Углерод в двигателях внутреннего сгорания

В условиях ядерной реакции частичного распада азота воздуха, как указано выше, в цилиндре двигателя образуется мелкодисперсный атомарный углерод С¹². Будучи взвешенным в объеме газовой смеси углерод и сам ведет себя как газ, образуя, и это известно из химии, молекулу из двух атомов, соединенных двумя электронами связи. Каждый из двух электронов в виде электрона сопровождения взамен одного структурного электрона находится при электроположительном атоме углерода, компенсируя заряд почти до нуля и обеспечивая химическую инертность. Углерод настолько мелкий, что не забивает ни фильтры, ни каналы двигателя.

Углерод частично вылетает в глушитель – выхлопной коллектор, частично оседает на стенках цилиндров, соскребается маслосъемными кольцами и смывается в масло. Металлические детали двигателя имеют заряд, противоположный заряду углерода – поэтому он откладывается на всех трущихся поверхностях двигателя, заглаживая все шероховатости и компенсируя износ вкладышей, шеек вала, гильз цилиндров и даже сальников. Коэффициент трения графита по графиту на два порядка ниже, чем сталь по стали. Благодаря сухой графитовой смазке двигатель может работать без масла продолжительное время. В принципе смазочное масло в двигателе нужно только для переноски графита.

На стенках цилиндра атомы углерода, связанные электронами между собой и с металлом стенки, образуют прочную массивную систему мелких сферических тел, имеющих большую прочность и твердость – "алмазную пленку". Эта пленка предотвращает износ материала трущихся частей и одновременно является катализатором ядерной и химической реакций. На поверхности углеродного покрытия стенок цилиндра происходит разрушение и последующие реакции не только молекул азота, кислорода и других составляющих веществ воздуха, но и молекул углеводородного топлива, подаваемого в двигатель, на атомы, осколки и даже нуклоны. Поэтому начало реакций значительно облегчается и идет без больших затрат энергии. Именно поэтому при визуальном наблюдении, (например, с помощью "индикатора качества смеси – ИКС"), в цилиндре видна искра электрического разряда на темном фоне объема цилиндра и этот темный цвет сопровождает все четыре такта термодинамического цикла двигателя: свечения и вспышки обычно сопровождающих воспламенение топливо – воздушной смеси, как это происходит при обычном (не ядерном) режиме работы двигателя, не происходит. Все реакции ускоряются, и без катализатора ядерный процесс (по крайней мере при существующей конструкции двигателей без модернизации), как правило не начинается.

Но, начавшись, он сам себя поддерживает, так как катализатор нарабатывается в процессе работы двигателя, и не требуется его пополнение извне.

3. Паровая машина внутреннего сгорания
замкнутого цикла

В предыдущем параграфе изложена наиболее вероятная на сегодняшний день версия рабочего цикла ДВС с азотной реакцией. Однако, ввиду неизученности процесса есть одно маленькое уточнение, из которого можно сделать принципиально важные выводы.

Итак, в ДВС на такте "сжатия" образуется водяной пар, который, вследствие сжатия же, конденсируется на стенках цилиндра, уменьшая объем газопаровой смеси, и обеспечивая беспрепятственный ход поршня вверх до ВМТ. На такте "расширения" при ходе поршня вниз малое давление в цилиндре еще уменьшается до некоторого разрежения – вакуума, что наряду с действием катализатора и ЭМИ обеспечивает азотную реакцию – распад оставшейся части азота, кислорода с образованием водяного пара. Вот в этом месте и будет уточнение.

Дело в том, что визуальное наблюдение за процессом в цилиндре через смотровое стекло (окно) показывает, что искра в цилиндре на электродах свечи зажигания хорошо видна на черном фоне объема смеси в цилиндре. И на всех тактах этот фон сохраняет свой черный цвет. То есть воспламенения и свечения смеси ни в момент электрического разряда, ни в какой другой момент в обычном традиционном понимании не происходит. А происходит "холодная" азотная реакция с образованием . Более того, на такте расширения, когда азота в смеси уже значительно меньше ввиду его распада на предыдущем такте или – вообще нет, а объем цилиндра заполняет (представим так) только . Тогда, по аналогии с азотом и кислородом, при тех же условиях должен произойти распад на атомы кислорода, водорода и электроны связи, которые сразу станут работать как генераторы энергии, производя частичный ФПВР этих атомов, с последующей их рекомбинацией – снова образованием , но уже с дефектом массы. По некоторым данным такой воды с одной заправки хватает на два года работы. А потом ее надо выливать для восстановления в природных условиях.

Таким образом, главное уточнение заключается в том, что на основном энергетическом такте "расширения" идет распад с выделением энергии и последующей рекомбинацией атомов снова в молекулу водяного пара. Но если это так (а это не противоречит теории и имеющемуся опыту), то зачем тогда городить огород: подавать в двигатель топливо, воздух; организовывать их взаимодействие с образованием воды и отвод выхлопных газов, если на самом основном такте все начинается и кончается водой? Видимо в огороде нет необходимости. А двигатель превращается в паровую машину, причем внутреннего сгорания, да еще замкнутого цикла, так как находящуюся внутри него воду не нужно ни подавать, ни отводить за пределы двигателя продолжительное время.

Рассмотрим рабочий процесс такой паровой машины. В нерабочем состоянии в цилиндр с поршнем залита определенная порция воды, и ничего другого (воздух, топливо…) в цилиндре нет. После прогрева центральной части цилиндра и охлаждения стенок вода как конденсат оседает на стенках в верхней части цилиндра. На такте "сжатия" водяной пар конденсируется на холодных стенках. На такте "расширения" вода со стенок интенсивно испаряется по направлению к оси (центру) цилиндра, производя тем самым внутреннее испарительное охлаждение цилиндра за счет скрытой теплоты парообразования. Вот почему падает температура в цилиндрах автомобилей с азотным циклом. На определенном угле поворота коленвала на такте «расширения» с помощью ЭМИ в присутствии катализатора или без него начинается распад на атомы и электроны, происходит частичный ФПВР с выделением энергии извлеченных из атомов мелких частиц – электрино. Эта энергия из кинетической переходит сначала в тепловую за счет контактного (соударения) и неконтактного (электродинамического) взаимодействия электрино с атомами плазмы внутри цилиндра. Получивший энергию газ (пар) производит работу по перемещению поршня вниз с передачей этой энергии на вал двигателя уже в виде механической.

Собственно, других тактов не нужно, то есть паровая машина получается двухтактной, что увеличивает ее литровую мощность вдвое.

В связи с наличием внутреннего испарительного охлаждения цилиндров, другого – внешнего, традиционного – охлаждения, видимо, не требуется, так как конденсатором будет служить тот же цилиндр, но на такте "сжатия". Но это уточнится экспериментально. Кроме механической энергии, другим "продуктом" ядерной реакции частичного распада на элементарные частицы являются тепловые фотоны, в которые превращаются электрино, отдавшие часть своей энергии. Имея положительный электрический заряд, они будут осаждаться на металлических стенках цилиндра, имеющих отрицательный заряд, и препятствовать оттоку фотонов за пределы цилиндра в виде теплового излучения. Поэтому необходимо обеспечить заземления корпуса и цилиндров двигателя. Тогда накопленный потенциал (повышенная концентрация) положительно заряженных частиц уйдет вместе с ними в "землю".

Собственно, в таком цикле какой-либо радиационной опасности не просматривается, так как все элементы реакции снова рекомбинируют (не излучаются), а тепловое известное нам излучение опасности не представляет. Испытавшая дефект массы вода после ее слива восстанавливается в природных условиях за счет магнитного поля Земли, как об этом было сказано выше. Так что какой-либо экологической опасности также не просматривается.

Следует отметить особую автономность описанной паровой машины. Она работает как традиционная атомная электростанция (АЭС), ничего не потребляя извне, кроме топлива – воды, и ничего не удаляя за свои пределы, кроме "испорченной" воды, которая восстанавливается в природных условиях, и тепловых фотонов – отработанных электрино, которые также включаются в общий круговорот вещества и энергии в природе, не нарушая сложившегося равновесия в ней. Похоже, Никола Тесла ездил на автомобиле с аналогичным описанному паровым двигателем, использовавшим воду вместо органического топлива (в 1934 году).

Отдельно скажем о подаче воды в двигатели подобного рода. Воду можно подавать в двигатель впрыском, в виде пара, постоянным наливом. Воду можно подавать вместе с воздухом, топливом или вместо воздуха и топлива. Двигатели будут работать, если соблюдены все условия осуществления ядерной реакции: наличие плазмы и электронов. Наилучшим способом достижения этих условий является сочетание трех технических операций: 1) внезапный сброс давления; 2) действие импульсным потоком элементарных частиц; 3) катализ /23/.

В реальных автомобильных двигателях смешивание топлива с водой в количестве 5,10, 20, 50 % дает примерно одинаковые результаты: снижение расхода топлива в 2 раза (опыты Серебрякова, Ефремова, Пушкина). При этом, например, 5% воды расходуется вместе с 4-мя кг топлива на 100 км пути; для осуществления ядерной реакции требуется изменить угол опережения зажигания со штатного на нестандартный.

Вода в ядерной реакции, возможно, не диссоциирует на атомы водорода и кислорода, так как ядерный процесс в двигателях внутреннего сгорания идет легче, без катализатора, при добавлении воды в топливо – воздушную смесь. Тогда взаимодействие электрона – генератора с молекулой воды (в газообразном состоянии) можно объяснить полярностью молекулы, позволяющей электрону ее "раздевать", выхватывать электрино, с одного определенного, положительного, полюса. В пользу отсутствия диссоциации молекулы воды свидетельствует ее структурная прочность, то есть тот факт, что энергия ее диссоциации в 1,6 раза больше, чем у азота, и в 3,8 раза больше, чем у кислорода. То есть разрушение молекулы воды и ядерный процесс с участием ее атомов должен идти труднее, с большей затратой энергии или с катализатором, а он идет – легче, без катализатора.

Если вода не разрушается при ФПВР на атомы и не освобождает свои электроны связи, то ей нужен (один на каждую молекулу) электрон – генератор от какого-либо источника. Поскольку в воде (наиболее вероятно) содержатся два электрона у электроположительной и три – у электроотрицательной молекул при их равном количестве, то в процессе их активации могут освобождаться, соответственно, один или два электрона, так как, в принципе, для удержания двух атомов водорода на атоме кислорода достаточно одного электрона. По выходе из зоны реакции молекула воды снова может присоединять свои свободные электроны связи.

В этом случае внешних источников электронов не требуется. Если в худшем случае, теряет электрон только половина, электроотрицательных, молекул воды, то на вторую половину нужны электроны – генераторы извне. Источником таких электронов может быть органическое топливо, подаваемое вместе с водой, либо – поток электронов от какого-либо источника, например, электрического прибора и т.д. Кроме того, свободные электроны связи атомов азота и кислорода воздуха тоже могут участвовать в "раздевании" воды, при наличии воздуха в зоне реакции.

В лучшем случае, при использовании в качестве ядерного топлива только воды, следует организовывать такой режим, при котором молекулы воды сами себя обеспечивают электронами – генераторами энергии. Это достигается упомянутыми выше способами: внезапным сбросом давления – расширением, разгоном и импульсным потоком элементарных частиц – электромагнитным импульсом от индукционной катушки и т.п.

Описанные выше двигатели внутреннего сгорания и, в частности, паровые, не обязательно должны быть поршневыми, так как расширение рабочего тела и создание необходимого для разрушения его молекул пониженного давления (вакуума) может осуществляться в каналах сопел Лаваля или турбинных лопаток.

Разрежение в цилиндрах поршневого двигателя или в раздельных камерах сгорания реактивного двигателя может быть создано за счет их эжектирования выхлопными газами предыдущего по такту цилиндра (камеры). При этом вместо того, чтобы выталкивать выхлопной газ, поршень «подсасывается» разрежением – идет вверх под действием разности давлений газа – и, таким образом, совершает дополнительную работу на валу двигателя. Выхлопы от цилиндров по методу Чистова соединяются попарно и объединяются в общий коллектор. Такое линейное объединение цилиндров позволяет повысить КПД двигателя на 30%. Кроме того, при разрежении на такте «выхлопа» может начаться или продолжаться азотная реакция с распадом азота на элементарные частицы и выделением дополнительной энергии. Вполне вероятно, что применение эжекторной выхлопной системы и послужило причиной самого первого запуска азотной реакции с повышением мощности автомобильного двигателя и снижением расхода топлива.

В реактивном двигателе роль цилиндров может играть камера сгорания, разделенная на несколько мелких камер, каждая со своим выхлопом, работающих по принципу пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Выхлопы от камер по методу Пушкина объединяются не в линейный, а в круговой коллектор, что дает возможность более полно утилизировать энергию выхлопных газов. Практически достигнут КПД такого двигателя 80…90%, соответственно, снижен расход топлива и увеличена тяга (например, 500 кГс при 30 кг массы двигателя).

В реактивном двигателе тоже может быть осуществлена азотная реакция с выделением дополнительной энергии, что еще больше повысит его эффективность.

Каков механизм запуска или продолжения азотной реакции в поршневом двигателе при наличии принудительной эжекции выхлопных газов одного цилиндра с помощью энергии выхлопных газов другого, ранее сработавшего цилиндра? На такте выхлопа, сопровождаемого принудительной эжекцией, происходит перерасширение (вакуумирование) рабочего тела, находящегося еще в состоянии плазмы. Одновременно каждый такт действует регулярный электромагнитный импульс от индукционной катушки, а также – катализатор. То есть налицо все факторы, инициирующие азотную реакцию.

Продолжаясь после такта расширения или вновь начавшись на такте выхлопа, азотная реакция достигает максимума при положении поршня вблизи верхней мертвой точки (ВМТ) в конце такта выхлопа, когда вакуум достигает максимального значения. Заканчивается азотная реакция уже в выхлопной системе, вне цилиндра. При этом выпускной клапан, отсекающий цилиндр от выхлопного коллектора, закрыт. Азотная реакция увеличивает энергию выхлопного газа, которая используется для эжекции выхлопов других цилиндров двигателя.

Как видно, эжектирование выхлопа рабочего цилиндра за счет утилизации энергии выхлопных газов других цилиндров повышает коэффициент полезного действия, снижает расход топлива и увеличивает эффективность двигателя в целом за счет азотной реакции не только на такте расширения, но и на такте выхлопа. Поэтому следует серьезно отнестись к конструкции и режиму работы выхлопной системы двигателя, так как мощность может дополнительно увеличиться многократно.

4. Азотные циклы котельных
и газотурбинных установок

После всего сказанного о паровой машине вряд ли целесообразно рассматривать азотные циклы, как более сложные. И тем не менее азотные циклы и реакции уже имеют место и значение как переходные, адаптированные к той энергетической технике, которая существует в настоящее время. Котельные и газотурбинные установки (КУ и ГТУ) объединяет то обстоятельство, что процессы горения топлива в горелочных устройствах котельных агрегатов и в камерах сгорания ГТУ протекают почти одинаково и при одинаковых параметрах. Поэтому речь может идти о разработке горелки на азотном (воздушном) топливе.

За аналог такой азотной горелки можно принять, например, цилиндр ДВС. В горелке, естественно, будет отсутствовать поршень, но все остальные обеспечивающие системы – инициирующие, каталитические и другие – должны быть в наличии. От них будет зависеть и конструкция горелки.

Можно назвать, по крайней мере, две отличающиеся конструкции горелок. Первый тип – пульсирующая, импульсная, горелка, в которой поступившая порция воздуха претерпевает азотную реакцию с выделением энергии и выводится за ее пределы, освобождая место следующей порции воздуха – топлива. Другой тип – постоянная горелка, в которой, как в обычных горелочных устройствах, процесс идет постоянно, не циклично. В таких горелках азотную реакцию можно инициировать, например, тлеющим разрядом в совокупности с постоянным или пульсирующим вакуумом (за счет разгона струи), пульсирующим электромагнитным полем или другими методами.

Во всяком случае, потребление тепловой энергии в условиях продолжительных и суровых зим России в 7 раз превосходит потребление электроэнергии. Поэтому важность работы котельных установок существующего типа на "даровом" топливе – воздухе, по крайней мере, в переходной период к новой энерготехнике, не вызывает не только сомнения, но даже требует усиленного внимания и активности к этой проблеме.

Принципу действия горелки аналогичен реактивный двигатель, в котором, например, воздушную среду разгоняют в дозвуковом или сверхзвуковом сопле, осуществляют ядерную реакцию по частичному расщеплению воздуха /23/, нагревая тем самым газ, и отводят его в атмосферу, создавая тягу. В настоящее время расход топлива полностью не исключен, но снижен до 2-х раз по сравнению с обычным реактивным двигателем.