Помоги проекту - поделись книгой:
Особых подробностей о конструкции сообщить пока нельзя: она составляет «ноу-хау» разработчиков и проходит процесс патентования. А потому скажем лишь, что дело в основном сводится к тому, что в цилиндры бывшего ДВС вместо бензиново-воздушной смеси поступает перегретый пар, который и толкает поршни.
ППД могут работать в широком диапазоне давлений пара — от 0,5 до 4,0 МПа (5 — 40 атм) и при температурах от 150 до 440 °C. И по частоте вращения вала двигатели превосходят своего «прадедушку», о котором говорилось в самом начале статьи: они могут «раскручиваться» до 3000 об/мин! Управление ППД полностью автоматическое.
Обычно в состав энергоагрегата, кроме одного или нескольких ППД и электрогенераторов, входит еще блок возбуждения, управления и защиты электрогенератора (БВУЗ), который, в свою очередь, состоит из блоков возбуждения и управления (БВУ), защитной автоматики (БЗА), системы управления (БСУ). На схеме показан вариант электроагрегата с асинхронным электрогенератором, поэтому для его работы блок возбуждения БВ снабжен еще и конденсаторами. Распределительное устройство связывает электроагрегат с потребителями энергии.
Пунктирной линией на схеме показаны электрические связи от других генераторов.
Такой паровой мотор, в отличие от турбины, может обеспечивать прямой привод электрогенератора. (Обычной турбине для этого требуется редуктор, так как для обеспечения приемлемого расхода пара она должна работать на высоких оборотах.) Паровой турбине требуется еще и система охлаждения, а это — дополнительный расход воды и потери энергии. ППД же достаточно просто теплоизолировать, а охлаждать его и вовсе не нужно, ведь температура в его цилиндрах сравнительно невелика.
Выше у ППД и ресурс работы — в 20 раз дольше, чем у паровых турбин. Не нужны здесь и дорогостоящие сплавы, обычно идущие на лопатки турбин.
Далее, для технического обслуживания турбин необходим высококвалифицированный персонал. Паровые моторы могут обслуживать специалисты менее высокой квалификации, а ремонт можно производить прямо на месте эксплуатации.
Все поршневые двигатели, в том числе и паровые, обладают свойством самостабилизации частоты вращения вала, чего нельзя сказать о турбинах. Открытие инженера B.C. Дубинина позволяет обеспечивать поддержание частоты вращения вала двигателя с такой точностью, что приводимый электрогенератор способен очень точно поддерживать частоту выходного напряжения.
Правда, справедливости ради надо заметить, что подавляющее большинство паровых моторов пока несколько уступают турбинам по массе и габаритам. Но это для котельных не существенно — свободного места там достаточно.
Паровые котлы, конечно, дороже водогрейных, но затраты на их содержание ниже, и они могут надежно работать не менее 35 лет, то есть примерно втрое дольше.
Кроме того, стоит отметить, что электрогенерирующие агрегаты с паровыми моторами как нельзя лучше подходят для экологически чистых солнечных мини-ТЭЦ, в которых для получения пара используются котлы не с топками, а с солнечными коллекторами. Вот уж получается воистину экологически чистая в работе электростанция — солнце, вода и пар!
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
Чудеса света
Мы привыкли к тому, что свет распространяется строго по прямой, а для его появления нужен какой-то источник. Многие также знают, что свет может проявлять свойства как волны, так и частицы, обладать силой как давления, так и притяжения.
Но вот еще какие удивительные свойства света удалось недавно продемонстрировать зарубежным исследователям.
В конце 70-х годов позапрошлого столетия физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нандор Балаш из Университета Стони Брук (США) открыли, что луч света даже в однородной среде, например в воздухе, может быть кривым. В 2007 году исследователям из Университета Центральной Флориды в Орландо (США) впервые удалось получить лучи Эйри на практике при помощи лазера.
Теоретики объясняют, что изгибаются лучи Эйри потому, что содержат комбинации волн, где одна, ведущая, несет большую часть интенсивности общего луча. Другие, более слабые, колебания отстают от предыдущей на половину длины волны. При этом волны двух видов так влияют друг на друга, что ведущая искривляется в одну сторону, а хвостовые, гасящие друг друга, — в противоположную.
При этом, как оказалось, видимая часть луча Эйри почти не рассеивается при удалении от своего источника, превосходя в этом отношении даже лазерный луч.
А недавно Мордехай Сегев и его коллеги из Израильского технологического института в Хайфе нашли способ изгибать луч света под любым углом, вплоть до 360°. То есть, говоря попросту, вязать световые петли и узлы.
По словам Сегева, прежде этого не удавалось сделать из-за ограниченности самой функции Эйри, которая позволяла рассчитывать колебания волн с высокой точностью лишь для небольших углов. Но когда исследователи обратились к уравнениям Максвелла, которые описывают распространение электромагнитных волн (в том числе света), выяснилось, что существуют и такие решения, которые точно описывают подбор фаз излучаемых световых волн, необходимый, чтобы добиться получения изгибающегося пучка света.
Теоретические изыскания израильтян подтвердила на практике другая группа ученых, возглавляемая Джоном Дадли из Университета Франш-Конте (Везансон, Франция). Ученые провели эксперименты, основываясь на модификации изначальной функции Эйри. Используя пространственный модулятор света, исследователи искривили луч под углами до 60°.
Для чего пригодятся «кривые» лазерные лучи? Одно из возможных применений — усовершенствование оптического пинцета, способного без механического соприкосновения передвигать объекты по сложным траекториям.
Другое возможное применение — выжигать лазером изогнутые отверстия. Более того, лучи Эйри могут проникать даже сквозь непрозрачные препятствия, если его шлейф проходит в стороне.
Кстати, о непрозрачных препятствиях. Группа ученых из Массачусетского технологического института сконструировала видеокамеру, которая способна дать изображения объектов, скрытые от прямого обзора. При этом новая камера делает это не с помощью технологий рентгеновского видения, а благодаря своей способности заглянуть за угол.
При этом в работе новой камеры не используется ни квантовая физика, ни черная магия. Андрее Вельтен, руководитель данного проекта, рассказывает: «Нам удалось только правильно совместить известные технологии видеотехники, лазеров и компьютерной обработки…»
Видеокамера снабжена лазерными источниками света, которые освещают всю сцену импульсами, длительностью по 50 фемтосекунд. Эти импульсы отражаются от объектов во всех направлениях. Отраженный лазерный свет падает на скрытый объект и отражается от него, проецируя образ на предметах в окружающем пространстве. Эти слабые отраженные образы скрытого объекта фиксирует высокоскоростная камера и передает на обработку в компьютер, который собирает их вместе и строит почти точную трехмерную копию скрытого объекта. Благодаря высокой производительности центрального процессора компьютера все это занимает весьма мало времени — на обработку одного кадра уходит всего 15 миллионных долей секунды. При этом, правда, погрешность построения трехмерной модели составляет около 2–3 мм, поэтому на синтезированном изображении отсутствуют мелкие детали. Но в любом случае, общая форма скрытого объекта передается довольно точно.
«Да будет свет!» — говорим мы, щелкая электрическим выключателем. Но можно ли обойтись без источника света? Команде шведских ученых из Технологического университета Чалмерса удалось решить эту задачку, создав некоторое количество фотонов света из ничего, из абсолютной пустоты.
С физической точки зрения создание фотонов является достаточно легким делом, но всегда присутствует нечто, атом, элементарная частица, которые испускают эти фотоны света. Получение фотонов, которые одновременно обладают свойствами частиц и электромагнитных волн, из абсолютной пустоты попахивало бы черной магией, если бы в природе не существовало довольно странных принципов квантовой механики.
Квантовая теория говорит, что абсолютная пустота не является таковой на самом деле. Независимо от того, насколько пустым кажется область пространства стороннему наблюдателю, пустота, или вакуум, представляет собой кипящую «пену» из «виртуальных» частиц, которые постоянно появляются и исчезают. Время существования этих частиц в обычном пространстве-времени настолько мало, что их не удается зарегистрировать никакими научными приборами и измерительными методами.
Шведским ученым удалось реализовать методику, с помощью которой были захвачены «виртуальные» частицы, и затем преобразовать их в крошечные частицы света — фотоны. Таким образом, им удалось получить что-то вроде бы из ничего.
Технология этого научного «фокуса» такова. Ученые заставили невероятно быстро двигаться миниатюрное «зеркало»; скорость его перемещения составляла одну четверть от скорости света. Причем это было не реальное, материальное, зеркало. Его роль выполняло электромагнитное поле, генерируемое сверхпроводящей обмоткой высокочастотного электромагнита и колеблющееся с частотой миллиарды циклов в секунду.
Когда «виртуальные» фотоны сталкивались с поверхностью двигающегося «зеркала», у них не оставалось времени для того, чтобы исчезнуть. Энергия этих фотонов поглощалась «зеркалом», которое излучало избыток энергии в виде обычных реальных фотонов.
В принципе можно использовать такую технологию для извлечения из ничего и других частиц, включая электроны и протоны. Но такие эксперименты потребуют неоправданно большого количества энергии, по крайней мере, в настоящее время. Так что пока получение из ничего фотонов света просто является яркой демонстрацией возможностей причудливой и таинственной квантовой механики.
Иное дело, разработка исследователей из университета Северной Каролины, США. Они создали технологию, позволяющую превратить двухмерные заготовки в трехмерные объекты заранее заданной формы с помощью инфракрасного излучения.
На заготовку из специального пластика, в структуре которого во время производства искусственно создано внутреннее напряжение, струйным принтером наносятся черные полосы в местах предполагаемого сгиба. Полученная модель после этого освещается инфракрасным светом. И в результате большего прогрева зачерненных зон заготовка превращается в трехмерный объект, форма которого задана заранее.
По мнению доктора Майкла Дики, одного из участников исследований, этот метод может успешно использоваться для создания различной упаковки и для изготовления несложных деталей различных изделий.
Изменяя ширину наносимой черной полосы, можно управлять углом изгиба заготовки. Кроме того, ширина полосы определяет скорость изгиба, что может использоваться для получения сложных форм. Нанося черные линии на различные стороны заготовки, можно добиться того, чтобы заготовка начала изгибаться в разных направлениях.
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Инопланетный грипп?
С этим заболеванием знаком практически каждый житель планеты Земля. Один-два раза в год все мы болеем гриппом. Многие даже относятся к этой болезни как к чему-то неизбежному, иронически замечая: «Если грипп лечить, пройдет за семь дней, если не лечить — пройдет за неделю…»
Между тем, вспомните, как были побеждены жестокие марсиане из романа Герберта Уэллса «Война миров». Их одолели вовсе не пушки землян, а противник, которого они так и не увидели — вирус гриппа.
Причем роман фантаста, вышедший из печати в 1898 году, оказался своего рода пророческим. Писатель не только предсказал грядущую «войну миров», но и ее невидимого победителя. Известно ведь, что от гриппа-испанки в Первую мировую войну погибло около 20 миллионов людей, больше, чем на Западном и Восточном фронтах, вместе взятых.
И приходит грипп к нам знаете откуда?
Некоторые специалисты считают, что из космоса… Впрочем, давайте все по порядку.
Первым, кто описал заболевание, похожее на грипп, был Гиппократ. Всем нам знакомы эти симптомы — резкое повышение температуры, боль в голове и мышцах, покраснение и боль в горле. И главная особенность этого заболевания — его чрезвычайная заразность. Стоило заболеть одному, как после контакта с ним через пару дней заболевают десятки, а через неделю сотни людей. Именно так начинались эпидемии. В исторических летописях зафиксированы случаи и пандемий — массовых эпидемий, которые охватывали целые страны и континенты.
Эпидемии были достаточно частым явлением, а примерно каждые 25–30 лет принимали характер всемирного бедствия. Поэтому лучшие медицинские силы планеты были брошены на распознание корней этой болезни, поиски управы на нее. Ученые рассматривали разные теории возникновения гриппа, связывая его эпидемии с движением планет, изменением магнитного поля Земли и даже эпидемиями других болезней.
Лишь во время очередной эпидемии гриппа в 1889 году немецкий ученый Ричард Пфайфер выделил из мокроты больных очень мелкую бактерию, похожую на палочку, которая тут же была названа «палочкой Пфайфера» и определена причиной, вызывающей грипп.
В 1918 году, как уже говорилось, началась самая большая по масштабам пандемия гриппа, которая унесла больше жизней, чем все военные действия Первой мировой войны. Смертельный грипп тогда получил название испанской лихорадки, несмотря на то что многие посчитали родиной его возникновения Китай.
Первая волна пандемии длилась десять месяцев, за это время зараза успела распространиться по всему миру.
Были также вторая и третья волны, не менее страшные, чем первая. За два года грипп унес около 2,5 % населения Земли, т. е., по разным данным, от 20 до 40 миллионов человек. Люди умирали за день — человек с утра вставал здоровым, днем резко повышалась температура, а вечером он умирал. Если же каким-то чудом удавалось выжить и побороть первый приступ болезни, то избежать смерти практически не удавалось — человек умирал позже от осложнений, вызываемых гриппом, например, от пневмонии. И еще одна особенность была у «испанки» — этот грипп поражал только взрослое население человечества, обходя стороной детей и стариков.
В 1931 году американец Ричард Шоуп сделал открытие: грипп вызывается вирусом! Поначалу многие восприняли это открытие скептически, но спустя два года и в самом деле был открыт вирус, вызывающий заболевание гриппом у людей (
И теорию о вирусном происхождении гриппа хотели было уж отвергнуть, как вдруг произошел такой случай.
Американский исследователь Уилсон Смит, совершая очередной обход животных, увидел явно нездорового хорька. Когда он взял его на руки, хорек чихнул, и через пару дней Уилсон Смит сам слег с высокой температурой. Так впервые состоялось экспериментальное заражение гриппом, позволившее выделить вызывающий заболевание вирус.
В течение следующих семи лет были выделены, исследованы и подтверждены экспериментально вирусы типа В и С.
Сейчас об этих вирусах известно довольно много. Например, вирус типа А вызывает заболевания средней и сильной тяжести не только у людей, но у птиц, лошадей, свиней, хорьков. Именно этот типовирус вызывает все пандемии. Вирус типа В поражает исключительно человека, болеют им чаще всего дети, заболевание вызывает локальные вспышки эпидемий, иногда может распространиться на одну или несколько стран. Вирус типа С изучен гораздо меньше, возможно, из-за того, что является самой легкой формой человеческого вируса. Он не вызывает эпидемий и серьезных осложнений, а потому на него и не обращают особого внимания.
Итак, враг известен. Нужно найти меры борьбы с ним.
Но это оказалось не так-то просто. Вирус сам по себе — всего лишь цепочка нуклеиновых кислот, несущих генетическую информацию и защищенных оболочкой. Вирусы настолько малы, что поймать и убить его в воздухе, как правило, невозможно. Никто и не подозревает об их существовании до тех пор, пока вирусы не начинают размножаться, внедрившись в организм человека или животного, порождая болезнь.
Причем пока идет инкубационный период (от нескольких часов до нескольких дней) и вирус активно размножается, даже сам зараженный не чувствует особого недомогания. Лишь когда количество больных клеток достигает критической массы, человек заболевает. Но тогда уже поздно принимать какие-то профилактические меры. Болезнь может длиться от одной до нескольких недель, в зависимости от состояния иммунитета. Научившись распознавать вирус, иммунные силы постепенно уничтожают больные клетки, создавая мощную защиту против новых атак. После такого заболевания человек на долгие годы приобретает устойчивый иммунитет к данному типовирусу.
И все было бы прекрасно, если бы на следующий год атаку повторяли точно такие же вирусы. Но они, как правило, очень быстро мутируют, образуя новые штаммы. С каждым разом происходит так называемый антигенный дрейф, и новая разновидность вируса легко минует иммунные барьеры.
Правда, пока мутации незначительны, такая форма вируса не может вызвать серьезных эпидемий и пандемий. Но иногда, раз в 20–40 лет, невесть откуда сваливается вирус такой страшной разновидности, что начинают болеть все подряд. А часть людей даже умирает, поскольку данный вирус настолько ослабляет организм, что человек гибнет от разного рода осложнений.
Как мы уже говорили, медики с ног сбились, пытаясь отыскать то логово, в котором вирусы гриппа отсиживаются десятилетиями, проходя многочисленные мутации, порождая все новые, порой весьма страшные штаммы. Вирусологи обследовали все уголки Земли, но все напрасно.
«Не там ищете!» — заявили еще в 70-е годы прошлого века люди, довольно далекие от медицины, а именно британские астробиологи Чандра Викрамасингх и его учитель Фред Хойл. Они выдвинули гипотезу, согласно которой вирусы — инопланетные жители. Они попадают на Землю из хвостов пролетающих комет. Не зря же у многих народов существует поверье: увидел комету — жди беды.
Незваные пассажиры также парашютируют на поверхность Земли с космической пылью и множеством мелких метеоритов, которые бомбардируют нас каждое мгновение.
Медики сначала не поверили астробиологам, но те вскоре предъявили доказательства. На метеоритах стали искать и находить остатки биоматериалов — бактерий и вирусов. Кроме того, недавно Викрамасингху и его коллегам удалось обнаружить большое количество жизнеспособных высокоразвитых микроорганизмов в пробах воздуха, взятых на высоте около 40 километров. По оценкам Викрамасингха, ежедневно на Землю из межпланетного пространства падает до 20 тысяч бактерий и еще большее количество вирусов на каждый квадратный метр. Причем большинство из этих микробов имеет сходство с земными микроорганизмами.
«Попадание развитых микроорганизмов с четко выраженным сходством с земными бактериями, повышает вероятность, что патогенные бактерии и вирусы также могут попадать на Землю из космоса. Анналы медицинской истории описывают немало вспышек смертоносных эпидемий, причинами которых, как можно предположить, исходя из полученных данных, были занесенные из космоса микроорганизмы», — пишут Викрамасингху и его соратники.
Поделиться книгой: