Патент мухина на герметичный ввод вращения

Патент мухина на герметичный ввод вращения

Здравствуйте. В сегодняшнем обзоре я расскажу вам о двигателе внешнего сгорания. Высокотемпературном двигателе Стирлинга с генератором электроэнергии. Пускай, это всего лишь небольшая модель, но вещь крайне любопытная и качественно собранная. Приглашаю тех, кому это интересно – к чтению обзора.

Двигатель Стирлинга был впервые запатентован шотландским священником Робертом Стирлингом 27 сентября 1816 года (английский патент № 4081).

Это устройство преобразующее тепловую энергию в механическую.

Основное отличие его от двигателя внутреннего сгорания в том, что тепловая энергия приходит к нему из вне, а не производится им непосредственно. Это и есть его самое уникальное и замечательное свойство, отличающее его от всех остальных машин.

В 1843 году Джеймс Стирлинг использовал этот двигатель на заводе, где он в то время работал инженером. В 1938 году фирма «Филипс» инвестировала в мотор Стирлинга мощностью более двухсот лошадиных сил и отдачей более 30 %. Двигатель Стирлинга имеет много преимуществ и был широко распространён в эпоху паровых машин.

Цикл Стирлинга считается непременной принадлежностью именно двигателя Стирлинга. В то же время, детальное изучение принципов работы множества созданных на сегодняшний день конструкций, показывает, что значительная часть из них имеет рабочий цикл, отличный от цикла Стирлинга. Например, альфа-стирлинг с поршнями разного диаметра имеет цикл, более похожий на цикл Эрикссона. Бета- и гамма-конфигурации, имеющие достаточно большой диаметр штока у поршня-вытеснителя, также занимают некое промежуточное положение между циклами Стирлинга и Эрикссона.

Альфа-Стирлинг — содержит два раздельных силовых поршня в раздельных цилиндрах. Один поршень — горячий, другой — холодный. Цилиндр с горячим поршнем находится в теплообменнике с более высокой температурой, в то время как цилиндр с холодным поршнем находится в более холодном теплообменнике. У данного типа двигателя отношение мощности к объёму достаточно велико, но, к сожалению, высокая температура «горячего» поршня создаёт определённые технические проблемы. Регенератор находится между горячей частью соединительной трубки и холодной.

Бета-Стирлинг — цилиндр всего один, горячий с одного конца и холодный с другого. Внутри цилиндра движутся поршень (с которого снимается мощность) и «вытеснитель», изменяющий объем горячей полости. Газ перекачивается из холодной части цилиндра в горячую через регенератор. Регенератор может быть внешним, как часть теплообменника, или может быть совмещён с поршнем-вытеснителем.

Гамма-Стирлинг — тоже есть поршень и «вытеснитель», но при этом два цилиндра — один холодный (там движется поршень, с которого снимается мощность), а второй горячий с одного конца и холодный с другого (там движется «вытеснитель»). Регенератор может быть внешним, в этом случае он соединяет горячую часть второго цилиндра с холодной и одновременно с первым (холодным) цилиндром. Внутренний регенератор является частью вытеснителя.

Также существуют разновидности двигателя Стирлинга, не попадающие под вышеуказанные три классических типа, например:

Роторный двигатель Стирлинга — решены проблемы герметичности (патент Мухина на герметичный ввод вращения (ГВВ), серебряная медаль на международной выставке в Брюсселе «Эврика-96») и громоздкости (нет кривошипно-шатунного механизма, так как двигатель роторный).

Мы будем рассматривать гамма тип.

Принцип действия высокотемпературного двигателя. Левая и правая части цилиндра не касаются друг друга. Между ними стоит теплоизолятор. Когда вытеснитель находится в левой стороне, он вытесняет весь горячий воздух вправо, воздух остывает, всасывая рабочий поршень. Когда же вытеснитель уходит вправо, он выгоняет весь воздух в горячую камеру, воздух нагревается, расширяется и вытесняет рабочий поршень вправо. Рабочий поршень и вытеснитель связаны между собой коленвалом со смещением 90 градусов. Далее цикл повторяется.

Заказан двигатель был 10 мая. Уже 11 мая магазин выслал его. А 30 мая я забрал двигатель из отделения связи:

Двигатель надежно упакован в крепкую картонную коробку и переложен множеством слоёв пупырчатой плёнки:

Помимо самого двигателя в комплект входит:

Спиртовка, запасные поршень и вытеснитель, запасная резинка, выполняющая роль ремня генератора и переливающийся разными цветами светодиод для проверки генератора.

Давайте сначала посмотрим на краткие характеристики с сайта магазина:

Driving Wheel: 25mm(Diameter)

Power cylinder bore: 16mm

Piston stroke: 15mm

Generator voltage: 5V

Material: aluminum alloy

Linkage: stainless steel

И вот сам двигатель Стирлинга, выполненный из стекла, алюминия и нержавеющей стали:

Двигатель установлен на массивной алюминиевой площадке с резиновыми ножками:

Шкив ремня генератора:

Биения отсутствуют. Балансировка маховика и шкива – присутствует.

Поршень-вытеснитель находится в стеклянной колбе, которая нагревается открытым пламенем:

Для нормальной работы двигателя система должна быть герметична.

Место для спиртовки под вытеснителем:

Собираем спиртовку и заливаем в неё спирт:

Устанавливаем её на место:

Колба с вытеснителем нагревается. Даём команду – «От винта!» )))

Посмотрим, сколько вольт выдаёт генератор:

Посмотрим форму осциллографом:

Явно не хватает сглаживающего конденсатора.

На закрытом входе осциллографа:

Время работы от одной заправки спиртовки спиртом:

КПД высокотемпературных двигателей Стирлинга – довольно велико:

Пламя спиртовки имеет следующую температуру:

350 градусов в нижней части. Как раз этой частью пламени и нагревается колба с вытеснителем.

Следовательно, при этой температуре и температуре окружающего воздуха +20, КПД, согласно таблице, составит 52,96%. Но нужно не забывать, что холодильник охлаждается только окружающим воздухом. Принудительное охлаждение или радиатор – отсутствуют. И поэтому в процессе работы двигателя – холодильник начинает нагреваться и КПД падает.

Видео работы высокотемпературного двигателя внешнего сгорания:

Да, это всего лишь модель. Но, как говорится – сказка ложь, да в ней намек… Этот двигатель помогает разобраться в основах. И кто знает, может подвигнет вас на создание полноразмерного двигателя. В интернете множество энтузиастов, строящих настоящие генераторы энергии, работающие от двигателя Стирлинга. А может, эта модель для вас так и останется забавной и красивой игрушкой в стиле стим-панк, наблюдать за работой которой — очень любопытно.

Герметичный ввод вращения

Владельцы патента RU 2294472:

Изобретение относится к средствам для герметичной передачи вращательного движения различным механизмам и аппаратам в емкостях, содержащих рабочие среды с различными параметрами в широких диапазонах температур, и может быть использовано в нефтехимической и машиностроительной технике. Герметичный ввод вращения состоит из корпуса, в котором размещены вращающийся вал и торцовое уплотнение. Последнее содержит две пластины из износостойкого керамического материала и установленную между этими пластинами с возможностью вращения промежуточную пластину, выполненную из того же материала, в виде полированного с обеих сторон диска. На торцах диска имеются соответствующие форме выступов вращающегося вала углубления, в которых размещены герметизирующие эластичные уплотнения. Кроме того, на зафиксированных пластинах торцового уплотнения выполнены сквозные отверстия для вакуумной смазки, а по их контуру сделаны фаски, в которые вставлены упругие эластичные уплотнения, прижимаемые к основанию корпуса плоской пружиной и прижимной гайкой. Изобретение позволяет значительно повысить надежность и долговечность работы за счет значительного повышения герметичности и упрощения сборки, и это позволяет расширить область применения. 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к средствам для герметичной передачи вращательного движения различным механизмам и аппаратам в емкостях, содержащих рабочие среды с различными параметрами в широких диапазонах температур, и может быть использовано в нефтехимической и машиностроительной технике.

Известны герметичные вводы вращения (далее ГВВ), в которых используются для передачи вращения система валов с эксцентриками, закрепленные на корпусе с помощью сильфонов, или эластичных рукавов [RU № 2057979, 1993]. Такие ГВВ недостаточно надежны и долговечны, имеют ограниченную область применения.

Известен ГВВ [RU № 2152550, 1996], содержащий пару трения из двух дисков, подвижного и неподвижного, у которых одна из торцовых поверхностей контакта имеет различные участки износостойкости, выполненные на поверхности контакта в виде концентрических колец. При этом герметизация уплотнения обеспечивается поджатием вращающегося диска пружиной. Это устройство повышает его износостойкость, однако такое техническое решение теоретически оправдано при условии равномерного износа всех компонентов контакта. На практике же трудно добиться такого равномерного износа и сохранения плоскопараллельности (отсутствие шероховатости или ее минимальное присутствие на поверхности контакта) контактирующих поверхностей, а тем более проконтролировать его. Усилия поджатия пары трения пружиной не решает этой проблемы, т.к. любая микронеровность или локальный износ между контактирующими поверхностями в процессе трения приводит к нарушению плоскопараллельности пары трения и ее герметичности, а следовательно, надежность и долговечность такого устройства недостаточны.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее корпус, в котором установлен вал и торцовое уплотнение, в котором между парой трения установлено подвижное в осевом направлении промежуточное кольцо, которое закреплено на втулке, установленной с помощью подшипника в корпусе эксцентрично относительно оси вала и связанной с ним механизмом передачи [РФ 698356, 1977].

Конструкция этого устройства недостаточно надежна из-за большой контактирующей поверхности, а следовательно, и трения между деталями уплотнения. К тому же применение эксцентрика ведет к износу (выработке) локальных участков контакта, в данном случае в радиальном направлении, что приводит к быстрому нарушению герметизации уплотнения.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности и долговечности работы ГВВ, упрощение его конструкции и сборки, а также расширение области его применения.

Поставленная задача решается тем, что в герметичном вводе вращения, состоящем из корпуса, в котором размещен вращающийся вал и торцовое уплотнение, содержащее две пластины из износостойкого керамического материала, с плоскопараллельными полированными поверхностями контакта, зафиксированные от вращения в корпусе конфигурацией на их наружной стороне, соответствующей посадочному месту торцового уплотнения в корпусе, и установленную между этими пластинами с возможностью вращения промежуточную пластину, выполненную из того же материала в виде полированного с обеих сторон диска, на торцах которого имеются соответствующие форме выступов вращающегося вала углубления с размещенными в них герметизирующими эластичными уплотнениями, кроме того, на зафиксированных пластинах торцевого уплотнения выполнены сквозные отверстия для вакуумной смазки, а по контуру сделаны фаски, в которые вставлены упругие эластичные уплотнения, прижимаемые к основанию корпуса плоской пружиной и прижимной гайкой.

Смотрите так же:  Лицензия qnx 425

Для улучшения качества вращения и повышения надежности сквозные отверстия для вакуумной смазки на зафиксированных пластинах могут быть выполнены по радиусам с углом между ними 120-180°.

Для упрощения сборки устройства предлагается выполнить вал разъемным, например, из двух частей, соединенных резьбой, при этом на промежуточной подвижной пластине выполнены с обеих сторон глухие углубления, соответствующие формам выступов на валу вращения.

В случае, если приводной вал выполнен неразъемным, для повышения надежности работы устройства на противоположных концах вала могут быть установлены торцовые уплотнения, содержащие зафиксированные керамические пластины и расположенную между ними промежуточную пластину, установленную с возможностью вращения.

Для снижение вибрации при больших скоростях вращения вала и не снижения при этом надежности герметизации на торцах подвижного вала под прижимной гайкой размещен подшипник.

При работе ГВВ в особо чистых средах герметизации торцовые уплотнения могут быть выполнены из метала или металлокерамики, а эластичные уплотнения — из материалов с высокой температурой плавления.

Заявленное устройство отличается от известных тем, что пластины торцового уплотнения выполнены из керамического материала, в подвижной промежуточной пластине выполнены углубления, соответствующие выступам вала, а на зафиксированных пластинах выполнены сквозные отверстия для вакуумной смазки, что позволяет судить о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан ГВВ, корпус которого выполнен заодно с корпусом рабочей емкости, на фиг.2 — ГВВ в отдельном корпусе с отверстиями для монтажа на стенке рабочей емкости, на фиг.3 приведен ГВВ, содержащий торцовое уплотнение, состоящее из 2-х пластин и диска и вращающегося вала, соединенного с помощью резьбы, на фиг.4 — ГВВ, содержащий блок уплотнения из 2-х пластин и диска и разъединенный вал, на фиг.5 показано резьбовое соединение приводного вала, на фиг.6, 7, 8 — разные формы выполнения подвижного диска торцового уплотнения ГВВ, на фиг.9 — форма выполнения одной из зафиксированных пластин торцового уплотнения ГВВ, на фиг.10 — показана схема расположения сквозных отверстий, на фиг.11, 12 — конструкция ГВВ с неразъемным валом.

ГГВ состоит из корпуса 1, разъемного (фиг.1, 2, 3, 4, 5) и не разъемного (фиг.11 и 12) вала 1, торцового уплотнения, содержащего зафиксированные пластины 3 и 5, промежуточный подвижный диск 4, плоскую пружину 6 и прижимные гайки 7, уплотнения 8 вала, располагаемые в углублениях на торцах подвижной промежуточной пластины 4 и уплотнения 9, устанавливаемые на неподвижных пластинах 3 и 5. В случае неразъемного вала (фиг.12) для снижения вибрации между плоскими пружинами 6 и прижимными гайками 7 установлены подшипники 10.

Сборка ГВВ производится следующим образом.

Для упрощения сборки вал может быть выполнен разъемным. В этом случае герметичность разъемного вала, части которого соединены, достигается за счет уплотнений 9, расположенных в углублениях подвижного диска, но которые прижимаются к основанию углублений при завинчивании одной части вала в другую.

При разъемном вале 2 его части соединяют, например, резьбой через уплотнения 8 с двух сторон на подвижном диске 4. Прижатие уплотнений в углублениях подвижного диска обеспечивается выступами на обеих половинках вращающегося вала в процессе их свинчивания. Затем на основании корпуса 1 устанавливают уплотнение 9 и неподвижную пластину 3, далее устанавливают подвижный диск 4 в сборе с валом, после этого устанавливают верхнюю пластину 5, уплотнения 9, плоскую пружину 6 и всю конструкцию закрепляют в корпусе 1 гайкой 7, затем собранный ГВВ закрепляют с помощью болтов и уплотнений на стенку рабочей емкости (фиг.2).

В случае неразъемного вала 2 (фиг.11, 12) между основаниями углублений подвижных дисков 4 и выступами вала 2 также устанавливают эластичные упругие уплотнения 8. При больших скоростях вращения элементов или узлов в рабочей емкости, когда вал испытывает большие нагрузки и вибрации, на вал вращения 2 устанавливают подшипники 10 (фиг.12) со скользящей посадкой, с возможностью их перемещения вдоль оси при закручивании прижимных гаек 7.

Для повышения степени герметичности ГВВ, работающих, например, в вакуумной среде, контактирующие поверхности керамических пластин смазывают вакуумной или другой смазкой с аналогичными свойствами, при сборке ГВВ, и заполняют такой же смазкой выполненные в неподвижных керамических пластинах 3, 5 отверстия, которые располагают относительно друг друга так, чтобы не нарушать прочности детали, а с другой стороны обеспечить смазку возможно большей поверхности контакта.

Многократные эксперименты показали, что обеспечивается смазкой наибольшая поверхность контакта и при этом не нарушается прочность, если сквозные отверстия для вакуумной смазки на зафиксированных пластинах выполнены по радиусам с углом между ними 120-180°.

В процессе вращения керамические пластины нагреваются, вязкость смазки уменьшается, и она поступает через отверстия к поверхности контакта. Смазка также уменьшает трение между контактирующими поверхностями и, соответственно, износ керамических пластин в процессе вращения подвижного диска 4.

Зафиксированные керамические пластины торцевого уплотнения 3 и 5 изготавливают с внешним контуром в форме, например, квадрата (фиг.7 и 9), чтобы сразу зафиксировать их в корпусе от вращения вокруг оси вала 2, имеющем такое же по геометрии ответное посадочное место. Кроме того, на керамических пластинах 3, 5 площадь контакта с подвижным диском 4 может быть и в виде круга (фиг.6, 8 и 10). Чтобы оптимально учесть силу трения и степень герметизации, форму и конфигурацию подвижного диска определяют или расчетами, или экспериментальным подбором. Для повышения надежности уплотнений 9 по внешнему контуру керамических пластин 3, 5 делают фаски или канавки, в которые вставляют уплотнения 9. Подвижный керамический диск 4 выполнен в виде таблетки с выемками посередине. С одной стороны выемка имеет форму квадрата, и на валу вращения также имеется выступ в виде квадрата, который входит в это посадочное место диска. С другой стороны диска (фиг.3) выемка имеет вид круга, и, соответственно, на второй половине вала вращения имеется круглый выступ с отверстиями для штифта. Отверстия для штифта выполнены и со стороны круглой выемки подвижного диска (фиг.8). При соединении вала вращения с помощью резьбы (фиг.3) установка штифта в одно из отверстий (фиг.8) обеспечивает дополнительную фиксацию вала от раскручивания. Если приводной вал состоит из отдельных стыкующихся половинок или является неразъемным, то с обеих сторон подвижного диска выемки удобнее и надежнее делать в форме квадрата (фиг.6). Выемки на подвижном диске или внешняя конфигурация на неподвижных пластинах могут иметь и другую геометрическую форму, например прямоугольника, трапеции и т.п. Для изготовления неподвижных пластин и подвижного диска торцового уплотнения в отдельных случаях могут быть использованы такие износостойкие материалы, как метал, металлокерамика и др. При использовании ГВВ в высокотемпературных средах в качестве уплотнений неподвижных пластин и подвижного диска могут быть применены материалы с высокой температурой плавления, например из свинца, олова, отожженой меди и т.п.

Устройство работает следующим образом.

От электрического или механического привода, соединенного с валом 2, вращение передается подвижному керамическому диску 4 и элементам или узлам, закрепленным на валу в рабочей емкости. Например, на валу в рабочей емкости могут быть закреплены лопасти мешалки и т.п. Соединение вала 2 и подвижного диска 4 осуществляется за счет углублений на торцах подвижного диска 4, соответствующих выступам на валу 2, которые входят в зацепление с углублениями подвижного диска 4 и приводят подвижный диск 4 во вращение заодно с валом 2 относительно неподвижных керамических пластин 3 и 5. Торцовое уплотнения ГВВ (керамические пластины 3, 4 и 5) герметизируют относительно стенок корпуса 1 ГВВ и относительно вращающегося вала 2. Герметизацию пластин торцового уплотнения относительно стенок корпуса 1 осуществляют с помощью эластичных упругих уплотнений 9, установленных между неподвижными керамическими пластинами 3, 5 и стенками корпуса 1. Одновременно герметизация осуществляется по плоскопараллельным полированным поверхностям контакта между неподвижными керамическими пластинами 3, 5 и подвижным керамическим диском 4. Регулировка силы прижатия уплотнений, торцевого уплотнения осуществляется плоской пружиной 6 и прижимной гайкой 7.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом и другими техническими решениями обладает техническими преимуществами, заключающимися в повышении надежности и долговечности работы за счет значительного повышения герметичности и упрощения сборки, что позволяет расширить область применения.

1. Герметичный ввод вращения, состоящий из корпуса, в котором размещен вращающийся вал и торцевое уплотнение, содержащее две пластины из износостойкого керамического материала, с плоскопараллельными полированными поверхностями контакта, зафиксированные от вращения в корпусе конфигурацией на их наружной стороне, соответствующей посадочному месту торцевого уплотнения в корпусе, и установленную между этими пластинами с возможностью вращения промежуточную пластину, выполненную из того же материала в виде полированного с обеих сторон диска, на торцах которого имеются соответствующие форме выступов вращающегося вала углубления, в которых размещены герметизирующие эластичные уплотнения, кроме того, на зафиксированных пластинах торцевого уплотнения выполнены сквозные отверстия для вакуумной смазки, а по их контуру сделаны фаски, в которые вставлены упругие эластичные уплотнения, прижимаемые к основанию корпуса плоской пружиной и прижимной гайкой.

Смотрите так же:  Договор процессного управления

2. Герметичный ввод вращения по п.1, отличающийся тем, что сквозные отверстия для вакуумной смазки на зафиксированных пластинах выполнены по радиусам с углом между ними 120-180°.

3. Герметичный ввод вращения по п.1, отличающийся тем, что вращающийся вал выполнен разъемным, при этом на промежуточной подвижной пластине выполнены с обеих сторон глухие углубления, соответствующие формам выступов на валу вращения.

4. Герметичный ввод вращения по п. 1, отличающийся тем, что приводной вал выполнен их двух частей, соединенных резьбой.

5. Герметичный ввод вращения по п.1, отличающийся тем, что приводной вал выполнен неразъемным и на противоположных концах вала установлены торцевые уплотнения, содержащие зафиксированные керамические пластины и расположенную между ними промежуточную пластину, выполненную из того же материала в виде полированного с обеих сторон диска, установленного с возможностью вращения.

6. Герметичный ввод вращения по п.4, отличающийся тем, что на торцах подвижного вала под прижимной гайкой размещен подшипник.

7. Герметичный ввод вращения по п.1, отличающийся тем, что пластины торцевого уплотнения выполнены из ситалла.

8. Герметичный ввод вращения по п.1, отличающийся тем, что пластины торцевого уплотнения выполнены из металлокерамики.

9. Герметичный ввод вращения по п.1, отличающийся тем, что эластичные уплотнения выполнены из материалов с высокой температурой плавления.

Патент мухина на герметичный ввод вращения

Люди по-разному оставляют следы на земле. Кто-то сажает деревья. Кто-то строит дома. Кто-то делает детей. Иногда за свою короткую жизнь человек успевает свершить сразу все перечисленное – и умирает, довольный, что жизнь прожита не зря. Счастливые люди.

Другим этого мало. Конечно, они не гнушаются детьми, домами и деревьями. Но, выполнив, а то и перевыполнив эту расхожую программу-минимум, они думают о большем. Максимум – о том, чтобы осчастливить все человечество.

Нет, изобретатель, бывший работник АВТОВАЗа, а ныне пенсионер Валерий Мухин, которому выпало жить среди нас, не собирается осчастливить все человечество разом. Он всего лишь изобрел двигатель. Но не простой. Он убежден, что изобретение, если довести его до ума, по всем параметрам даст фору всем моторам внутреннего сгорания: и заполонившим все ДВСам, и полуопальным роторно-поршневым. И в конечном итоге тоже послужит всеобщему благу. Но вот уже почти четыре десятилетия Валерий Александрович бьется, чтобы его скорбный труд и высокое стремленье не пропали даром. Но человечество почему-то не спешит отдаться новой технической революции. И пока все благородные порывы изобретателя отмечены лишь многочисленными российскими патентами и серебряной медалью престижной международной выставки.

Тупик в конце просвета

«Произошло событие, о котором нельзя умалчивать. Создан мотор XXI века и сопутствующие технологии», – так или почти так начинаются его письма в многочисленные редакции. Надо сказать, газеты и журналы не оставили это событие без внимания – ни региональные, ни московские («Техника – молодежи», «Техника и наука», «Изобретатель и рационализатор»). Публикаций хватает.

Но пишется все это вовсе не для того, чтобы лишний раз увидеть в газете свое собственное имя. Или другое, ставшее уже нарицательным – шотландского священника Роберта Стирлинга, который, в общем-то, и придумал новый тип двигателя в далеком 1816 году. От привычных ДВСов он отличается принципиально: у тех топливо горит внутри цилиндра, у этого – снаружи, и уже извне тепло нагревает газ в цилиндре. Внешнее сгорание – оно-то и является принципиальным новшеством.

Как это нередко бывает с гениальными открытиями, история дала «стирлингу» отлежаться. О нем вспомнили лишь спустя столетие. По словам Мухина, в 1930-е годы им занялись крупнейшие фирмы: «Дженерал Моторс», «Форд», даже «Филипс». Но когда был проведен весь цикл научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ – исследователи зашли в тупик. И бросили двигатель до лучших времен. Решили, что если такие времена настанут, в общем-то хорошему «стирлингу» суждено расцвести в новом тысячелетии.

Свет в конце тупика

Как нас учили, ничего идеального нет. Нет и идеальных двигателей. Все они чем-то грешат – одни больше, другие меньше – и задача конструктора свести эти грехи до минимума. В разные времена осуждаются разные вещи. В годы энергетических кризисов не очень любят излишне прожорливых (вот почему, например, не пошел роторно-поршневой мотор, не сумевший доказать обратное). В эпоху борьбы за здоровый образ жизни от моторов требуют суровой чистоты выхлопов. А за дешевизной вообще гнались всегда. Ну, а сегодня свет сошелся клином сразу на всех трех пожеланиях.

Насколько я понял, «стирлинг» в 30-е годы провинился дважды. Во-первых, он оказался негерметичным. Рабочее тело двигателя – а это гелий или водород под высоким давлением (в среднем 200 атмосфер) – легко ускользало из цилиндра. Газы быстро улетучивались через уплотнения манжет, едва прикрывающих место ввода вала вращения. При этом моментально терялось давление, а значит, и мощность мотора. А возить в багажнике запас довольно дефицитного «тела», чтобы подкачивать его у каждого столба, – явно не лучшее решение. К тому же довоенный двигатель оказался очень громоздким и дорогим – дороже всех известных.

Кто-то должен был спасти честное имя Стирлинга. И почти сорок лет назад, в конце 1960-х, Валерий Александрович подхватил то, что скрепя сердце похоронили все ведущие двигателисты.

Если «опустить» длинный список всех тягот и лишений, о которых писали даже в его родной вазовской газете, – Мухин излечил-таки обе ахиллесовы пяты «стирлинга». Облегчить и удешевить движок он смог, придумав принципиально новое устройство, где проходит цикл. Рабочий цилиндр превратил в объемную роторную машину. Заодно избавил его от лишнего литья (в том числе цветного) и деталей: кривошипно-шатунного механизма, картера и прочих, несвойственных ротору, атрибутов. В результате габариты и масса двигателя уменьшились в пять раз. Мощность не пострадала. Но это была лишь половина успеха.

Эврика – всегда эврика

Вторая половина, как это часто случается, оказалась гениально-простой. Как спасти двигатель от утечек, Мухину подсказала сантехника. Примерно так же, как Архимеду один из его чудесных законов.

Изобретателю помог обыкновенный вантуз. Оттолкнувшись мыслью от этой неброской штуковины, он изобрел свой герметичный ввод вращения (ГВВ), который впоследствии и был вознагражден серебром в Брюсселе. Между прочим, международная выставка так и называлась, по-архимедовски лаконично – «Эврика-96».

«Когда я взглянул на этот вантуз, у меня сразу идея появилась, – запросто рассказывает Мухин. – Так вот, я сделал эту резинку, хорошую, надежную, и получил патент. А потом мне пришла в голову идея: сделать эту хреновину стальной. Ведь резина имеет свойство размягчаться, а сталь выдержит температуру до 400 градусов. И теперь, если закачать гелий или водород, ни одной молекулы не выйдет. Год, два, сколько угодно не выйдет».

По словам Мухина, медаль могла бы быть и золотой. Просто, опасаясь промышленного шпионажа, российский представитель на выставке показал европейским экспертам самый худший вариант его ГВВ. Но дело не в серебре или золоте. А в том, что успех нашего земляка уже сегодня позволяет заслуженно дать заброшенному некогда двигателю двойную фамилию: «Стирлинг-Мухин». Но это пока мало кого интересует: тольяттинский инженер-изобретатель никак не может объяснить даже своим собратьям по цеху (не говоря уже о прочей братии), что эта вещь – стоящая. Хотя, по его данным, оживленно обсуждается в Научно-техническом центре ВАЗа. Но до руководства доводят информацию, что устройство бесполезно. «А как же патенты? – удивляется мастер. – Разве могут выдать десяток патентов на бесполезное устройство? Разве могут выдать на бесполезное устройство престижную европейскую медаль. »

Но, как известно, «мандатам доверия нету». А от кулуарных похвал Мухину было не жарко, не холодно. Годами прозябал он без денег и лаборатории. И даже однажды был вынужден отказаться от десяти из пятнадцати свидетельств: ведь за поддержание права числиться первооткрывателем нужно платить госпошлину.

Кто памятник воздвигнет.

О своем двигателе он готов рассказывать часами. И правильно: если верить Мухину, он стоит того. Во-первых, двигатель почти бесшумен, поскольку нет присущих ДВС взрывов в цилиндре: во внешнем источнике топливо горит постоянно, как конфорка на кухне. Причем любое топливо. Причем сгорает полностью, а значит, нетоксично. А значит, не источает канцерогены и аллергены подобно извергающим сажу и сизый дым дизелям. «Стирлинги» выбрасывают в 5 раз меньше углеводородов, нежели обычный двигатель, – а если ввести катализаторы (например, напылить платину), можно добиться почти идеального горения.

Вообще, цикл Стирлинга считается самым экономичным. Движку не нужен глушитель. Ему не требуется смазка, а значит, эшелоны масла. Нет системы зажигания – соответственно, и карбюратора. На все цилиндры одна форсунка… И так далее – все это изложено в литературе. А роторный «стирлинг», придуманный Валерием Александровичем, теперь и вовсе делает его состоящим из одних плюсов. И даже роторные ДВС, которыми в свое время увлекся ВАЗ, не идут с ним ни в какое сравнение. И вообще, считает Мухин, ДВС исчерпали себя. Будущее за «стирлингами». И он готов работать на это будущее вопреки всей суматохе буден.

Смотрите так же:  Требования к охране труда и экологии при работе на предприятии

Некоторые его идеи действительно кажутся фантастикой. Например, Мухин придумал, как сделать на базе своего двигателя тепловой насос для отопления целого города. Берет такой насос холодную воду из водоема – и делает из нее горячую. Причем, без сжигания топлива. Об этом писали как-то в журнале «Изобретатель и рационализатор». Одобрили идею и в «Технике – молодежи». Таких задумок у него много. И пока наши не чешутся, может случиться, что Запад снова перехватит инициативу. Или Восток.

По словам Валерия Александровича, японцы уже приценивались: выясняли, сколько будут стоить наработки русских (читай – его изобретения) по «стирлингу». И ребята из столичных технических журналов вместе с представителем патентного ведомства назвали им сумму в 1 миллиард долларов. Именно во столько обойдется информация о герметичном вводе всегда умевшим читать наши журналы патриотичным японцам.

– Миллиард долларов – это если собрать все: сколько стоит проблема фреона, который можно сберечь от утечек, сколько – памятники старины, которые разъедают выхлопы, и так далее. Герметичный ввод все это «закроет»… Информация стоит миллиард, а вы на этом сотни миллиардов возьмете – был такой разговор, – подтверждает Мухин.

Он уверен, что переход от ДВС к «стирлингу» произойдет непременно, дизели сами собой умрут. Вот только грустно ему, что Россия может оказаться в стороне от этой исторической битвы.

Он, конечно, рассуждает со своей колокольни – но с цифрами в руках. Вот, в газете писали: чтобы создать национальную систему впрыска, нужно 1,5-2 миллиарда долларов. Но зачем впрыск, если есть роторный «стирлинг» с герметичным вводом?

У него нет ни учеников, ни единомышленников – за все без малого сорок лет ему не попался ни один человек, который знал бы о «стирлинге» хотя бы чуточку больше, чем написано в популярных статьях (да и те все реже). Таких фанатов больше нет: все уперлись в ДВС и не хотят глянуть за горизонт.

Годами Мухин мечтал, чтобы нашлась фирма, которая бы финансировала проектирование, изготовление и испытание «Стирлинга-Мухина». Рассчитывает на богатых и патриотически настроенных людей, которые помогли бы создать крошечную лабораторию. И поддержать бесценные патенты.

«И все-таки он вертится!»

После стольких лет тягостных раздумий Мухин не испытывал сомнений, что такие патриоты отыщутся. И представьте себе – нашлись.

Началось с того, что лет пять назад пришло приглашение из Киева: двигателем Мухина заинтересовалась одна контора – как выяснилось впоследствии, образованная бывшими старшими офицерами КГБ. Как это часто бывает, отставные гэбисты подались в коммерцию, для чего создали некий фонд содействия новым технологиям. И хорошо забытым старым – в частности, самопальному «стирлингу», полуфабрикат которого продемонстрировали гостю. По-достоинству оценив плод их труда, Мухин ласково назвал устройство «шариком» – в противовес своему куда более совершенному, технологичному «блинчику». И в благодарность за гостеприимство дал любопытным братьям-славянам несколько советов.

Только не думайте, что, растроганный теплым приемом, наш земляк стал легкой находкой для коварных промышленных шпионов. Конечно, он был польщен вниманием, – но ухитрился остаться на высоте. Тем более что грамотные, в общем-то, парни не только впервые услышали от него имя Стирлинга, но и ровным счетом ничего не знали о герметичном вводе, без которого двигатель – все равно что одноразовый. Держатель авторского права, Мухин до сих пор никому не выдал своего ноу-хау, а мир до этого еще не дорос: интерес к «стирлингу» не остыл, но герметичного ввода никто кроме Валерия Александровича не придумал. А если и сказал наш инженер что-то лишнее, это его не пугает: у киевлян информация устарела, а мозги-то остались при нем. Утечки, на которую так рассчитывали украинские «спецы», не произошло.

А дальше и вовсе чудеса пошли. По возвращении из Киева Мухина ждал сюрприз: двигателем заинтересовалась одна из тольяттинских автомобильных фирм, да не на шутку. Верите или нет, но ему сходу предложили все и сразу: подъемные, командировки, оплату всех расходов на исследовательские работы. И доход пополам в случае успеха. Предел мечтаний ученого, уставшего скрести по сусекам.

Надо ли объяснять, с какой благодарностью принял Мухин этот нежданный-негаданный дар судьбы. А приняв, с утроенной силой погрузился в творчество. Пока в памятное время дефолта щедрых поборников прогресса не накрыл кризис продаж. Но нашего героя это не смутило: за благословенный год ему удалось свернуть горы.

– За тот год я сделал жуткий рывок, – рассказывает инженер. – Подал ряд новых заявок на изобретения. Изготовил макет своего «стирлинга». Сделал четыре образца принципиально нового ГВВ: теперь в герметичную камеру можно вводить не только вращение, но и любые другие движения – и на этой основе создать новые поршневые машины, мотор-насосы с новыми уникальными свойствами. А ведь это чуть ли не революция в гидравлике, в пневматике!

В качестве примера Мухин приводит американский торпедный «стирлинг» барабанного типа и утверждает, что его изобретение позволит сделать кое-что покруче. Он готов предложить и кое-какие революционные решения для ракетных двигателей, да мало ли чего для оборонки? Но делиться секретами с каждым встречным Мухин опять не спешит, чтоб не иметь проблем с «компетентными органами». Поэтому в его длинном списке пока только мирные пункты – те, что на взгляд патриотичного инженера, очень бы пригодились отечественному производству, в том числе его родному, вазовскому.

Не думайте, что тольяттинская автофирма отказалась от услуг Мухина. Когда кризис миновал, работы продолжились. И это был неплохой альянс, выгодный и предпринимателям, и изобретателю. Кажется, удалось даже провести ресурсные испытания герметичного ввода, без которых ни сам ввод, ни двигатель Стирлинга-Мухина не смогут получить допуск на рынок. Но это не предел мечтаний…

Каждому спонсору – свое время

По словам Валерия Александровича, все, что им создано, могло бы принести немалую пользу. Взять хотя бы «экологию», которая дает прикурить всем. Хотим мы этого или нет, но угроза локальных и глобальных катастроф – очень даже высока. Пример – утечка хлора на ВАЗе, о которой сообщалось в прессе. А чем сегодня пытаются сдержать напор агрессивных жидкостей и газов? Единственное, чем вооружены сегодня заводы и трубопроводы – сальниками, печально известными своей «пропускной» способностью. Ладно бы через зазоры утекали только рубли (мало ли их выброшено на ветер?) – а люди-то ради чего страдают? Так вот, по утверждению Мухина, своими изобретениями, основанными на принципах герметичного ввода, он может закрыть любые дыры, в десятки раз уменьшить вероятность аварий: на ТЭЦ, химзаводах, нефте- и газопроводах, в промышленных холодильниках (все знают: утечки фреона – сущий бич озонового слоя земли).

А сколько еще открытий чудных готовит это изобретение. При этом КПД теплонасоса Мухина превышает 100 процентов, и он может это легко доказать. А особо неверующих отослать к официальным авторитетам: по словам Валерия Александровича, с его расчетами согласны даже профессора кафедры «Теплотехника и тепловые двигатели» прославленного Самарского государственного аэрокосмического университета. Того самого, что подарил миру «Прогресс».

– В СГАУ подтверждают: да, это все реально. Потому что там есть люди, которые занимались космической тематикой, в том числе «стирлингами». Мы с ними говорили профессионально, как коллеги, с полуслова понимая друг друга. Те же, кто занимается двигателями внутреннего сгорания, и слушать не хотят, – все еще расстраивается, казалось бы, привыкший ко всему, битый-перебитый изобретатель. Я сам читал заключение именитых самарцев, в котором те выразили готовность вместе с Мухиным участвовать в доведении до ума его теплового насоса. Были бы средства.

Эксперты военно-промышленного комплекса «МАПО» тоже очень высоко оценили мухинские изобретения и прочили им большой экономический эффект. И даже занесли координаты Мухина в банк данных ВПК: до лучших времен.

Но когда они настанут – лучшие? Валерию Александровичу уже за шестьдесят. В его багаже – чемоданы чертежей, заявок, патентов, восторженных отзывов. Его голова под завязку забита знаниями, идеями, ноу-хау. И ему искренне жаль, что никто вокруг не спешит постичь глубинный смысл афоризма Ли Якокки, которого так любят цитировать все кому не лень. Мудрый такой афоризм: «Знания, сосредоточенные в одной голове, принесут больше пользы, чем знания, сосредоточенные в одной комнате». Так вот, это как раз про его голову, которую Мухин готов хоть сейчас положить на священный алтарь технического прогресса. Был бы на это спонсор.

Одержимый, скажете? Но если разобраться, только на них и держится мир.

__________________________
© Сергей Мельник