14 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое метановый двигатель

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Авторы

Калугин К. С. * , Сухов А. В.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия

Аннотация

Рассмотрен исторический процесс становления метана в качестве компонента жидкого ракетного топлива (ЖРТ). На базе физико-химических, энергетических, эксплуатационных, экологических, экономических и некоторых других характеристик метана, керосина, водорода и топлив на их основе выявлены преимущества и недостатки использования метана в качестве горючего для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) в сравнении с другими горючими. Представлен обзор созданных и разрабатываемых метановых ЖРД как отечественных, так и зарубежных фирм.

Ключевые слова

Библиографический список

Коватева Ю.С., Воробьев А.Г., Боровик И.Н., Хохлов А.Н., Казеннов И.С. Жидкостный ракетный двигатель малой тяги на топливе газообразный кислород и газообразный метан // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 3. С. 45-54.

Никулин А.Г. Определение концентрации К-фазы в генераторном газе жидкостного ракетного двигателя методом оптической диагностики // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 4. С. 117-124.

Lux J., Haidn O. Effect of Recess in High-Pressure Liquid Oxygen/Methane Coaxial Injection and Combustion // Journal of Propulsion and Power. 2009. Vol. 25. No. 1, pp. 24-32. DOI: 10.2514/1.37308

Химический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983. – 327 с.

Карелин В.Я., Волшак В.В., Пеншин А.Г. Проблемы экономики использования возобновляющихся источников энергии // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2001. № 11(34). С. 26-28.

Циолковский К.Э. Исследование мировых пространств реактивными приборами (1911-1912 гг.) // Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1962. – 536 с.

Циолковский К.Э. Собрание сочинений. Т. 2. Реактивные летательные аппараты. – М.: Изд-во АН СССР, 1954. – 455 с.

Кондратюк Ю.В. Завоевание межпланетных пространств. – Новосибирск: Издание автора, 1929. – 87 с.

Лей В. Ракеты и полеты в космос. – М.: Воениздат, 1961. – 423 с.

Голованов Я.К. Дорога на космодром. – М.: Детская литература, 1982. – 551 с.

Космонавтика: Энциклопедия. Гл. ред. Глушко В.П. – М.: Советская энциклопедия, 1985. – 528 с.

Глушко В.П. Путь в ракетной технике. Избранные труды. 1924-1946. – М.: Машиностроение, 1976. – 504 с.

Зенгер Е. Техника ракетного полета. – М.: Оборонгиз, 1947. – 300 с.

Колберт М. Использование смесей фтора с кислородом и углеводородных горючих в качестве ЖРТ // Вопросы ракетной техники. 1967. № 4. С. 45-63.

Исследование ЖРД на жидком кислороде и метане в схеме с дожиганием газа // Астронавтика и ракетодинамика. Экспресс-информация. 1988. № 20. С. 7-18.

Братков А.А., Серегин Е.П., Горенков А.Ф. и др. Химмотология ракетных и реактивных топлив. – М.: Химия, 1987. – 304 с.

Болгарский А.В., Щукин В.К. Рабочие процессы в жидкостно-реактивных двигателях. – М.: Гос. изд-во оборонной промышленности, 1953. – 424 с.

Каторгин Б., Клепиков И. Метановые ЖРД НПО «Энергомаш» им. В.П. Глушко // Авиапанорама. 1998. № 4. С. 58-60.

Новиков А.В., Ягодников Д.А., Буркальцев В.А., Лапицкий В.И. Математическая модель и расчет характеристик рабочего процесса в камере сгорания ЖРД малой тяги на компонентах топлива метан-кислород // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. Специальный выпуск «Теория и практика современного ракетного двигателестроения». 2004. С. 8-17.

Шаулов Ю.Х., Легнер М.О. Горение в жидкостных ракетных двигателях. – М.: Оборонгиз, 1961. – 197 с.

Коротеев А.С., Самойлов Л.П. Выбор пути развития маршевых жидкостных ракетных двигателей для перспективных российских средств выведения // Космонавтика и ракетостроение. 1999. № 15. С. 111-119.

Технические условия ТУ021 00480689-96. Газ горючий природный сжиженный. Топливо для ракетной техники. – СПб.: ГИПХ, 1996. – 15 с.

Что такое метановый двигатель

Чего только не рассказывают о природном газе?!

