Почти «перпетуум-мобиле»?

Псковские учёные изобрели «двигатель будущего», который пригодится и в юрте, и на лунной станции

Учёные Псковского государственного университета Юрий Лукьянов и Игорь Плохов получили государственный патент на созданную ими «машину будущего» – так этот двигатель уже называют многие эксперты. А ведь конструкторам все годы работы над своим изобретением приходилось преодолевать сопротивление скептиков, не верящих, что такой агрегат вообще возможно создать.

Диапазон его использования чрезвычайно широк: от банального генератора, который будет способен вырабатывать электричество в отдалённых посёлках или на полярных станциях, до перспективы его работы на Луне. Кстати, исследования, выполненные американским ведомством NASA, подтвердили реальную возможность применения машин такого класса при создании бескислородных систем для орбитальных космических станций. При этом срок окупаемости генератора всего один год, а себестоимость одного кВт/часа – в пределах... одной копейки. А ещё двигатель можно, например, использовать при создании экономичного электромобиля, позволив решить проблему постоянной зарядки аккумуляторов и его независимости от розетки в 220 вольт.

А ведь скептиков вокруг учёных было хоть отбавляй. Приученное к техническим стереотипам сознание вообще отказывалось верить в то, что можно создать двигатель, который будет способен работать без доступа кислорода в автономном режиме и, по сути дела, неограниченное время. Трудно переоценить и народнохозяйственное значение этого изобретения. Так, по словам доктора технических наук Игоря Плохова, сейчас уже ведётся разработка принципиально нового способа (без глушения скважины) добычи нефти. При этом в основу его положен именно разработанный в Пскове роторно-лопастной двигатель. Так в чём же суть изобретения?

– Спасибо Роберту Стирлингу! – улыбается Юрий Лукьянов.

Двести лет назад, когда о двигателе внутреннего сгорания понятия никто не имел, а паровоз был самой распространённой машиной, шотландский пастор Роберт Стирлинг задался вопросом: а что будет, если энергию подводить извне, нагревая лишь головку цилиндра? Так, собственно, и родился новый принцип работы двигателя.

– Представьте себе закрытую поршневую систему, внутри которой, допустим, углекислый газ. Он находится под давлением 50 атмосфер. Если нагреть сам цилиндр хотя бы на несколько градусов, то давление немедленно вырастет, и поршень начнёт двигаться, – продолжает мысль своего коллеги доктор технических наук Игорь Плохов. – Обратите внимание: для того чтобы система начала работать, нужна элементарная разница температур. И хватит всего нескольких градусов!

Вот только на основе придуманного Стирлингом принципа за два века так и не удалось создать эффективный работающий аппарат. Полученный сейчас псковичами патент означает, что свершилось – разработанная ими модель будет действовать именно так.

Создание машины, которая бы смогла на самом деле заработать, заняло несколько лет. А до этого нужно было создать математическую модель и с помощью методов компьютерного моделирования доказать, что она сможет работать. Однако, как говорится, терпение и труд всё перетрут, и сейчас творческий коллектив, куда входят программисты, инженеры и математики, работает над созданием двух экспериментальных образцов – на 10 кВт и 300 кВт. Ну а патент – это, как пояснил корреспонденту «НВ» Игорь Плохов, подтверждение того, что они на правильном пути.

– Если быть совсем точным, то правообладателем самого патента является университет. И это вполне справедливо, потому что на его производственной и научной базе были сделаны наши открытия. Официальное подтверждение нашей работы, во-первых, закрепляет наш, псковский приоритет в этой области. И, во-вторых, позволяет вступить в права интеллектуальной собственности. Это значит, что если кто-то заинтересуется машиной, то должен будет выкупить право на её использование – такова общемировая практика, – комментирует последнее событие Игорь Владимирович.

И при этом добавляет, что в связи с последними разработками в области нефтяной сферы количество изобретений может возрасти. Во всяком случае, сейчас этот творческий тандем уже подал заявки сразу на несколько патентов. Учитывая то, что сам Игорь Плохов является автором 25 изобретений, то у его коллег по вузу нет сомнений, что и их новые открытия будут признаны официально.

прямая речь

Сергей Вертешев, президент ПсковГУ:

– Создание нашими коллегами реального двигателя Стирлинга – это безусловный успех.

Скажу прямо: когда они только начинали, то надежда на успех была неочевидная. Слишком много было безуспешных попыток в прошлом реализовать сам принцип, найти ему достойное техническое воплощение. Однако у наших коллег всё получилось. Особо отмечу, что это заслуга не только научного руководителя проекта, доктора технических наук Игоря Плохова, главного конструктора Юрия Лукьянова, но и всей творческой группы. Поэтому сказать, что мы рады, пожалуй, ничего не сказать… Такие открытия делают честь любому учебному заведению.

Роберт Стирлинг (Robert Stirling) – английский конструктор. Священник из Шотландии, проводивший опыты с тепловыми машинами. В 1816 г. им был построен первый тепловой двигатель. В 1818 г. Стирлинг получил на него патент. Двигатель Стирлинга считается одним из перспективных конкурентов поршневых двигателей внутреннего сгорания. Он способен работать практически от любого источника тепла, в том числе от тепловых аккумуляторов.

тем временем…

Двигатель, который работает без подшипников… разве это возможно? На этот вопрос уверенным «да» отвечает Сергей Логинов, заместитель декана электромеханического факультета по научной работе Псковского государственного университета.

Кому-то тема исследования Сергея покажется скучной и лишённой флёра таинственности. Но для человека, который знает, что такое трубопровод и какие мощности необходимо задействовать, чтобы перекачивать по нему нефть или газ бесперебойно в огромных количествах и, что самое главное, без аварий, всё, что придумал Сергей, – настоящая сенсация.

Ведь мощные электродвигатели, которые используются на станциях подкачки, должны обладать рядом важных качеств. Прежде всего они должны быть надёжны, потому что скорость вращения роторов достигает порой 100 тысяч оборотов в минуту. Обычные подшипники долго не выдерживают, поэтому ещё в 1960-х годах во всём мире начались поиски альтернативных устройств, способных удерживать ротор в подвешенном состоянии. Не обошла эта проблема стороной и учёных Псковского политехнического института, где под руководством доктора технических наук, профессора Юрия Журавлёва тоже начались опыты по созданию активных магнитных подшипников. Достоинства этой идеи очевидны: повышается надёжность и, как следствие, ресурс работы самой машины. Кроме того, она сможет работать в сфере высоких технологий, где требуется особая чистота всех используемых изделий, а значит, на привычную смазку там рассчитывать нельзя.

В конце прошлого года Сергей защитил диссертацию, математически доказав, что можно построить электродвигатель, в котором вращающийся ротор будет удерживаться в подвешенном состоянии особыми магнитами. Причём главная «фишка» его метода заключается в том, что в качестве магнита Логинов предложил использовать основную часть самой машины – статор. В отечественной научной практике подобное нововведение ещё не встречалось. Почти два десятка профессоров Петербургского политехнического университета внимательно слушали своего молодого коллегу из Пскова и… согласились с его доводами.

Теперь главная задача Сергея и его команды – построить этот двигатель и предложить его тем, кто по-настоящему будет нуждаться в изобретении.