Первый успешный и последний

В детстве у меня было много отличных возможностей познакомиться с паровозами, в том числе в действии. С тех пор паровая машина у меня в голове ассоциируется как с чем-то очень тяжелым и прожорливым. А тут пар! На самолёте! Снимаю шляпу...

Но всё-таки занудный бес во мне говорит, что топливо, сгорая напрямую в цилиндре (ДВС или дизель), производит гораздо больше работы, чем при посредничестве пара. КПД мотора — решающий фактор.

Artifex › Вот в этом и дело! Самолет!
А с вашим занудным бесом не поспоришь! Формула Карно и все такое...
КПД (весьма грубо без учета механических потерь): пар (в нашем случае) — до 25%, бензин — до 30% (!), дизель — до 50%.
Тут нагляднее и с картинками. Потом, братья напирали на бесшумности, доступности топлива (почти все, что льется и горит) и не было потери мощности двигателя из-за разрежения воздуха с высотой. В сравнении с обычным ДВС даже появлялось преимущество в мощности из-за.

Artifex › И потом:
Керосиновый мотор на «Марсе» никак не хотел вертеться.
— Был бы ты паровой машиной,-- рассуждал Пухов, сидя одиноко в трюме судна,-- я б тебя сразу замордовал! А то подлецом каким-то выдумана: ишь провода какие-то, меляшки... путаная вещь!
Платонов А. «Сокровенный человек», 1927

Поясните мне, гуманитарию: может ли он летать на твердом топливе. Хотя бы теоретически.
Или на жидком, но альтернативном: растительном масле, например (на котором дизель может работать, как известно).
Заранее мерси.

Maiklnever › На твёрдом топливе, это на угле? Топка, кочегар?

Yellow Sky › Нет, известны же со времён Холодной войны твердотопливные ракеты проклятых американских милитаристов.

Indian › Это понятно, но тут же речь о паровом двигателе, двигателе внешнего сгорания, всё равно ведь надо это топливо в топку как-то доставлять.

Yellow Sky › А это идея. Экипаж: пилот, штурман, стрелок-радист, кочегар.

Maiklnever › На всем, что хорошо горит при более-менее атмосферном давлении. Но жидком. В дизелях горит практически все, т.к. рабочее давление там обильное.
Дрова слабее килоджоулями. Их много надо. Не взлетит. Спирт лучше. Или, опять-же, керосин.

Enom › Спирт лучше, конечно — это вне всяких сомнений.

Maiklnever › Теоретически может. Это ДВС, вопрос только в топливе и рабочем теле. А соответственно, в целесообразности.
Аналогия — вы можете при современных технологиях сделать сверхэкономичный паровой автомобиль. Расход топлива будет, реально 2 тире 20 литров бензина-керосина-спирта-отработки-альтернативы на 1000 (тысячу) км.
+ расход рабочего тела, тонн 5-10 дистиллированной воды.

Rem › Минуточку, ДВС — это что значит? Двигатель внешнего сгорания? Или на этом самолёте горелкой воду не кипятят?

Yellow Sky › ДНС. Опять спасибо за поправку.

Rem › Вообще не то сейчас сказал. Двигатель Внешнего Сгорания.

Rem › Да я сам запутался, уж больно сложные там по ссылке чертежи.

Yellow Sky › Прозит!

Maiklnever › Попробую прояснить всё вышесказанное. Да, сугубо в теории подобный двигатель может работать от любого подручного источника тепла. Первые упомянутые мною серии паровозов для подачи топлива, каменного угля, в топку комплектовались специальным персоналом — двумя дюжими кочегарами, которые посменно кидали уголь лопатой. На поздних модификациях паровоза придумали специальный шнек, как в мясорубке, который подавал уголёк автоматически. Но всё равно без кочегара было не обойтись. Очень уж капризная штука. Были еще специальные модификации паровозов — маневровые. Те работали от бочки с мазутом, без угля. Вот им уже кочегар был не нужен, но и на большие расстояния они ходить были не предназначены. КПД паровой машины и так маленький, а наличие лишнего веса в виде кочегаров, цистерн с мазутом, бункеров с углем пожирает полезную её работу. Наземный (и водный) транспорт худо-бедно может мириться с лишним весом двигателя, но не воздушный.

В схему двигателя по ссылке введен специальный компрессор, в потоке воздуха из которого и сгорает топливо — мазут. Иначе его не поджечь. Компрессор сам пожирает и так небольшую полезную мощность двигателя. То, что на полезную работу по вращению винта самолёта остаётся достаточное количество лошадиных сил мотора скорее чудо, чем закономерность. Совсем не зря этот самолёт является низкоскоростным бипланом (сдвоенное низконагруженное крыло).

Резюме. На угле он не полетит по причине большого веса системы его подачи в топку. Для растительного масла, на мой взгляд, потребуется еще более мощный (и тяжелый) компрессор. Не взлетит, впрочем, расчёты мне делать лень. Разве что речь идет не о подсолнечном масле, а о чём-то венерианском, что росло гораздо ближе к солнцу, и имеет бОльшую теплотворную способность. По способности извлекать тепло из сгорания одного грамма спирт гораздо лучше и того, и другого, но и цена у него ого-го. Увы, компактных источников тепла в природе практически нет. Разве что радиоактивные элементы, но и их нужно еще крепко очистить и сконцентрировать.

Artifex › А как насчёт газов — водород, метан? Их много и тепла они дают много.

Yellow Sky › Если у нас есть газ, то и морочиться с паровым двигателем незачем. Двигатель внутреннего сгорания, сгорая в цилиндрах которого газ толкает поршень напрямую, без посредничества воды и пара, даст в два раза больше полезной работы. Двигатели внешнего сгорания, — паровой двигатель и т. н. двигатель Стирлинга, — хороши тем, что могут работать от дров, угля, торфобрикетов и прочих неудобоваримых для ДВС вещей. Но уж очень они громоздкие. Ведь в процессе участвует посредник, в данном случае вода. Надо тащить с собой её запас, а затем охлаждать отработанный пар, для чего у паровой машины есть громоздкий и тяжелый теплообменник-холодильник. Парни по ссылке в посте использовали все известные способы повысить КПД паровой машины: компрессор для топки, двухконтурная поршневая система (два поршня — высокого и низкого давления) и относительно энергоёмкое жидкое топливо. При всем при этом в небо удалось поднять всего лишь лёгкий биплан. Это очень романтично, но практика — жестокий хозяин.

Artifex › Благодарю, доходчиво и познавательно.
Просто я недавно читал еще не вышедший роман одного серьезного автора-фантаста. Там был описан самолет с газогенератором. На дровах. (Нефтепродуктов в той вселенной нет). Я и хотел ему подкинуть идею паролёта из поста. Но все оказалось непросто...

Maiklnever › Отнюдь нет. Пусть ваш знакомый не торопится забраковать эту идею. Я бы прямо сходу предложил такие варианты:
1. Самый простой вариант, если действие происходит на другой планете. Там, например, может быть ниже гравитация, или воздух, на который опираются в полёте крылья самолёта, плотнее. Или в нём кислорода побольше. Или там растут специальные деревья, дающие высокотемпературные дрова.
2. Если действие происходит на Земле, но в будущем, где нефти нет, то ничего не мешает придумать специальные сверхлёгкие и сверхпрочные конструкционные материалы для самолёта будущего. Меньше вес — дольше полёт. Опять же — специальные дрова от особых генномодифицированных деревьев. Вокруг поиска таких дров вообще можно целую сюжетную линию выстроить.
3. Описанный в посте самолёт вполне способен взлететь на дровах. Причём газогенератор совершенно не нужен. Газогенератор — громоздкая штука, добывающая из дров горючий газ, который потом подаётся в карбюратор обычного ДВС. В паровой машине горящие дрова кипятят водичку напрямую, это гораздо более выгодно. Весь вопрос в том, как много дров вы сможете загрузить на лёгкий самолёт. В потоке воздуха от компрессора дрова прогорают очень быстро. Но ничего не помешает вам раскочегарить топку как следует еще на земле, взлететь, набрать высоту, пролететь немного на наличном запасе дров, и спланировать на следующую посадочную площадку, где процедуру повторить. Используя специально сконструированный самолёт как планер, можно улететь довольно далеко.
4. В конце концов, чёрт возьми, реалистичность антуража в современной фантастике вообще, и в русскоязычной в частности вообще не считается приоритетом. А паровая машина, кроме всего прочего, это очень сценично.

В общем, хоронить идею рано.

Artifex › К первому пункту. Атмосферное давление чуть выше чем на Земле. Человеку не сильно дискомфортно, а вода закипит при более низких температурах.

Rem › Между атмосферным давлением и температурой кипения воды зависимость прямая, а не обратная. Для авиации, а уж тем более паровой, пониженное давление выгоднее, чем повышенное.

Yellow Sky › Если не учитывать молекулярную массу кислорода (32) и среднюю воздуха (29). Вообще это всё очень сложно, даже если принимать во внимание только закон Клапейрона-Менделеева. Для особых извращенцев — можно Ван-дер-Ваальса.

Kindzarp › Никаких компромиссов. Наш выбор: закон Майкельсона-Шварца. Только старые традиции, только хардкор.

Indian › Ага! Реакцию между одним молем хрома и двумя авоськами брома никто так и не учёл. Но их ведь как-то получить ещё нужно в чистом виде. Тогда уж проще по гипотезе Дамбаревича использовать аннигиляцию хрома и нихрома с выделением огромного количества кубометров энергии.

Kindzarp › Кстати, в наше время хромовые берцы делали из чистого хрома. А потом нравы упали, и начали только сверху хромировать.

Indian › В наше время их так не называли. Были «гады», «прогары». Позже появилось нечто экспериментальное на фоне афганской войны для сухопутных. Естественно, по аналогии с формой стали «афганки». Я одно время их шил. Много. Брат-1 в таких ходит. С литой подошвой. Подошву лили на итальянском оборудовании. Своего не было.

Enom › Именно. Гады и прогары. Кстати, в разных частях военный жаргон немного, но отличается, как я заметил в своё время.

Indian › И если уж совсем точно, то «хромовыми» (в этом понимании) были только сверхпарадные сапоги офицеров сухопутных частей, да парадные ботинки флота. «Берц», «прогары», «гады» делались из юфти. Собственно, как и ботинок кирзовых сапог (голенище из пропитанной материи — «кирзы»). Вонючее производство, должен вам сказать. Руки ничем не отмыватся. Черные постоянно.

Enom › К Чечне уже появились особо модные берцы — не со складов, понятно, а которые делали частные предприятия. Они были вполне уставные, но с небольшими отличиями, в частности, кожа там была подчас как на дамских сумочках. И ещё были варианты уставных с разной кожей, с разной подошвой — разных моделей, фабрик и годов производства, вероятно.

Indian › Это как с Чернобылем — в те годы можно было увидеть на улицах Киева великое разнообразие униформ. Некоторых я ни до, ни после не видел. Когда пришла беда, со складов взяли все, что было. Включая униформу братского варшавского договора. Про обувь я вообще молчу. В чем тогда ходили! «Фоллаут» и рядом не лежал.

Maiklnever › Почему бы им там, на другой планете, где нет жидких углеводородов, не начать перегонять обильные деревья в метанол. Ничего сложного. Съэкономят на кочегарах.

Enom › Чтобы не усложнять, вместо дров в воздухе гораздо лучше использовать приготовленный заранее древесный уголь. Он легче, удельная теплота сгорания и, соответственно, КПД выше. А двигатель Стирлинга можно собрать из мумиё и щепок.

Kindzarp, Enom › У ваших великолепных вариантов кроме всех их очевидных плюсов есть один неочевидный минус — все они требуют привязки самолёта к какому-либо производству, древесного спирта ли, древесного угля ли и т. д. А у варианта с дровами привязка только лишь к собственному топору. Сел себе в лесу, нарубил сухостоя, полетел дальше. Но это я так, ради побурчать...

Artifex › Вы как-будто в стратегии не играли. Можно доступно объяснить читателю, как снизить вес топлива без формул, перегонки и т.д., просто избавившись от воды в дровах. Во времена Жюля Верна и «Таинственного острова» это прокатывало. Побурчите ещё про ВПП для ЛА в лесу, если это не дирижабль. Все мы прекрасно понимаем, что у гравитации нет сердца, самки такой, но мы ведь рассуждаем про потенциальную книгу, как вы написали. Унобтаниум и аватары не помешали папе Терминатора снять довольно прибыльный фильм.

Artifex › А самолет где изготовлен — тоже в лесу? Это к тому, что производства нет. Или — уже нет?
Я уж и не заикаюсь про Kindzarp > Побурчите ещё про ВПП для ЛА в лесу, если это не дирижабль.

Kindzarp › Чтобы сделать самолёт на дровах легче, в него надо закачать гелия, больше гелия.

Yellow Sky › Злобным голосом: «Нужно больше золота-а». Ещё можно поставить внутрь гравикомпенсаторы, как у Лукьяненко было. Не зная физики мира в воображении автора мы гадаем на ааниховой взвеси.

Maiklnever › Почему бы им там, на другой планете, где нет жидких углеводородов, не начать перегонять обильные деревья в метанол. Ничего сложного. Съэкономят на кочегарах.

Enom › Тут все сложно. Из всего авторского ансамбля (это коллективный проект — несколько историй в сеттинге одного мира) только я догадался сделать транспорт на спирту. У остальных — паровозы и газовые генераторы. Три романа уже написано и никто их переделывать не собирается из-за моего открытия.
Теперь мне надо в своем тексте как-то обосновывать, почему машины-спиртовки не получили распространения. Видимо, из-за особенностей местного воздуха они плохо едут, кашляют и часто ломаются, как-то так...
Но как у меня будут летать самолеты, я теперь знаю благодаря этому посту. Спасибо бложеку друзей!

Maiklnever › А вы видели классный мульт, который принёс Дипнософист? Многие забывают, что увеличивая линейный размер в два раза, объём (и масса, соответственно) увеличивается в восемь раз, как куб от двойки. Пишите, у вас хорошо получается.

Yellow Sky › Вес балонов. Киоск в водопаде нерентабелен...
Но, вообще-то, есть самолеты на сжиженном газе сейчас (экспериментируют). Но они практически себя возят. И двигатели у них обычные. Про водород и метан не слышал. Еще тяжелее оборудование.

Enom › Вот же он, наш отечественный Ту-155. Он даже летал. Но да, обьём топливных баков занимал от трети до половины всего полезного обьёма самолёта.

Я всё жду, кто-нибудь вспомнит про атомолёты?
Обещанные нам советскими фантастами к 2000 году.

Там тоже, по идее, рабочим телом — должен быть пар.

Indian › По современным нормам самолёты нельзя загружать даже стиральным порошком, не говоря уже о плутонии.

Indian › Я о них упоминал в начале поста. Вернее, о книге, где все это было. Названия не помню. Что-то агрессивно-восторженное про атом. Возможно, «энергия атома». Не могу сейчас найти. нет интернета.

Enom › Нашел. Хотя, интернет уменя сейчас на пАру...
Вот.

Enom › Какая хорошая ссылка. Перешёл, и сразу так приятно стало.

Вот что энергия атома делает животворящая.

Indian › Надо же! А у меня — тишь и гладь. Вообще ничего. Страница утверждена для использования в детских садах. Вот что Ad-block животворящий делает!
Но, раз такое дело, сейчас разблокирую и гляну, что там. Заинтриговали.

Enom › Не спешите отключать, я такую ошибку уже сделал.

Kindzarp › Неужели там все так запущено...

Enom › Книги › ДЛЯ ДЕТЕЙ И РОДИТЕЛЕЙ ›

Enom › Да, и это, если там что не так, то не со зла я. Интернет у меня сейчас никакой и не все могу проверить (да, и в голову не приходило, что там такое увлекательное может быть). Ссылку глянул — нормально, рабочая. Выглядит как-то так:

Enom › Как скучно. Включайте как у нас — у нас веселее.