Техника - молодёжи 1987-09, страница 27

Наиболее перспективными материалами для этих двигателей являются никелид титана и тройные композиции медь — алюминий — никель или медь —- алюминий — цинк. У этих сплавов амплитуда деформации составляет 5—10% их линейного размера, а в ряде случаев достигает 30%.

Пресс, рабочий элемент которого (трубка) сделан из материала с памятью формы. Нагрев рабочего элемента осуществляется током, охлаждение — парами азота. Развиваемая мощность — 1 т.

100 ПРЕИМУЩЕСТВ И 1 НЕДОСТАТОК

Да, преимуществ у мартенситных двигателей много. Постараемся отметить важнейшие. Прежде всего широчайший диапазон рабочих температур. У сплавов железо — марганец, титан — никель — палладий фазовые переходы идут при температуре порядка 800—900 К, у некоторых композиций с благородными металлами и того выше — до 1300 К. А вот у ни-келида титана — выше комнатной температуры, но ниже точки кипения воды. У никелида титана, легированного железом,— в интервале от комнатной и ниже — до температуры кипения жидкого азота.

Уже из этого краткого перечня

понятно, что двигатель с памятью формы сможет работать в широком спектре температур, как от горячего теплоносителя (например, пламени горелки), так и от холодного (жидкий азот).

Однако важнейшая особенность таких двигателей — способность получать энергию при самом незначительном перепаде температур, вплоть до 1 градуса. Ни один из традиционных типов двигателей не способен усваивать столь низкокалорийный «подножный корм». Кроме того, охлаждение механизма требует дополнительных энергозатрат. В результате большая часть топлива Тратится впустую.

Мартенситные двигатели могут устойчиво работать, используя разницу температур между глубинными и поверхностными слоями морской воды, между участком, освещенным Солнцем, и затененной поверхностью, на геотермальных водах и тепловых отходах предприятий, на суточных колебаниях температуры и т. д.

Тепловые двигатели неприхотливы не только в «пище». У них нет никаких конструктивных ограничений на малые скорости роторов. Они могут вращаться сколь угодно медленно. Однако усилия на валу практически не зависят от скорости вращения. Следовательно, не требуются вспомогательные механизмы — редукторы, вариаторы и т. п. Схема силовой установки значительно упрощается.

При увеличении нагрузки ротор постепенно замедляет вращение и останавливается. Но усилие на валу сохраняется. Как только нагрузка уменьшается до пороговой величины, машина снова приходит в движение. Словом, такие моторы не глохнут. Перегрузки для них абсолютно безопасны.

Мартенситными двигателями очень легко управлять. Ведь характер их работы зависит исключительно от температур рабочих элементов. Введя управляющую программу в компьютер, можно подобрать оптимальный режим работы сразу для большой системы моторов. В наших силах наиболее рационально распределить топливо, добиться максимального КПД, не допустить холостого хода. Тепловые моторы можно даже регулировать по уровню и спектру шумов.

Существенный недостаток моторов — низкий КПД. Однако он может быть увеличен за счет выбо

ра более подходящего материала для рабочего тела. (На имеющихся сплавах КПД достигается не более 4%.)

Впрочем, если использовать многоступенчатый двигатель (теплоноситель с выхода первой ступени поступает на вход второй и так далее), КПД существенно увеличивается, даже при теперешних «малоэффективных» материалах. Интервалы рабочих температур каждой ступени можно варьировать, изменяя химический состав элементов с памятью формы. Ведь у каждого сплава своя температура фазового перехода.

ЧТО ЗА ГОРИЗОНТОМ!

Дорогой читатель, ты ждешь, что я начну сейчас расписывать перспективы мартенситной энергетики, мартенситного машиностроения на десятилетия вперед. Но уже сейчас ясно, что может быть и как: фантазировать просто не о чем. Другое дело, задуматься, почему столь перспективное научное направление (при надлежащем финансировании промышленные мартенситные двигатели, превосходящие по мощности блоки гидро- и атомных электростанций, могли бы быть построены в ближайшие годы) находится у нас в загоне.

Значительная часть работ проводится в системе вузовских НИИ, которые не обеспечиваются ни фондами на оборудование, ни даже объектами исследования. Ради получения нужного материала приходится распылять силы на выполнение второстепенных исследований, необходимость которых не осознана в полной мере даже организациями-заказчиками. Они к тому же пытаются навязать исследователям свое, узковедомственное понимание проблемы.

Следует преодолеть косность мышления руководителей предприятий. Их обычная позиция — «лучше синица в руках (то есть сделать что-либо попроще), чем журавль в небе». Кому же мы уступаем место в стае журавлей?

Решение стоящих перед нами задач требует масштабного, государственного подхода. Пора перестать наконец справляться по каждому поводу: «А как там у них?» У нас имеются все возможности, чтобы такой вопрос задавали «там» в наш адрес.

25