Підтвердженням цих слів виступають радянські журнали великим тиражем (не згадуватимемо назви), передачі на кшталт «Очумелі ручки», книги «Зроби сам», та численні відео в інтернеті. У цій статті розберемо двигун на воді.
Визначення
Усі пристрої, які створені для перетворення енергії на механічну роботу, називаються двигунами.
Двигун на воді – визначення розмите. Під ним можна мати на увазі:
- гвинтові двигуни човнових типів (може використовувати двигун внутрішнього згоряння на воді, паровий та інші);
- двигуни на реактивній тязі (гідроцикли, БТР і знову-таки підводні човни);
- генератор, що перетворює енергію води на механічну роботу (двигун, що працює на воді);
- паровий двигун (двигун, що працює на воді, через простоту будови розглянуто в деталях не буде).
Паровий двигун влаштований подібним чином: у котел заправляється пальне, в циліндрі закипає вода, важкий поршень зверху під тиском піднімається доти, доки не відкриється клапан циліндра. За рахунок поршня починає рухатися механізм.
Про гвинтові двигуни
У водному транспорті переважно використовується наступний принцип: до двигуна (парового, електричного, дизельного, бензинового та, з меншою ймовірністю, газового) приєднують гвинт певних параметрів.
Про двигуни на реактивній тязі
За влаштуванням - воду пропускають через себе за рахунок гвинтів (у ракет трохи інший принцип). Особливість полягає в спрямованій струмені, за рахунок якої об'єкт починає рухатися. Для наочного уявлення варто згадати принцип роботи водяного насоса. Перевагами такої системи є ефективність роботи при високих оборотах та відносна безшумність.
Про водні генератори
Якщо постає питання «як зробити двигун на воді?», то за рахунок обертання гвинта можна привести в рух ротор. Він, своєю чергою, викликає у котушках провідника магнітну індукцію. Вона викликає змінний струм. Струм або безпосередньо рухає об'єкт, або накопичує заряд в батареї. З батареї вже йде розподіл потреби.
Принцип збирання
Розберемо зразкову структуру ланцюга, що використовує електрогенератор, і причепимо до нього двигун на реактивній тязі. Це наочно покаже, як працює певний елемент. Ланцюг буде складатися з наступних компонентів: лопаті, що обертаються, для генератора змінного струму, перетворювача змінного струму в постійний, акумулятора, сумісного електродвигуна, системи реактивної тяги.
Задля більшої працездатності генератора потрібно хоча б приблизно представляти швидкість обертання ротора. Відштовхуючись від швидкості обертання, отримуємо уявлення про потужність, яку має виробляти генератор.
Електричний асинхронний генератор змінного струму складається зі статора (нерухомої частини) і ротора (обертається). Статор складається з блоку накладених один на одного листів металу діелектрика (що не проводять струм) з нарізними нарізними пазами, і магнітних котушок, що вставляються в них. Котушки не повинні стикатися з блоком. Для цього використовуються спеціальні прокладки всередині і стрілки зовні з ізолюючого матеріалу. За межі пазів вони не повинні виступати. Також ізолюються котушки одна від одної. Форма та елементи ротора можуть відрізнятися один від одного.
Візьмемо за основу двигуни на воді своїми руками з розрахунком на три фази, оскільки цей вид найпоширеніший. Це означає, що буде використано три котушки однакових розмірів. У домашніх умовах при напрузі 220 вольт постійного струму 19 ампер, буде потрібно провід з перетином 1,5 міліметра. Працюватиме за умови споживання не вище 4,1 кіловата. Варто також врахувати частоту обертання. Кількість обертань за секунду вимірюється в герцах. У Росії прийнято чистоту 50 Герц на секунду для електроніки. Провіди на виході з'єднуються «трикутником» або «зіркою».
Про фізику
Ватт представляє твір ампер на вольт. Кіловатт – це 1000 ват. Вольт дорівнює твору Ампер (сила струму) на Ом (опір). Додаючи витки, ви збільшите потужність генератора, але й необхідну роботу при обертанні ротора. У цьому випадку рекомендується відштовхуватися від вимог акумулятора до споживання, а не віддачі.
