Двигатель Стирлинга и огурцы

Челябинские школьники удивили своими изобретениями

За свои достижения они получили путевки на российский научный семинар-школу «Академия юных». Она проходила в курортном городе Гагры в рамках национальной научно- исследовательской подготовки «Научные кадры будущего».

Открытие священника

Что такое ДВС — двигатель внутреннего сгорания — знает хоть в малейшей степени каждый. Понятно, как говорится, и ежу, что его принцип действия основан на термодинамическом цикле Карно. Но ДВС — ДВСу рознь! Есть еще двигатель внешнего сгорания, где в рабочем цилиндре ничего не горит — не взрывается, а тепло к герметически запакованному в нем рабочему телу (чаще всего это газ либо обыкновенная вода) подается извне! Он действует по термодинамическому циклу совершенно иному от привычного всем цикла Карно.

Что любопытно, совершенно безразлично в этом процессе — каков источник тепла: ядерная реакция, кусок сгоревшего угля, куча утилизируемого мусора, брикет сухого кизяка и даже… тепло руки человека! Любая, даже самая крошечная разница температур — способна стать источником для работы ДВС — «Двигателя великого Стирлинга», так для себя я расшифровал эту аббревиатуру. Все гениальное просто, хотя простота эта требует колоссального напряжения ума и интуиции первооткрывателя. Еще и везение не помешает! Вот вам и опальный священник из Шотландии, Роберт Стирлинг, расстрига, совершивший технологическую революцию (английский патент № 4081 от 27 сентября 1816 года), открывший принципиально иной тип ДВС.

Герой этих строк, челябинский школьник из политехнического (девятиклассник — теперь он в десятом) лицея № 97 Иван Постников, как раз и удивил столичную академическую профессуру действующими моделями двигателей Стирлинга своей собственной конструкции. Причем не просто удивил, вот, мол, какой «Левша» с Урала в столицу прибыл, но и общался по части ДВС с корифеями двигателестроения вполне на равных!

— Двигатель Стирлинга работает весьма эффективно, с высоким КПД при любых разницах температур, — говорит Иван Постников. — В природе можно использовать естественные перепады температур: земля — воздух, вода — воздух, может быть, даже далекие небесные светила будут использоваться как источник энергии для работы двигателя Стирлинга.

По законам термодинамики

В далеком космосе экологически абсолютно безопасные двигатели Стирлинга конкурентов не имеют вовсе! Бесшумные, с высоким КПД, особых источников тепла не требующие, к качеству и типу горючего безразличные, единственное условие — некоторый перепад температур, иначе законы термодинамики не позволят получать энергию из «ничего». Кстати, в Интернете прошла информация, что под­водные лодки стран Скандинавии уже снабжены бесшумными двигательными силовыми и подобными установкам по принципу их работы в термодинамическом цикле Стирлинга. Похожие субмарины на бесшумных двигателях Стирлинга уже есть в составе ВМС США, Великобритании, Кореи, Китая… На флоте же России субмарин с подобным двигателем, черпающим энергию для движения из разницы температур между глубинными слоями мирового океана, нет ни одной!

Про сверхактуальную работу Ивана можно сказать еще следующее: за короткое время он изготовил две действующие модели двигателей Стирлинга различных типов — бета и гамма типов. Первый при разнице температур в 180 градусов выдавал мощность в четыре Ватта при КПД в шесть процентов, а второй получился более удачным. Гамма — тип двигателя на разнице температур 60 градусов работал с мощностью в 24 ватта при КПД около двадцати процентов. Лиха беда — начало! Еще одна деталь — поиски школьника в области ДВС Стирлинга имеют прямой выход на конструкцию тепловых насосов, можно сказать, что они «близнецы-братья» с точки зрения законов термодинамики! А тепловые насосы качают энергию из окружающего пространства идеальнейшим образом без малейшей нагрузки на экологию и вдобавок из естественных возобновляемых самой матушкой- природой источников.

Еще один нюанс, двигатели Стирлинга, которые работают в паре с обычным ДВС либо электродвигателем, могут достигать совершенно невероятного уровня их КПД, например в городском транспорте, и все это без какой-либо дополнительной нагрузки на окружающую среду. Фактически получается, что челябинский школьник в одиночку совершает исследования и изобретения уровня солидного НИИ! Его научный руководитель — преподаватель физики высшей категории политехнического лицея № 97 Дина Михайловна Михайлова. Честь ей и хвала за такого ученика, поразившего московскую профессуру! Все награды Ивана Постникова перечислить просто невозможно, главное, что он занял прочное место в лидерах России среди изобретателей в рамках международных и региональных форумов «Шаг в будущее». Кроме того, он еще и кандидат в мастера спорта по шахматам и не только, еще и по хоккею, играет в числе второй пятерки молодежной сборной команды «Сигнал». Короче говоря, никакой он не «ботаник».

Глобус за гидропонику

Другой мой собеседник школьник-изобретатель Роман Тестов, закончивший девятый класс гимназии № 23 имени Луценко в Челябинске, завоевал международный Гран-при «Хрустальный Глобус» за научно-исследовательскую работу «Методы беспочвенного выращивания растений. Гидропоника». Почвы для выращивания в разработке Романа не требуется вовсе, специально подобранный химический раствор снабжает растения всем необходимым.

Огурцы, а именно их выбрал юный изобретатель для своего многолетнего эксперимента, в его квартире — лаборатории побивают все рекорды. Как в скорости роста, так и в урожайности. Но может возникнуть закономерный вопрос: неужто в России земельки стало так мало и уже необходимо всем нам задумываться уже о выращивании высоких урожаев без самой малейшей толики природной землицы!? Роман, получивший вполне впечатляющие ответы на эти вопросы в ходе многолетних экспериментов на огурцах у себя дома, стал своего рода Мичуриным семейного масштаба.

Теперь еще и «Хрустальный Глобус» за эти многолетние разработки, как знак международного признания находок в науке самородка из Челябинска. Сама установка Романа до
изумления проста, а значит, надежна. Для примера несколько цифр, в одних и тех же световых и температурных условиях почвенные традиционные семена огурцов на шестой день после высева давали ростки в шесть сантиметров, а опытные гидропонные аж до 25 сантиметров!

Но не следует думать, что все эти «научные огурцы» шли прямым ходом на семейный стол. Ничуть не бывало! Каждый огурчик с домашней гидропоннной «грядки» шел не в тарелки, а на священный алтарь науки. Роман их высушивал и проводил многие другие биотехнологические манипуляции, чтобы точно определить сухую массу своего урожая, его влагонасыщенность и в конечном итоге полезность такого огурца — спринтера, выросшего безо всякой почвы.

Эти исследования весьма перспективны не только для космических полетов, где без помощи гидропоники никак не обойтись. Они необходимы каждому, кто собрался завести круглогодичный огородик у себя на кухне.

фото автора