Двигатель типичного автомобиля имеет мощность 100-200 л. с. или 70-150 кВт. На самые мощные спортивные автомобили ставят двигатели мощностью более 1000 л. с. А каковы пределы мощности современных двигателей, какие двигатели самые мощные и где они используются? Об этом — в данном посте.
1) Самый мощные двигатели внутреннего сгорания (дизельные) выпускает фирма Wartsila. Используются такие двигатели на кораблях, а их мощность достигает почти 110 тысяч л. с. или 80 мВт (миллионов Ватт).
Wartsila — Sulzer — RTA96-C
2) Весьма мощные двигатели — это паровые турбины, которые используются на АЭС. В настоящий момент мощность самых крупных из таких турбин превышает 1700 мВт.
Монтаж новой мощной турбины для Нововоронежской АЭС
3) Но самые мощные двигатели — это те, которые используются в космических ракетах. Правда, основной характеристикой ракетных двигателей является не мощность, а тяга, которая измеряется в килограммах. Но мощность такого двигателя тоже можно посчитать, и она достигает невероятных значений. Так, мощность ракетного двигателя рд-170 составляет около 27 гВт (т. е. 27 миллиардов Ватт)! Для достижения такой гигантской мощности двигатель сжигает 2,5 тонны топлива в секунду.
Судоходные компании во всём мире всё чаще заказывают на верфях Супертанкеры и Контейнеровозы. Это бурно развивающийся сектор судостроительного рынка. Этим судам требуется всё более и более совершенная начинка, в том числе судовые двигатели. И именно для таких судов на дизеле строительных заводах в Финляндии строят самые большие в мире единичные судовые ДВС мощностью около 100 тыс кВт.
Компания Wartsila - один из мировых лидеров в области судовых дизелей большой единичной мощности. С 1990-х годов
она разработала линейку судовых двигателей Wartsila - Sulzer - RTA96-C. Это двухтактные судовые дизели. Линейку -
это потому, что судовладелец может заказать такой судовой двигатель в исполнении от 6 до 14 цилиндров.
Конструктивно эти судовые дизеля очень похожи.
Диаметр цилиндра этого судового двигателя 960 мм, ход поршня - 2,5 метра! Рабочий объём цилиндра дизеля составляет
1820 литров. О других характеристиках - чуть позже. Пока скажем, что порядка сотни таких судовых дизелей в 8, 9,
10, 11 и 12-цилиндровом исполнении было установлено на суда - контейнеровозы.
Судно вместимостью по 8 - 10 тысяч тонн, движимые единственным таким судовым дизель генератором, спокойно развивают
25 узлов (более 46 километров в час).
Первый судовой двигатель серии Wartsila - Sulzer - RTA96-C (11-ти цилиндровый дизель) появился в 1997 году. Его
изготовила - японская компания Diesel United. А в 2002 году финские конструктора объявили о доступности
14-цилиндрового судового дизеля Wartsila - Sulzer.
Вот теперь о её рекордах подробнее. Wartsila (Вяртсиля) - Sulzer (Зульцер) - RTA96-C достигает 108 тысяч 920
лошадиных сил. Рабочий объём этого судового дизель генератора составляет 25 тысяч 480 литров. Литровая мощность
дизеля необычайно низка - примерно 4,3 "лошади" на литр.
Скажете, вот уж странность, ведь в современных автомобильных турбированных дизелях инженеры научились "снимать" с
литра более 100 лошадиных сил. Однако относительно-низкая мощность при столь – гигантских размерах выбрана не
спроста. Большие судовые двигатели Wartsila – Sulzer (Зульцер) работают с достоинством, неспешно (по меркам обычных
ДВС) набирая в свои гигантские "лёгкие" воздух.
Частота вращения вала при максимальной мощности у этого судового дизеля составляет всего 102 оборота в минуту
(против 3-5 тысяч оборотов у легковых дизелей). Это обеспечивает хороший газообмен в дизеле (представьте, какие
объёмы воздуха нужно прокачивать), сравнительно низкие скорости поршня в двигателе, а всё вместе - хороший КПД.
В режиме наименьшего удельного расхода топлива (не полная мощность) он превышает 50% (видимо, это рекорд для
серийных ДВС). Да и при полной нагрузке эффективность движка не намного ниже. Удельный же расход топлива на всех
режимах колеблется в районе 118-126 граммов на лошадиную силу в час; что в 1,5-2,5 раза ниже, чем у автомобильных
дизелей.
Сопоставляя цифры, учтите, что эти судовые дизели работают на тяжёлом морском дизтопливе с куда более низким
содержанием энергии, чем у автомобильных аналогов.
14-цилиндровый Wartsila - Sulzer (Зульцер) 14RTA96-C (таково полное наименование судового дизеля) весит 2300 тонн в
сухом виде (без масла и прочих технических жидкостей). Вес коленчатого вала составила 300 тонн. Длина судовых
дизелей достигает - 26,7 метра, а высота - 13,2 метра.
Из инженерных особенностей нужно отметить, что в каждом цилиндре судового дизеля устроен единственный,
расположенный в центре камеры сгорания, гигантский клапан. Есть ещё три маленьких клапана (аналоги форсунок в
обычных моторах) для непосредственного впрыска дизтоплива в цилиндр судового двигателя.
Этот огромный клапан - выпускной. От него выхлопные газы идут в общий коллектор и далее к четырём
турбокомпрессорам. Те, в свою очередь, гонят свежий воздух через охладители и к окнам, вырезанным в нижней части
цилиндра. Последние открываются, когда поршень дизеля опускается в нижнюю мёртвую точку.
Как и во многих судовых дизелях, усилие от поршня к коленчатому валу передаётся здесь крейцкопфным механизмом. Это
повышает долговечность судового дизеля. А ещё фирма гордится низким весом своих судовых дизелей.
Подумайте о нагрузках на детали дизеля, жёстких требованиях по вибрации, а также о необходимой долговечности такого
движка (представьте замену подобного судового дизеля у гиганта-контейнеровоза).
Основным материалом для постройки этого судового дизеля стали традиционные чугуны и стали.
Так что труд и талант создателей судовых дизелей Wartsila (Вяртсиля) заслуживает глубочайшего уважения.
Между тем, коллектив конструкторов Wartsila (Вяртсиля) работает над созданием и более мощных судовых ДВС. Уже есть
упоминание относительно разработки 18-цилиндрового варианта своего сверхмощного судового дизеля.
Итак. Факты о 14 цилиндровой версии:
Вес: 2300 тонн (коленчатый вал всего 300 тонн)
Длина: 27 м
Высота: 13,4 м
Максимальная мощность: 108 920 л.с. при 102 об/мин
Максимальный вращающий момент: 7 907 720 Нм при 102 об/мин
Расход топлива: более 6 283 л тяжелого горючего в час
Это абсурд. Но это есть.
При просмотре фильма “Титаник” вы никогда не задумывались, глядя на винты, что за машина должна их вращать? Какого размера двигатель нужен, чтобы привести в движение океанский лайнер или контейнеровоз, размером со здание?
А нужны двигатели размером с небольшой домик. Самым мощным в мире дизельным двигателем сейчас является Wartsila-Sulzer RTA96-C . Это турбодизельный двигатель, созданый специально для больших океанических кораблей. Весит сей агрегат 2300 тонн, в длину насчитывает 27 метров ( 89 футов), в высоту 13(44 фута).
Притрите, пожалуйста, клапана
Автолюбители любят похвастаться между собой мощностями двигателей своих авто. Напимер популярный Volkswagen Touareg имеет под капотом целых 345 “лошадей”. Это очень мощная и тяговитая машина.
Наш двигатель имеет мощность 108,920 л/с при 102 об/мин. Сто тысяч. Довольно примечательно что столь огромный двигатель имеет столь малуо оборотистость. Зато момент 7 603 000 ньютон/метр. Это вам не самолеты за собой тягать)
Монтаж коленчатого вала
Объемы двигателя тоже просто поражают. Например объем одного цилиндра составляет без малого 1820 литров. Каждый из них развивает мощность в 7780 л/с. А таких цилиндров у двигателя 14, и суммарный объем составляет 25480 литров .
Кушает этот дом 6284 литра в час. Трудно представить себе объемы топливных баков, необходимых например, чтобы переплыть Атлантику. Однако плавают.
Самый мощный в мире двигатель и рабочий)
Вот несколько кораблей, на которых устанавливаются подобные двигатели:
Knock Nevis, или T.T. Jahre Viking – супертанкер. Длина 485 метров. Титаник рядом с ним кажется мелким. Самый мощный в мире танкер имеет право иметь самый мощный в мире двигатель.
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.
Двигатель - это сердце любой машины, будь то автомобиль, самолёт или ракета, летящая в космос. Соответственно, для каждого типа техники понятие «большой двигатель» будет отличаться. В этой подборке мы расскажем и покажем как выглядят самые большие двигатели у всего, что только способно двигаться. Поехали.