Зрозуміло, можна зробити розрахунки майбутнього виробу, але з метою безпеки рекомендується поекспериментувати з малою потужністю ручного генератора, оскільки без досвіду з першого разу зібрати повністю робочу модель не вдасться. Причиною цього можуть бути дрібні недоліки, невідповідні матеріали та інше, а наслідком порушення техніки безпеки - чиєсь життя. Використовуйте для початку акумулятор на 12 вольт і дріт меншого діаметра. Як ротор - простий феромагнітний сердечник (залізний циліндр підійде). Для початку можна зробити автомобільний двигун на воді для якої-небудь машини.
З генератора змінного струму потрібно зробити ланцюг з трансформатора (високої напруги в низький), 4 діода прямокутником (односторонній рух), конденсатор (для безперебійності), резистор і стабілітрон (обмеження по верхній та нижній планці) та останнім регулятор. Весь ланцюг підключається до накопичувальної батареї. Від батареї безпосередньо двигун під гвинт. Двигун можна аналогічний виготовити.
З двигуна для реактивного руху робиться витяжка із дротів (з гідроізоляцією) або бобіна. Подовження розміщується біля нижньої основи човна. Гвинт прикріплюється до нього. Форма гвинта, кути та кількість пелюсток на розсуд.
У невеликому розмірі вийде човен із ручною підзарядкою та соплом, що забезпечить високу швидкість. Якщо збільшити масштаб, то при правильному підході вийде потужний двигун на воді, а головне, з'являться навички.
На замітку
- Обов'язково використовуйте амперметр.
- Сила струму залежить від споживання та варіюється в залежності від нього.
- Провідники мають бути покриті ізоляцією та не пошкоджені.
- Для вставки провідників у пази може використовуватись спеціальний інструмент або гумовий молоток.
- До відкритих елементів не можна торкатися, поки вони працюють.
- Після вимкнення двигуна в ньому залишається залишковий заряд, варто дочекатися поки надлишок вийде або зняти його за допомогою додаткового приладу.
- Для зручності слід підключити розривники ланцюга, щоб легко можна було вимкнути двигун на воді.
- Можливо, варто подумати про систему охолодження;
- Важливим елементом може стати реле для контролю напруги та пристрій захисного відключення.
Сьогодні ми заллємо кілька крапель води в бензобак і потрошимо пробіг автомобіля. Добудемо водень зі звичайної води методом електролізу, і цього вистачить обслуговування будинку. А чашка морської води, якою на Землі мабуть-невидимо, вирішить світову енергетичну кризу. Ми сьогодні обговорюємо можливість використання води у вигляді альтернативного палива.
Якщо ви стежите за новинами, то ймовірно чули про випадки вилучення енергії з води. На вашу пошту, ймовірно, надходили повідомлення про підступний уряд і нафтові компанії, які приховують правду про двигун, що працює на воді. Спробуйте погуглити фразу "двигун на воді", і ви виявите масу прикладів: це чисто, це безкоштовно, це не виділяє вуглекислий газ, але наука не розвиває двигун, що працює на воді внаслідок змови мовчання.
Автору доводилося чути про пристрій гідролізу води, який працює від автомобільного акумулятора. Отримуваний газ додається в циліндри двигуна, суттєво знижуючи потребу в бензині та значно підвищуючи потужність. Так як генератор автомобіля виробляє 12 Вольт постійно, джерело енергії з води невичерпне. Fox News присвятили цілу передачу, в якій двоє приятелів заправляли армійський Хаммер однією водою. Звучить вражаюче, правда?
Нещодавно новини видали наступну історію про енергію з води. Пенсіонер із інженерним досвідом, займаючись вдома розробкою засобу від раку, виявив, що морська вода електризована радіохвилями може горіти. Телерепортери радісно підхопили новину та зчинили шум. Це не дивно, адже морської води повно, спалювання її не виділяє шкідливі речовини, а тепло від реакції можна використовувати для отримання електрики або багатьох інших цілей.
Чи можна використовувати воду у вигляді палива? Чи може рішення знаходитись прямо під нашим носом? Або перефразуємо питання: Чи можуть такі гучні заяви не гарантувати здорового скептицизму?
Коротка відповідь так, заяви про двигуни на воді гарантують скептицизм і не дають вирішення проблем, про які замислювалися раніше. Використання води як палива споживає більше енергії, ніж виробляє. Телевізійні репортери сурмлять про двигуни на воді, не аналізуючи науковий бік сенсації.