Как правило, мифотворцы апеллируют к одному из базовых инстинктов: чувству самосохранения. Оппоненты либо не очень знают, о чем говорят, либо намеренно искажают факты, чтобы оправдать свое бездействие или противодействие. Вот и достают из нафталина разные «страшилки». И все же, как известно, не бывает дыма без огня. Попробуем же разобраться в том, где правда, а где кривда.

Читать еще:  Вибрация двигателя гранд старекс от чего может быть

Потеря мощности

Один из самых расхожих мифов – утверждение о том, что автомобиль переведенный на природный газ теряет почти до 20% мощности. Это соответствует действительности лишь отчасти. Мощность теряли на ранних этапах массовой метанизации транспорта – в 70-х – 90-х годах.
Тогда заводской выпуск газовых автомобилей был ограничен и основу парка газобаллонных автомобилей составляли переоборудованные машины (converted vehicles); системы управления работой двигателя основывались на механических системах; автозаводы несли ответственность только за автомобили, а за газовую аппаратуру отвечали компании поставщики; отсутствовала система квалифицированного обслуживания газовой техники.

В этих условиях мелкие фирмы, осуществлявшие переоборудование в частных гаражных боксах (иногда практически на улице), проявляли «чудеса» инженерной мысли, только бы продать клиенту свою услугу и скорее расстаться с ним. Они часто подгоняли газобаллонное оборудование (кстати, и для пропана, и для метана) под конкретный двигатель и машину без документации, гарантий и запасных частей.
Понятно, что в таких условиях ухудшение характеристик двигателя было не избежать. При это часто страдали не только механические, но и экологические показатели.
С внедрением электронных систем управления и началом массового заводского производства (original equipment manufacturing) газобаллонных машин эти «детские болезни» прошли. Сегодня практически невозможно отличить бензиновую или дизельную модель автомобиля от его газовой версии. Те же мощность, динамика, грузоподъёмность и, пассажировместимость.

Короткий пробег на одну заправку

Этот недостаток также был присущ машинам на природном газе десятки лет тому назад. Главным образом это касалось легковых машин. На них было сложно разместить достаточное количество баллонов, чтобы проехать на метане достаточно длинный путь. В 50-литровый баллон под давлением 200 атмосфер входит от 10 до 12 м 3 природного газа. При расходе двигателя в 7 – 10 литров нефтяного топлива на 100 км переоборудованная машина могла пройти 150 – 200 километров.

На грузовых автомобилях и автобусах можно было установить больше баллонов. Но, поскольку расход топлива также был выше чем у легковой технике, пробег на одну заправку также составлял 200 – 300 километров. Отсюда становится ясно, почему, например в СССР, шаг строительства АГНКС составлял примерно 200 километров.
Современные легковые автомобили с интегрированными в основной корпус баллонами для КПГ и расходом топлива 5 – 6 л/100 км проезжают на метане до 450 километров. А с учетом запаса бензина, который есть практически на всех моделях, общий пробег на одну заправку топливом (метан + бензин) может составлять 900 – 1000 километров. Грузовики и автобусы, оснащенные баллонными кассетами, могут пройти между заправками газом от 400 до 1000 км.

Долгая заправка

Для заправки компримированным природным газом легковых автомобилей применяются пистолеты типа NGV1. Для повышения скорости заправки тяжелой техники применяются пистолеты NGV2 с увеличенным проходным сечением.
Современное газозаправочное оборудование позволяет произвести заправку легкового автомобиля, автобуса или грузовика компримированным природным газом практически за то же время, что и их аналоги бензином или дизельным топливом. Так для заправки магистрального тягача на дизельном топливе требуется 10 минут. Ровно столько же времени нужно, чтобы заправиться компримированным или сжиженным природным газом.
Проблемы со временем заправки на АГНКС возникают тогда, когда приходится заправлять автомобили большой грузоподъемности через пистолеты для легковой техники.

Бомба в машине

Иногда можно слышать, что баллон с газом — это «бомба в машине». То, что метан является пожаро- и взрывоопасным газом – не секрет. Он требует уважительного отношения и квалифицированного обращения. Хотя и крайне редко, намного реже, чем с машинами на пропане или бензине, инциденты c автомобилями на природном газе случаются.
Поджечь природный газ не очень просто. Для этого нужно, чтобы его концентрация в воздухе составляла от 5 до 15%. Кроме того, у него самая высокая температура самовоспламенения: 540 о С. Сравнение природного газа по этим показателям с пропаном, бензином и соляркой показывает, что он – самый безопасный вид моторного топлива.
Метан легче воздуха и при утечке быстро растворяется в воздухе. А пропан – тяжелее и стремится вниз, к земле. Он может заполнять технологические колодцы, сервисные ямы в гаражах и образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. Достаточно одной искры, чтобы произошел взрыв.

Читать еще:  Polo sedan неровная работа двигателя

Как известно, автомобильные баллоны для КПГ сами по себе очень прочные. О том, как их испытывают, можно прочитать в разделе, посвященном баллонам. А в этом разделе нужно отметить, что, например, на легковом автомобиле баллоны устанавливаются в статистически наименее уязвимых местах автомобиля. Эти данные подготовлены аналитиками компании BMW и не вызывают сомнений. Интегрированные в корпус автомобиля баллоны намного более безопасны, чем баки для бензина или дизельного топлива, или баллоны для пропана.
Известны случаи, когда после серьезной аварии или пожара автомобильные баллоны, заправленные газом, оставались невредимы. Срабатывала система безопасности (клапан с разрывной мембраной – срабатывает при резком скачке давления и клапан с плавкой вставкой – срабатывает при повышении температуры) и природный газ стравливался в атмосферу.

Почему Лондон?

Итак, масло для двигателей, работающих на природном газе. Когда нас пригласили на презентацию этого продукта в Лондон, возник вопрос: а почему туда?

Ответ оказался прос­тым. Новое масло – детище ExxonMobil. Компания производит смазочные материалы для коммерческого транспорта почти 90 лет и разрабатывает синтетические смазочные материалы более 30 лет.

Вот, например, масло Mobil Delvac 1TM. Оно отвечает требованиям автомобильных «грандов». А зачастую и превосходит их. Недаром ряд ведущих производителей мощных дизелей выбрали это масло для конвейерной и сервисной заливки.

Так вот, Лондон. Как известно, здесь находится знаменитая «конюшня» McLaren Mercedes. А смазочные материалы компании ExxonMobil используются для грузового автопарка команды. Если конкретно, то масло Mobil Delvac 1™ LE 5W-30 заливают в огромные дизели Mercedes-Benz Actros, а масло Mobilube 1 SHC™ 75W-90 – в трансмиссию и задние мосты этих автомобилей.

Во время Гран-при 2013 года компания ExxonMobil и команда McLaren Mercedes объединились и провели соревнования среди водителей, перевозивших по дорогам Европы автомобили и оборудование для проведения этапов Формулы 1. Водителям начислялись очки, а смазочные материалы прошли еще один суровый тест в реальных дорожных условиях.

Таким образом, известного разработчика смазочных материалов и гонщиков связывают добрые партнерские отношения. И мы решили: хорошо, едем! Хоть и хлопотное это дело – Лондон, окунуться в атмосферу творческого профессионального сотрудничества, безусловно, стоило.

Влияние на экологию

Что касается влияния на экологические аспекты, то метан, безусловно, самый чистый вид топлива из всех, которые сегодня используются. При этом оно готово к использованию в любой момент — его не надо очищать и перерабатывать, как, например, бензин и дизтопливо.

Кроме того, в метане нет ядовитых примесей, таких как соединения серы, свинца, вредных углеводородов. В результате его использования уровень выделения продуктов горения очень и очень низкий, особенно если используется качественное ГБО, а двигатель предварительно откалиброван.

Это связано с тем, что соотношение между водородом и углеродом в метане определяет значительно меньший уровень выбросов по сравнению с бензином и дизелем — разница составляет 20%. Их уровень в полной мере соответствует законодательству ведущих стран мира, в том числе тех, которые заботятся об экологии на своей территории.

Так что можете смело переходить на использование метана и достигать сразу трех целей:

  • экономить денежные средства за счет более экономного расходования газа и его более низкой цены;
  • заботиться о состоянии окружающей среды, сокращая выхлопы в атмосферу;
  • сохранять в порядке свое авто за счет бережного отношения топлива к деталям двигателя.

См. сравнение пропана и метана

Сертифицированный мультибрендовый центр по установке, обслуживанию и ремонту газового оборудования:

Пропан

Пропан — это также углеродный газ, который является побочным продуктом при добыче нефти, также может выделять при крекинге нефти, может выделять из природного газа (да если честно полно, откуда его можно выделять, сейчас даже есть синтез-газ, он также похож на пропан и его производные). Также не имеет запаха, прозрачен и безвреден для человека. В него также добавляются одоранты, чтобы при утечках вы его могли почувствовать. Химическая формула – C3H8.

Иногда на заправках мы может видеть такую надпись «пропан – бутан», ПОЧЕМУ?

Бутан – это также углеродный газ, который выделяется при схожих условиях.

Сейчас я не буду лезть в дебри скажу только так — смешивают их только для того чтобы добиться нужного октанового числа. Причем в различные время года составы могут меняться – так зимой больше пропана, а вот летом бутана. Не будем забивать голову.

Читать еще:  Вентилятор двигателя своими руками

Он хранится в баллонах в автомобиле, в сжиженном виде, то есть он жидкий, а не газообразный, «плюхается» в баллоне. Также большим преимуществом является, то что рабочее давление у него всего 12 – 15 атмосфер. Таким образом, для него нужны емкости из более легкого металла, стенки намного тоньше. ДА вообще сейчас делают емкости, которые помещаются в углубление от запаски, круглые – то есть вы ничего не теряете из объема своего багажника (минус только запаска в гараже остается).

Но если хотите кататься и с запаской и с баллоном, тогда вам просто нужно установить небольшой резервуар в багажник. Именно не большой и не тяжелый, не то что у метана.

НА среднестатистическом оборудовании при полной заправке можно проехать около 650 – 850 километров, что в несколько раз, больше чем у оппонента.

Расход на пропане, примерно 11 – 13 литров на 100 км, я беру среднестатистический автомобиль, двигатель 1,6 литра. НА 4 поколении, запомните эти слова.

Оборудование стоит намного дешевле, да и поставить могут все и вся, практически 95% газовых контор «заточены» именно на пропан.

Также большим плюсом, является то что — заправиться можно во многих точках по городу, даже не буду считать, сколько у нас – но очень много, практически на каждой заправке (известного нефтяного бренда).

Потеря мощности двигателя здесь ниже, около 5 – 10%, все из-за технологичности оборудования! Это очень важно, про это чуть ниже. Сейчас же про плюсы и минусы.

Плюсы:

  • Дешевое оборудование
  • Очень много компаний, которые обслуживают и устанавливают
  • Низкое давление
  • Хранится в сжиженном виде
  • Легкое и компактное оборудование, можно установить в гнездо для запаски
  • Больший пробег
  • Меньшая потеря мощности около 5 – 10%

Как видите выигрыш почти по всем параметрам, но это еще не все, пока перечислим минусы

Минусы:

  • Топливо немного дороже, порядка 3 рублей литр, сейчас если не ошибаюсь, стоит около 17 рублей (против 14 метан)
  • Более взрывоопасен, чем метан. При повреждении баллона не так быстро испаряется в атмосферу как оппонент. То есть нужно чаще следить за оборудованием.

Что и говорить ребята, пропан это самый выгодный на сегодняшний день вид газомоторного топлива. Пусть стоит чуть дороже, но плюсов просто огромное количество, да банально метаться по городу не нужно в поисках заправки! НУ и наверное последний гвоздь в крышку гроба метана, читаем ниже.

Второе питание

При установке ГБО расставаться навсегда с традиционным бензиновым «питанием» не придется – газобаллонное оборудование ставится параллельно штатной системе. Никаких глобальных технических переделок не потребуется – появятся только баллон и заправочный вентиль в багажном отделении, а в салоне будут установлены переключатель «газ-бензин» и датчик расхода топлива. Также, в зависимости от оборудования, такое переключение может быть реализовано автоматическим способом.

Цены на метановое ГБО низкими никогда не были, поскольку само оборудование является высокотехнологичным и достаточно высоким по себестоимости, а спрос на такое оснащение, позволяющее использовать недорогое топливо с неизменно стандартным качеством, также постоянно растет. Но сейчас есть возможность за установку метанового оборудования заплатить значительно меньше среднерыночной стоимости!

Компания «МИР ГБО» поможет Вам разобраться во всех тонкостях установки метана на дизель. Квалифицированные сотрудники сервиса — это опытные специалисты, главная цель которых предоставить для Вас максимально качественную услугу. Мы всегда ищем подход к клиенту, чтобы каждый человек, который воспользовался нашими услугами, оставался доволен.

Компания «МИР ГБО» может предложить свои услуги, установить ГБО на дизель по доступной цене. По всем интересующим вопросам Вы можете обратиться к нам лично, через сайт или по телефону горячей линии. Мы с удовольствием предоставим для Вас услуги перехода как с дизеля на метан, так и с бензина на метан.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector