Беседы о сельском хозяйстве

Совершенно очевидно: это говорит о том, что мы близки к «порогу возможностей» дизеля. В первом поршневом двигателе, созданном в 1867 году немецким инженером Н. Отто, только 15 процентов химической энергии топлива превращалось в механическую работу. В современных тракторных двигателях КПД возрос до 34 процентов, но очень сомнительно, чтобы когда-нибудь он превысил 35–40. И действительно, разве получать механическое движение путем промежуточного превращения химической энергии топлива в тепло не расточительно?! Добавьте к этому, что топливо в двигателе внутреннего сгорания фактически не горит, а взрывается. Вспомните, как выглядит этот цикл: всасывание — сжатие — взрыв — расширение…

Ну и, кроме того, будущее двигателя внутреннего сгорания омрачают еще одни родственные связи — с паровым двигателем.

В 1780 году известный английский изобретатель — он же и один из первых фабрикантов паровых двигателей Д. Уатт — попал в затруднительное положение. Пока его машины использовались при откачке воды из шахт, привод, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение, был очень удобен: именно такое движение совершали длинные штанги и поршни тогдашних водяных насосов (благополучно, между прочим, доживших до наших дней). Паровые двигатели Уатта легко справлялись с этой задачей: ведь и поршни этих машин движутся точно так же… Но вот их начали заказывать текстильщики и металлисты. И сразу — рекламации: для станков более удобно непрерывное вращение.

Уатт прекрасно знал, как превратить возвратно-поступательное движение поршня во вращение махового колеса. Для этого следовало применить давно всем знакомую конструкцию кривошипно-шатунного механизма. Но была здесь одна неприятная загвоздка: указанный механизм ухитрился запатентовать другой известный изобретатель того времени — француз А. Пикар. Уатту же вовсе не хотелось платить за право использования патента…

Нам неизвестно, как обогатил Пикара его патент. Зато совершенно определенно можно сказать: получи он все причитающееся ему по закону в наше время, слава Крезов и Ротшильдов стала бы совсем негромкой… Уж очень совершенен и универсален кривошипно-шатунный механизм!

Вот уже около 200 лет он остается незаменимым во всех поршневых двигателях (автомобильных, тракторных, судовых, железнодорожных и пр. и пр.). Так что ничего удивительного в родстве «древнего» паровика и двигателя внутреннего сгорания нет.

Основной рабочий орган этих двигателей — цилиндр с перемещающимся внутри него поршнем. Поршень в цилиндре движется возвратно-поступательно. Это значит, что в крайних точках он на мгновение останавливается, прежде чем начать движение в обратную сторону. Прерывистость, «импульсивность» далеко не лучший способ движения. Именно поэтому в борьбе за скорость и экономичность весла были заменены колесными лопастями, а эти последние винтом. Прерывистость движения приводит к возникновению инерционных нагрузок, снижению полезной отдачи и коэффициента полезного действия.

Стряхнуть груз «паровых традиций» с двигателя внутреннего сгорания, заменить возвратно-поступательное движение его поршней на вращение рабочего ротора пытались очень давно. Собственно вращение, как начальный момент машины, исходная точка ее движения, использовалось куда чаще, чем движение ползуна: вспомните о разных видах мельниц, водяных колесах и многих других устройствах, известных человеку задолго до того, как он познакомился с паровозом. Однако создать роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания оказалось делом далеко не простым. Первым достиг успеха Ф. Ванкель, по имени которого в соответствии с традицией и окрестили новый двигатель.

Первый ванкель заработал в 1957 году. За прошедшие с этого времени 20 лет инженеры успели полностью «выяснить с ним отношения».

Отказ от «кривошипно-шатунной древности» и переход к выполненному в форме сложной треугольной кривой — гипотрохоиды — поршню, вращающемуся в очерченном по еще более сложной эпитрохоиде цилиндре, принес моторостроителям одновременно и надежды — и разочарования.

Ванкель имеет вдвое меньший вес, чем дизель при одинаковой мощности, проще и компактнее. По-видимому, у ванкеля больше шансов стать «чистым», то есть меньше загрязнять среду, и, пожалуй, он может оказаться более дешевым. Зато ванкель съедает на 10–15 процентов больше топлива и масла. В эпоху энергетического кризиса это очень крупный недостаток, и трудно сказать, удастся ли его снять в дальнейшем.

Однако Ванкель был не первым, кто сделал вращение основным идейным принципом машины: Герои Александрийский опередил его на 2 тысячи лет. Как известно, именно он построил эолипил — прообраз современной турбины…