Почнемо з морської води. Джон Канзіус (John Kanzius) носився з ідеєю атакувати ракові клітини радіохвилями, націлюючи металеві пластини. Під час експериментів було помічено конденсацію пар води в пробірці, що призвело до спроб опрісняти морську воду. Це спрацювало. Інтенсивні радіохвилі призводили до електролізу води, вивільняючи водень. В ході реакції водень може підтримувати постійне полум'я. Горіння, своєю чергою, можна використовуватиме вироблення електроенергії. Раструм Рой (Rustum Roy), хімік Університету Пенсільванії, назвав електроліз радіохвилями «найбільшим відкриттям у воді за останні 100 років». Витрати електроенергії для генерації радіохвиль значно перевищують енергію полум'я, але кого це цікавило? Якось новина потрапила в пресу під потрібним кутом зору, повністю ігноруючи найважливіші питання отримання енергії. ЗМІ вирвали з контексту потрібну частину сказаного Роєм, що повністю спотворило його висловлювання. Простіше кажучи, одержання полум'я Канзіуса вимагало неймовірних витрат електроенергії. Вода не є паливом. У разі вода стала елементом перетворення радіохвиль в тепло. Можна було б сказати: «Добре, хай це зараз неефективно. Але можна працювати в такому напрямку та розвивати тему двигуна, що працює на воді. Хто може передбачити потенціал? Якби! Термодинаміка невблаганна. Витрати електроенергії на отримання радіохвиль завжди перевищуватимуть енергію полум'я. До речі, Джон Канзіус продовжує шукати методи боротьби із раковими клітинами.
А як щодо автомобільних двигунів? Використовуючи енергію генератора, отримувати водень із води, додавати їх у паливо, суттєво підвищуючи ефективність. Наповнювати бак водою одночасно із заправкою бензином, використовуючи воду як паливо. Правильно? Ні не правильно. Зварювальник засміяв би подібне питання без довгих роздумів. Киснево - водневий пальник відомий давно, він використовується для зварювання металів. Основний недолік окислення водню це висока вибухонебезпечність, згадайте вибух під час запуску «Челенджера» 1986 року. Щоправда, автомобілебудівники не розглядають такий вид палива з іншої причини, витрати на гідроліз води значно перевищують енергію полум'я. Але зварювання не найкращий зразок економічності, та й пальник відповідає вимогам, даючи температуру більше 2000°C. Перевищення витрат енергії на гідроліз води в автомобілі зажадає потужнішу систему електропостачання і, відповідно, потужніший двигун. У будь-якому випадку, енергетичний баланс системи з двигуном на воді не буде позитивним.
На жаль, вода у вигляді палива не витримує критики. Ставтеся скептично до подібних заяв. Інженери краще знають фізику, ніж телерепортери.
Тепер саме час сказати, що деякі історії про двигун на воді майже правдиві. Брюс Кровер (Bruce Crower), любитель - раціоналізатор гоночних двигунів з Південної Каліфорнії, використовує енергію пари в двигуні внутрішнього згоряння. До звичайного чотирициліндрового двигуна він приладнав два додаткові циліндри. Знаючи, що ДВС даремно викидає багато теплової енергії, Кровер вирішив задіяти її у додаткових циліндрах. Для цього у випускний тракт подається трохи води, яка, перетворюючись на пару, приводить у дію п'ятий циліндр. Пара додаткових циліндрів розташована опозитно, призначення шостого циліндра виштовхне відпрацювання в атмосферу. На відміну від інших, розглянутих випадків, Двигун Кровера працює. Брюс Кровер чудово розуміє, що вода не може бути паливом. Він перетворює тепло на кінетичну енергію за допомогою водяної пари. Що цікаво, такий двигун не вимагає радіатора та системи охолодження у звичному для нас виконанні.
Отже, будьте скептичними до гучних заяв про двигуни на водяному паливі. Швидше за все, кореспонденти не захочуть псувати сенсаційність прискіпливим розглядом фізики процесу. Вимагайте докази та обґрунтування. Будьте скептичні.
Переклад Володимир Максименко 2013-2014