История создателей самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским - в материале отдела науки.

Технологии неуклонно развиваются. О том, как защитить свою электропроводку, можно читать на сайте интернет-магазина «Электрика Шоп».

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.
В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком - его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну - занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.
Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос - почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,
КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных - порядка 40%.

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.
«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», - пояснил в интервью Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.
Плюсы двигателя - мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.
Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов.
Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.
Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.
Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована - ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.
Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.
Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», - поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны - при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», - радуется Школьник-младший.
То, что озвученные цифры - не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит - что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», - добавил Александр.
Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.
«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.
Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», - поделился размышлениями Николай Школьник.

Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале "Популярная механика". В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.

Можно долго спорить о том, какое двигатель самый мощный в мире. Поэтому существует разделение на легковые и не легковые моторы. Самый мощный двигатель в мире - Wartsila-Sulzer RTA96-C, который устанавливается на корабли. Среди легковых автомобилей есть первая десятка, которую рассмотрим, в этой статье.

История возникновения двигателя

Разработка первого двигателя внутреннего сгорания длилась почти два века, пока автомобилисты смогут узнать прототипы современных моторов. Все начиналось с газа, а не с бензина. В число людей, которые приложили свою руку к истории создания, являются - Отто, Бенц, Майбах, Форд и другие.

Но, последние научные открытия перевернули весь автомир, поскольку отцом первого прототипа считался совсем не тот человек.

Согласно историческим фактам, в XVII веке голландский ученый и физик Кристиан Хагенс разработал первый теоретический двигатель внутреннего сгорания на пороховой основе. Но, как и Леонардо был скован технологиями своего времени и воплотить свою мечту в реальность так и не смог.

Франция. 19 век. Начинается эпоха массовых механизаций и индустриализаций. В это время, как раз и можно создать, что-то невероятное. Первый, кто сумел собрать двигатель внутреннего сгорания, был француз Нисефор Ньепс, который он назвал - Пирэолофор. Он работал с братом Клодом, и они вместе до создания ДВС презентовали несколько механизмов, которые не нашли своих заказчиков.

В 1806 году в национальной французской академии прошла презентация первого мотора. Он работал на угольной пыли и имел ряд конструктивных недоработок. Несмотря на все недостатки, мотор получил положительные отзывы и рекомендации. Вследствие этого братья Ньепсе получили финансовую помощь и инвестора.

Первый двигатель продолжал развиваться. Более совершенный прототип был установлен на лодки и небольшие корабли. Но, Клоду и Нисефору этого было не достаточно, они хотели удивить весь мир, поэтому изучали разные точные науки, чтобы совершенствовать свой силовой агрегат.

Так, их старания увенчались успехами, и в 1815 году Нисефор находит труды химика Лавуазье, который пишет, что «летучие масла», которые являются частью нефтепродуктов, при взаимодействии с воздухов могут взрываться.

1858 год. Бельгийский ученый и инженер Жан Жосефа Этьен Ленуара собирает двухтактный двигатель. Отличительными элементами было то, что он имел карбюратор и первую систему зажигания. Топливом служил каменноугольный газ. Но, первый прототип работал всего несколько секунд, а потом навсегда вышел со строя.

Случилось это потому, что мотор не имел систем смазки и охлаждения. При этой неудачи Ленуар не сдался и продолжил работу над прототипом и уже в 1863 году мотор, установленный на 3-х колёсный прототип автомобиля, проехал исторические первые 50 миль.

Все эти разработки положили начало эре автомобилестроения. Первые двигатели внутреннего сгорания продолжали разрабатываться, и их создатели увековечили свои имена в истории. Среди таких были - австрийский инженер Зигфрид Маркус, Джордж Брайтон и другие.

Рейтинг самых мощных легковых моторов

Человек всегда стремиться, усовершенствоваться свои творения. Автомобильный двигатель внутреннего сгорания, тому не исключение. Поэтому на сегодняшний день существует ряд ДВС, которые уже имеют мощностные характеристики, превышающие 1000 лошадиных сил. Итак, рассмотрим рейтинг самых мощных легковых двигателей в мире.

10 место

Десятое место по праву занимает мотор с маркировкой - 9FF, который устанавливается на . Движок обладает мощностью в 1400 лошадей, что составляет по 333 л.с. на каждый литр объёма.

9 место

Девятое место принадлежит Porsche Carrera GT-9 с силовым агрегатом - 9FF GT9 Vmax. Как и его предшественник, движок обладает 1400 сильным мотором, но способен разгоняться на 2 секунды быстрее.

8 место

На котором установлен движок с 1470 лошадиными силами. Достаточно часто данный автомобиль встречается в Японии.

7 место

Hennessey Venom GT Spyder - это даже не спорткар, а гиперкар, который вышел в свет, в 2016 году. Под капотом данного гиганта силовой агрегат способный выдать 1470 лошадей. Максимальная скорость - 440 км/час.

6 место

Bugatti, всегда славилось своими силовыми агрегатами. И вот в модели Chiron установлен мотор с номинальной мощностью в 1500 лошадиных сил. Максимальная удельная скорость составляет 420 км/час, а разгон до сотки всего за 2,5 секунды.

5 место

Ещё один представитель GT-R серии, по праву занимает 5 место. Nissan GT-R AMS Alpha 12 обладает 1500 сильным мотором, который разгоняет транспотное средство до 100 км в час всего за 2,4 секунды.

4 место

Lamborghini Aventador Mansory Competition, на котором стоит 1600 сильный движок. Это 12 цилиндровый силовой агрегат с объёмом 6,5 литра, способный разогнаться до «сотки» за 2,1 секунду.

3 место

Mercedes-Benz SLR McLaren Brabus - яркий представитель немецкого автомобилестроения. Силовой агрегат обладает мощностью в 1600 лошадиных сил. Разгон до 100 км составляет всего 2 секунды.

2 место

Почётное второе место занимает Lamborghini Aventador Mansory Carbonado GT. Мотор 1600 лошадиными силами, но облегчённый кузов позволят разогнать транспотное средство быстрее.

1 место

Koenigsegg Regera - шведский суперкар, который считается самым мощным автомобилем в мире. Мощность мотора составляет - 1790 л.с. Максимальная скорость - 410 км/час, а разгон до 100 км/час достигается за 2,7 секунды.

Самый мощный не легковой двигатель в мире

Самым мощным двигателем в мире является дизельный силовой агрегат с маркировкой Wartsila-Sulzer RTA96-C. Этот мотор имеет внушительные размеры и устанавливается на корабли. Двухтактный турбокомрессорный дизельный двигатель Wartsila вырабатывает 110 000 лошадиных сил, которые способны двигатель значительные грузы и набирать большую скорость.

Компания выпускает самые большие сверхмощные двигатели в мире.

Технические характеристики:

Вывод

Самым мощным мотором в мире по праву считается Wartsila-Sulzer RTA96-C со своими 110 000 лошадиными силами. Среди легковых автомобилей, первенство уверенно удерживает - Koenigsegg Regera.

Транспортный корабль Emma Maersk является одним из самых крупных кораблей в мире. В динну этот корабль имеет 400 метров, а весит свыше 170 тысяч тонн. Он в состоянии перевозить огромное количество контейнеров, на него помещаются 11 тысяч стандартных контейнеров. На этом судне установлен самый большой двигатель в мире, который в состоянии передвигать эту громадину.

Естественно для того, чтобы данное судно могло передвигаться с приличной скоростью нужна очень мощная двигательная установка. Ведь грузы на таком большом корабле не должны доставляться медленнее, чем на других менее габаритных судах. Судно может развивать скорость 31 узлов, такая скорость достигается благодаря работе огромного дизельного двигателя Wartsila-Sulzer RTA96-C, который работает со скоростью 102 оборота/мин. Это один из самых мощных дизельных двигателей в мире. Его мощность составляет 109 тысяч лошадиных сил.

Самый большой двигатель в мире обладает огромными размерами, его высота составляет 13,5 метров, длина 27,5 метров, вес 2300 тонн. У такого огромного дизельного двигателя конечно же есть свои особенности, так к примеру у него нет коленвала, топливных насосов, а также отсутствуют цепные распределительные устройства.

В большом дизельном двигателе присутствует общая топливная магистраль с высоким давлением. Электромагнитные клапаны доставляют топливо к цилиндрам. Данная система доставки топлива позволяет установке потреблять меньше дизельного топлива, а также более стабильно функционировать на малых оборотах. Безусловно такая большая установка потребляет большое количество топлива, двигатель обладает 14 цилиндрами, каждый из них потребляет 200 грамм дизеля за цикл.

К настоящему моменту дизельных моторов Wartsila-Sulzer RTA96-C существует 25 единиц, и еще 86 единиц ждут очереди на производство.

Компании, занимающиеся судоходством, иногда заказывают такие мощные механизмы, как супертанкеры и контейнеровозы. Для них необходимы все более сильные установки, в число которых входит (и занимает важнейшее место) мотор. Самый мощный двигатель в мире на сегодняшний день производят в Финляндии, в компании под названием Wartsila. Это дизельный агрегат мощность которого составляет до 100 000 кВт.

О компании

Wartsila - это одна из самых крупных компаний по производству судовых моторов рекордной мощности. С 90-х годов прошлого столетия она начала разработку линейных получивших название Wartsila-Sulzer-RTA96-C. Это двухтактный и самый мощный двигатель в мире.

Отдельные модели линейки имеют схожую конструкцию. Отличие состоит в количестве цилиндров. Заказчик может выбрать вариант агрегата с наличием от 6 до 14 цилиндров.

Цилиндры и их количество

Чтобы понять грандиозность конструкции, можно представить себе, что диаметр одного только цилиндра составляет 960 миллиметров, а ход поршня — 2,5 метра. Что касается рабочего объема детали, то она имеет 1820 литров. Более 100 контейнеровозов оснащены такими агрегатами, на которых установлено от 8 до 20 цилиндров. Такие суда, способные перевозить груз до 10 000 тонн, спокойно могут развивать скорость выше 46 километров в час.

Впервые этот самый мощный двигатель в мире, имеющий 11 цилиндров, был сооружен в 1997 году. Компанией-изготовителем стала японская Diesel United. А через 5 лет в Финляндии объявили, что возможно произвести агрегат с 14 цилиндрами. Именно этот мотор и остается поныне рекордным.

Самый мощный двигатель в мире

Эта модель имеет 108 920 лошадиных сил. Рабочий объем генератора достигает 25 480 литров.

На первый взгляд, странной может показаться низкая литровая мощность: на 1 литр она составляет приблизительно 4,3 "лошадки". Если взять самый мощный двигатель в мире на автомобиле, то обнаружится, что в нем конструкторы научились получать намного выше 100 лошадиных сил. Но в случае с судовым агрегатом столь низкий показатель был выбран не просто так. Двигатель здесь работает не спеша — при максимальной мощности частота вращения вала равна всего 102 оборотам в минуту (для сравнения: на автомобильных дизелях наблюдается от 3000 до 5000 оборотов). Благодаря этому в судовом дизеле достигается хороший газообмен. А если к этому добавить еще и низкую скорость поршня, то получится весьма хороший коэффициент полезного действия.

При любом режиме варьируется от 118 до 126 грамм за «лошадь» в час. Это является более чем в два раза ниже, чем у легковых дизелей.

Сравнивая с автомобильными агрегатами, следует добавить, что на судах применяется тяжелое морское дизельное топливо, которое имеет в разы меньшее содержание энергии.

Итак, вес 14-цилиндрового агрегата составляет 2300 тонн без учета различных технических жидкостей. Один лишь коленчатый вал весит приблизительно 300 тонн. По длине этот лучший доходит до отметки 26,7 метра, а по высоте — до 13,2 метра.

Каждый цилиндр имеет огромный клапан. Еще 3 аналогичные детали небольшого размера, которые играют роль форсунок в автомобильных агрегатах, служат для впрыска топлива в цилиндр.

Клапан является выпускным. из него направляются в коллектор, а затем — к турбокомпрессорам. Последние гонят воздух к вырезанным внизу цилиндра окнам, которые открываются в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке.

Усилие от поршня коленвалу передается при помощи крейцкопфного устройства, благодаря чему увеличивается эксплуатация дизеля.

Главными материалами, из которого изготовлены детали судового двигателя, являются все те же чугун и сталь.

Перспективы

Между тем конструкторы не останавливаются на своих и без того впечатляющих результатах. Видимо, для них ответ на вопрос о том, какой двигатель лучше, является очевидным. Тот, который предстоит создать. Уже появляются слухи о разработке 18-цилиндрового дизеля для судов.

Ну а пока можно резюмировать наиболее впечатляющие характеристики 14-цилиндровой версии двигателя:

• вес без учета горюче-смазочных материалов составляет 2300 тонн;
• длина агрегата - 27 метров;
• высота - 13,4 метра;
• наибольшая мощность, достигаемая при 102 оборотах в минуту, - 108 920 лошадиных сил;
• расход топлива - свыше 6283 литров за один час работы.

Итак, что же особенного в этом двигателе кроме того, что он самый большой в мире? Да ничего вообщем особенного, фины не придумали ничего нового, кстати Wartsilla это финская компания, большинство конструкторов выходцы из СССР а сборку самого двигателя производит японская компания, получается от финов самому большому двигателю в мире досталось только название, ну да неважно.

Тут встал другой вопрос, куда воткнуть такой нехилый агрегат? Втыкают такие двигуны оказывается в морские суда, нефтетанкеры и контейнеровозы.
Немного фактов и характеристик. К фактам относится то, что как ни странно самым большим двигателем в мире оказался двухтактный двигатель, на который к тому же установлены четыре турбины. Как они разрываются между четырнадцатью цилиндрами Wartsilla Sulzer RTA96 мне не понятно, но факт в том, что их именно четыре.

Также стоит отметить принцип работы, который схож с принципом работы советских оппозитных двухтактных дизелей, стоявших на танках Т64. Двигатель имеет непосредственный прямой впрыск, который производится через сразу три форсунки. В головке каждого цилиндра есть выхлопной клапан, который открывается каждые два такта работы двигателя. Подача свежего воздуха осуществляется через окна, расположенные в нижней части цилиндра и открывающиеся каждый раз, когда поршень достигает нижней мертвой точки, благодаря наличию турбонаддува , вентиляция цилиндров проходит как нельзя лучше. Коленвал , имея такую массу вращается не на роликовых подшипниках, а на подшипниках скольжения, вкладышах. Ко всему вышеперечисленному можно добавить, что максимальная частота оборотов коленвала Wartsilla Sulzer RTA96 составляет около 100об\мин, что согласитесь не много для современного двигателя. Однако, низкая оборотистость самого большого двигателя в мире вполне обоснована, таким образом достигается практически полный газообмен в цилиндрах двигателя, к тому же низкая оборотистость обеспечивает долговечность трущимся деталям, что является одним из самых важных показателей. Представьте себе, как ремонтировать самый большой двигатель в мире, который установлен в машинном отделении тоже далеко не самого маленького корабля? Чтобы до него добраться, придется пол судна разворотить. Так что надежность судового двигателя очень важна. Еще один факт: Wartsilla Sulzer RTA96 является двигателем огромного электро-генератора, который вырабатывает электричество для других электро-моторов, которые и приводят в движение суда таких размеров.

Таких четырнадцати цилиндровых гигантов в мире существует пока только два. Один из них установлен на судне-контейнеровозе "Maersk Line", ну а в общем, количество двигателей Wartsilla имеющих от четырех до четырнадцати цилиндров около сотни по всему миру.

Теперь технические характеристики самого большого в мире двигателя Wartsilla Sulzer RTA96.

Габаритность:	Вес 2300тонн
	Длина 27 метров
	Высота 13тетров
Рабочий объём цилидра:	1920литров
Суммарный рабочий объём:	25480литров
Мощность каждого цилиндра:	8200л/с
Максимальная мощность:	108920л/с при 102 об/мин
Крутящий момент:	7907720 Нм при 102 об/мин
Диаметр поршня:	96см
Рабочий ход поршня:	2.5метра
Масса поршня: