|  | 13 марта 2015 | Космос и Авиация, Энергетика

Двигатель, работающий на замороженном углекислом газе, может снабдить энергией миссии на Марсе

Двигатель на эффекте Лейденфроста


Будущие автоматические и пилотируемые миссии на Марсе могут получать энергию от генераторов, вращаемых двигателями, использующими в качестве топлива замороженный углекислый газ. Опытный образец такого двигателя был изготовлен исследователями из университетов Нортумбрии и Эдинбурга и в основе принципа его работы лежит достаточно известный эффект Лейденфроста. Предполагается, что на Марсе такие двигатели будут использовать имеющиеся там залежи замороженного углекислого газа, так называемого сухого льда, что позволит избавиться от потребности доставлять на Марс дополнительное топливо.

Эффект Лейденфроста, использующийся в работе двигателя, заключается в том, когда жидкость контактирует с поверхностью, нагретой гораздо выше точки кипения этой жидкости, между поверхностью и жидкостью возникает прослойка газа или пара, которая выполняет роль теплового изолятора, не давая всей жидкости моментально испариться. Эта прослойка также приподнимает и удерживает капли жидкости над поверхностью, позволяя им перемещаться в произвольном направлении.

Примером эффекта Лейденфроста являются капли воды, упавшие на дно разогретой сковородки, которые "шипя и плюясь" катаются по поверхности, пока не испаряются полностью. Но если горячая поверхность имеет выступы и впадины, движение капель упорядочивается и это можно использовать в своих целях.

В созданном двигателе в роли горячей сковородки использовалась подогреваемая алюминиевая поверхность, на которую помещался диск из сухого льда, плавающий на подушке испарившегося углекислого газа. На поверхности алюминия, которая имела немного коническую форму, выгравированы канавки особой формы, расходящиеся от центра к краям по спирали, создавая своего рода турбину. За счет этого сухой лед, попадая под влияние эффекта Лейденфроста, начинал вращаться по кругу.

Вокруг вращающегося куска сухого льда была расположена достаточно сложная система из постоянных магнитов и катушек, которая превратила все это в электрический генератор, вырабатывающий переменный электрический ток. И это является первым разом, когда эффект Лейденфроста использовался для получения энергии любого вида.

Исследователи полагают, что изобилие замороженного углекислого газа и его обилие в атмосфере Марса делают такой тип двигателя весьма многообещающим с точки зрения снабжения энергией различных установок и устройств, используемых в автоматических и пилотируемых исследовательских миссиях. И особенно привлекательной эта технология выглядит для длительных миссий и процесса колонизации, в которых необходимо максимально использовать все доступные для этого ресурсы местного происхождения.





Ключевые слова:
Двигатель, Эффект, Лейденфроста, Жидкость, Поверхность, Газ, Углекислый, Движение, Генератор, Энергия, Марс, Миссия

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Создана батарея, вырабатывающая электричество при помощи воздуха и углекисл ...
  • Машины-монстры - огромная стена из вентиляторов, превращающая углекислый га ...
  • Элон Маск предлагает начать процесс терраформирования Марса с термоядерной ...
  • Материалы с водоотталкивающей нано-поверхностью позволяют жидкости кипеть б ...
  • «Синтетические деревья» помогут очистить атмосферу от углекислого газа.




  • 13 марта 2015 07:19
    #1 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    Ничего не понимаю.
    Судя по статье, надо разогреть лед, чтобы он начал двигаться, и энергии от этого движения будет получено больше, чем потрачено на разогрев льда?
        
    13 марта 2015 13:16
    #2 Написал: Strain

    Публикаций: 0
    Комментариев: 85
    zlat, Разогревать не обязательно. Точка кипения углекислого гада -56*С. Думаю если взять нечто с температурой даже 0*С это подойдет под принцип "нагретой гораздо выше точки кипения этой жидкости".

    Но почему то мне кажется что КПД солнечной батареи будут во много раз выше. Не понятно только что мешает сделать паровую турбину в которой рабочим веществом будет тот же замороженный углекислый газ который по мере разморозки и расширения будет и крутить лопасти. Как по мне тут КПД будет по выше.
        
    13 марта 2015 17:29
    #3 Написал: Stenly76

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Strain,
    "средняя температура составляет ~210 K (63 °C)", "суточный температурный диапазон от 89 до 31 °C"

    так-что бОльшую часть суток греть придется.
        
    15 марта 2015 10:50
    #4 Написал: ARMINS

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Я вообще не понимаю чего они замарачиваются над этим вопросом. Уже сегодня в разработках есть мощные батарее,которые долго работают. Уверен,что лет через 10 будут такие батареи, при которых какой-нибудь марсоход будет работать всю свою миссию на одном заряде
        
    16 марта 2015 05:42
    #5 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    Ага, то есть это преобразование разности температур замершего углекислого газа и подогреваемым солнцем атмосферы в электроэнергию. Сравнится КПД хотя бы с термопарами? Тут кстати, тратится энергия еще на то, чтобы складывать кусочки льда на поверхность этого генератора.
        
    16 марта 2015 10:01
    #6 Написал: Strain

    Публикаций: 0
    Комментариев: 85
    ARMINS, Сомневаюсь. Марсоходы и любые другие космические исследовательские аппараты используют слишком много энергии. Не зря на них установлен мини ядерный реактор.

    А вот если наконец создадут термоядерный реактор с КПД > 0 то мы получим колоссальный рывок во всех областях. Но так как нефтяные монополии не дадут этого сделать ближайшие 20 лет то прорыв увидим уже в старости.
        
    16 марта 2015 20:16
    #7 Написал: ARMINS

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Та оно и без нефтяных монополий реактор ядерного синтеза много лет не удаётся сделать. И нужен ли он? Достаточно хорошенько удешевить стоимость изготовления солнечных панелей и всё будет пучком
        
    17 марта 2015 12:07
    #8 Написал: Strain

    Публикаций: 0
    Комментариев: 85
    ARMINS, Дело не в удешевлении. Даже несмотря на увеличение их эффективности в последние годы КПД остается низким. А что самое важное - они без солнца не работают.
        
    17 марта 2015 16:23
    #9 Написал: yg2005

    Публикаций: 0
    Комментариев: 104
    Вот именно, откуда будет браться энергия на подогрев "сковородки"?
        
    17 марта 2015 20:04
    #10 Написал: ARMINS

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    Та я не о солнечных панелях условного марсохода. Это я о ненужности технологий ядерного синтеза и нефтеуглеродов. Каждый год стоимость солнечной энергии уменьшается. А значит сами понимаете рентабельность и целесобразность нефтеуглеродов в будущем. А поводу темы статьи, то проблемы вообще не вижу. Когда на Марс будут регулярно отправлять пилотируемые миссии, то на тот момент достаточно будет просто брать з собой "батарейки". Они уже скоро будут держать в себе огроные запасы электричества. А по размерам ну как чемодан
        
    6 мая 2017 23:34
    #11 Написал: carcoon

    Публикаций: 0
    Комментариев: 16
    Можно ещё сделать двигатель на разнице температуры днём и ночью если расширяемый от тепла и сужаемый от холода материал соединить с валом генератора. Можно также сделать инерционный генератор который разгоняется кратковременным разрядом и работает несколько минут за это время заряжая ионистор.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.