Если говорить о серийных моделях, то здесь безусловный лидер - Triumph Rocket III от британской компании Triumph Motorcycles. В движение этого монстра приводит 3-цилиндровый 140-сильный двигатель объёмом 2,3 литра.
Если же брать в расчёт кастомы и мотоциклы, собранные в единственном экземпляре, то первенство принадлежит американскому Dodge Tomahawk. Этот мотоцикл был создан в 2003 году. Инженеры решили не мудрствуя лукаво поставить на байк оригинальный 10-цилиндровый движок от Dodge Viper мощностью 500 лошадиных сил и объёмом 8,3 литра. Томогавк по совместительству является ещё и самым быстрым мотоциклом, его максимальная скорость составляет 468 км/ч.
Автомобили
Самый большой двигатель из тех, которые когда-либо устанавливали на легковые автомобили, имел объём 28,2 л. Его поставили в 1911 году на автомобиль Fiat Blitzen Benz, который был специально построен для автогонок. Интересно, что при таком гигантском объёме двигатель выдавал всего 300 лошадиных сил, что по современным меркам не так уж и много, особенно для гоночного авто.
В современных серийных автомобилях самой большой двигатель у Dodge SRT Viper. У него под капотом находится зверский агрегат мощностью 650 лошадиных сил и объёмом 8,4 литра. Этот движок позволяет Вайперу с места разогнаться до 100 км/ч всего за 3 секунды, а впоследствии набрать максималку 330 км/ч.
Поезда
В этом классе просто вне конкуренции были локомотивы серии GTEL, созданные для американской сети Union Pacific. Эти монстры выпускались с 1952 по 1969 года и успели пережить несколько «ревизий». Так, в последней из них, мощность гозотурбинных двигателей была увеличена до рекордных 10 000 лошадиных сил. О масштабах этого силового агрегата можно судить лишь по тому факту, что топливный бак локомотива был объёмом 9500 литров.
Самолёты
С 1949 по 1959 годы у американской авиации находился на вооружении тяжёлый межконтинентальный бомбардировщик Convair B-36. Обычно на них ставили 6 поршневых двигателей с толкающими винтами. Но для парочки экземпляров было разработано нечто особенное. Это были 36-цилиндровые поршневые двигатели объёмом 127 литров. Каждый из них весил по 2700 кг и выдавал 5000 лошадиных сил.
Ракеты
Современные реактивные двигатели не поражают объёмами или размерами, но могут очень удивить выдаваемой мощностью. Самый крупный ракетный двигатель из всех, что были запущены в эксплуатацию, не считая прототипов и экспериментальных образцов, был тот, что запускал ракеты миссий «Аполлон». Этот двигатель 5,5 метров в высоту и развивает сумасшедшую мощность 190 000 000 лошадиных сил. Для сравнения: этот двигатель производит там много энергии, что её хватило бы на то, чтобы освещать весь Нью-Йорк в речение 75 минут.
Промышленные турбины
На одной из атомных электростанций во Франции находится этот монстр, способный производить 1750 Мегаватт энергии. Это самый крупный турбогенератор из всех когда-либо построенных. Это понятно хотя бы потому факту, что одни только роторные диски внутри него весят 120 тонн. Этот двигатель преобразует влажный пар от атомного реактора в электроэнергию. Если мерить привычными нам лошадиными силами, то его мощность равняется 2 300 000 л.с.
Ветряной ротор
Ещё один способ получать электрическую энергию - из ветра. Однако, по сравнению с атомом он не такой уж эффективный. Но об этом позже, а пока, для того, чтобы вы понимали масштаб, взгляните на Boeing A380, это действительно очень большой самолёт.
А вот он же в сравнении с тем самым ветрогенератором. Его мощность 8 000 лошадиных сил, а диаметр лопастей 154 метра. Они делают 12 оборотов в минуту и вырабатывают 6500 кВт энергии. В десятки раз меньше, чем атомная турбина.
Корабли
Пожалуй, самые интересные, а заодно и самые большие в физическом плане двигатели, у морских судов. Вот, например, двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом RT-flex96C. Его размеры действительно впечатляют: 26,5 метров в высоту и 13,5 в длину. Выдаёт этот здоровяк без малого 108 тысяч лошадиных сил.
Ставится этот двигатель вот на такой огромный контейнеровоз Emma Maersk. Расход топлива у двигателя составляет 6,3 тонны мазута в час.
