Фотонный двигатель — Википедия
Фотонный двигатель — гипотетический ракетный двигатель, где источником энергии служит тело, которое излучает свет. Фотон имеет импульс, и, соответственно, при истекании из двигателя, свет создаёт реактивную тягу. Теоретически фотонный двигатель может развить максимально возможную для реактивного двигателя тягу в пересчёте на затраченную массу космического аппарата, позволяя достигать скоростей, близких к скорости света, однако практическая разработка таких двигателей, судя по всему, дело достаточно отдалённого будущего.
Чаще всего обсуждаются и упоминаются в научно-фантастической литературе идеи создания такого двигателя с использованием антивещества. Энтузиасты считают, что взаимодействие вещества и антивещества позволяет перевести практически всю вступающую в реакции массу в излучение.
Тем не менее, надо отметить, что распространённая в литературе формулировка «при аннигиляции выделяются гамма-кванты» в принципе физически неверна. Гамма-кванты прямо выделяются только при электрон-позитронной аннигиляции
Таким образом, при аннигиляции антивещества — то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жёсткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии — в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 — в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало». Как, например, на кораблях типа «Хиус», описанных в романах А. и Б. Стругацких.[источник не указан 3457 дней].
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23 %[2], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. Значительно повысить его эффективность позволяет использование внешних ресурсов. Прямоточный аннигиляционный фотонный двигатель и магнитные ловушки, собирающие рассеянный в межзвёздной среде водород и гелий, дают возможность существенно уменьшить запасы рабочего вещества. К сожалению, количество антивещества в межзвёздной среде очень мало — порядка одного атома антиводорода или антигелия на 5×10
Технические проблемы[править | править код]
В сегодняшнем состоянии идея фотонного реактивного двигателя невероятно далека от технического воплощения. Она содержит ряд проблем, которые сейчас даже теоретически не могут быть решены. Это:
- Проблема получения большого количества антивещества.
- Проблема его хранения.
- Проблема полного использования при «сжигании» — чтобы аннигиляция происходила полностью, и в основном с выделением именно фотонов.
- Проблема создания «зеркала», способного очень хорошо отражать гамма-излучение и другие продукты аннигиляции.
Фотонный двигатель на магнитных монополях[править | править код]
Если справедливы некоторые варианты теорий Великого объединения, такие как модель ‘т Хоофта — Полякова, то можно построить фотонный двигатель, не использующий антивещество, так как магнитный монополь гипотетически может катализировать распад протона[4][5] на позитрон и π0-мезон:
- p→e++π0{\displaystyle p\rightarrow e^{+}+\pi ^{0}}
π0 быстро распадается на 2 фотона, а позитрон аннигилирует с электроном, в итоге атом водорода превращается в 4 фотона, и нерешённой остаётся только проблема зеркала.
В то же время в большинстве современных теорий Великого объединения магнитные монополи отсутствуют, что ставит под сомнение эту привлекательную идею.
- В романе Олафа Стэплдона «Последние и первые люди» (1930) даётся первое в мировой литературе подробное и научно правдоподобное описание космического корабля на аннигиляционном двигателе.
- В советских фильмах «Москва — Кассиопея» и «Отроки во Вселенной» главные герои отправляются в звёздную систему Альфы Кассиопеи на звездолёте «ЗАРЯ» (Звездолёт Аннигиляционный Релятивистский Ядерный), очевидно использующем в качестве источника энергии распад протонов, так как иначе звездолёт не может быть одновременно аннигиляционным и ядерным.
- В сериале «Star Trek» («Звёздный путь») бортовая энергосистема звездолётов Федерации и многих других звёздных и галактических держав использует антивещество в качестве энергоносителя, но главные маршевые двигательные установки звездолётов не фотонные.
- В романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» звездолёты землян используют фантастическое вещество анамезон «с разрушенными мезонными связями ядер атомов, обладающее близкой к световой скоростью истечения»[6]. В романе «Час Быка» земляне используют более совершенные звездолёты прямого луча, принцип действия которых был основан на работах Рен Боза и исследованиях найденного землянами корабля жителей туманности Андромеды.
- В произведениях Станислава Лема «Непобедимый» и «Фиаско» космический корабль летает на фотонной тяге.
- В рассказе В. Михайлова «Ручей на Япете» (1971) — космический корабль «Синяя птица» использует фотонную тягу.
- В произведениях братьев Стругацких (смотри Хиус, Страна багровых туч).
- В произведении Бернара Вербера «Звёздная бабочка».
- В компьютерной игре «Sins of a Solar Empire» вся техника всех рас использует антивещество.
- В компьютерной игре «Петька 007: Золото Партии» Петька и Василий Иванович включают фотонные двигатели на корабле, чтобы полететь в космос.
- В книге «Сомнамбула» (все части) Александра Зорича крейсер «Справедливый» летает в досветовом режиме на фотонной тяге, в книгах «Три капитана» и «Звездопроходцы» два фотонных звездолёта — «Восход» и «Звезда» отправляются с Земли к планете Сильвана.
- В книге «Автостопом по галактике» Дугласа Ноэля Адамса космический корабль «Золотое сердце», летает на «невероятностной тяге», в том числе и на «обычной фотонной тяге».
- В песне «Тау Кита» Владимира Высоцкого астронавт путешествует на космическом корабле, имеющем в своей конструкции отражатель и двигающемся «по световому лучу».
- В песне «Над землёю алеет закат» российской группы Complex numbers описывается путешествие возлюбленного главной героини на околосветовой скорости, строчка «И на нити световодов иней ляжет серебристый…» имеются в виду световоды, направляющие гамма-излучение.
- В серии произведений Андрея Ливадного «Экспансия: История Галактики» неоднократно упоминаются корабли на фотонной тяге, имеющие в конструкции характерную «чашу фотонного отражателя», и считаются устаревшими.
Согласно одной из гипотез, аномальное ускорение космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» вызвано анизотропией теплового излучения аппаратов. Если это так, то таким образом зафиксирован эффект, аналогичный фотонному двигателю. Аналогично при определении параметров гравитационного поля Земли из траекторий движения геофизических спутников LAGEOS в расчёты входит давление солнечного света (солнечный парус) и анизотропия теплового излучения спутников.
Двигатель Cummins ISF 2,8 | Foton Motor
Темой нашего сегодняшнего обзора будет двигатель Cummins ISF 2,8 устанавливаемый на лёгкие грузовики, пикапы и рамные внедорожники.
Этот мотор широко растиражирован и производится подразделением Beijing Foton Cummins Engine Company Limited (BFCEC) компании Foton в сотрудничестве с первым в мире по количеству выпускаемых дизелей и независимым производителем – американской компанией Cummins.
Несмотря на то, что двигатели производятся в Китае, в США они тоже поставляются, и известны там под названием Cummins R2.8. За качество можно не беспокоиться, т.к. всё производится под зорким контролем разработчика.
Эти моторы можно встретить на моделях Foton: BJ1039, Tunland, Sauvana, отечественных: Газель бизнес, Газель Next, Соболь и даже на Jeep TJ Wrangler в качестве SWAP (замены) штатному 2,5 литровому мотору.
Давайте заглянем внутрь и обсудим его конструктивные особенности.
|
Характеристика |
Значение |
|
диаметр и ход поршня |
102 мм X 115 мм |
|
порядок работы цилиндров |
1-3-4-2 |
|
сухой вес |
365 кг |
|
min температура холодного запуска |
— 10°C |
|
частота вращения на ХХ |
600 об/мин |
|
высотность (над уровнем моря) |
2200 м |
|
расход масла |
менее 2 гр/час |
Начнём с блока цилиндров. Он здесь традиционно выполнен из серого чугуна, но по технологии оптимизации веса, что обозначает отсутствие лишнего металла. Места испытывающие повышенные нагрузки имеют рёбра жёсткости, а точки крепления навесных агрегатов и опор двигателя выполнены в виде резьбовых бобышек с дополнительными усилителями. Блок не гильзованный, но в случае необходимости загильзовать его возможно.
Материал головки блока цилиндров также серый чугун (литьевой чугун с вкраплениями пластинчатого графита обладающий хорошими антифрикционными свойствами). Особенностью головки является отсутствие направляющих клапанов – они выполнены прямо в теле.
Расположение распределительного вала здесь верхнее, а привод цепной. Интересно, что звёздочка на распределительном вале фиксируется от проворачивания исключительно за счёт прижима и сил трения.
Коленчатый вал стальной кованный и правке в случае изгиба не подлежит.
Поршни имеют масляное охлаждение форсунками установленными в нижней части блока цилиндров. Для увеличения износостойкости в поршне применена стальная вплавка под верхнее компрессионное кольцо.
стальная вставка под верхнее компрессионное кольцо
охлаждение поршня маслом
Шатуны колотые – такая технология позволяет получить максимальное прилегание вкладыша к шейке.
Головка шатуна имеет оптимизированную форму трапеции и меньшую силу трения в паре с поршневым пальцем.
Несмотря на то, что двигатель – шестандцатиклапанник, кулачков на распредвале всего 8, т.к. применены крейцкопфы (мостик давящий сразу на 2 клапана).
Для увеличения износостойкости рабочие поверхности клапанов покрыты хромом.
Для уверенного охлаждения масла турбины применён жидкостно-масляный охладитель.
На двигателе используется топливная аппаратура Common rail фирмы Bosch с максимальным рабочим давлением 1650 бар.
Требуемую чистоту топлива обеспечивают оригинальные топливные фильтры Fleetguard имеющие уровень фильтрации 5 мкм.
Насос высокого давления — трёхплунжерный.
Топливные форсунки наружной установки создают удобство обслуживания.
Турбина английской фирмы Holset, принадлежащей теперь Cummins, устанавливается на двигатели Volvo, Scania, Chrysler (Испания), MAN, Perkins, Fiat.
Для снижения веса клапанная крышка и масляный картер двигателя изготовлены из композитных материалов, а их резиновые уплотнения – многоразового использования.
Фотонный двигатель — это… Что такое Фотонный двигатель?
Фотонный двигатель (квантовый) — гипотетический реактивный двигатель, где источником энергии служит тело, которое излучает свет. Фотон имеет импульс, и, соответственно, при истекании из двигателя, свет создает реактивную тягу. Теоретически фотонный двигатель может развить максимальную тягу из расчёта на затраченную массу космического аппарата, позволяя достигать скоростей, близких к скорости света, однако практическая разработка таких двигателей, судя по всему, дело достаточно отдалённого будущего.
Аннигиляционный фотонный двигатель
 | В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 12 мая 2011. |
Чаще всего обсуждаются и упоминаются в научно-фантастической литературе идеи создания такого двигателя с использованием антивещества. Энтузиасты считают, что взаимодействие вещества и антивещества позволяет перевести практически всю вступающую в реакции массу в излучение.
Тем не менее, надо отметить, что распространенная в литературе формулировка «при аннигиляции выделяются гамма-кванты» в принципе физически неверна. Гамма-кванты прямо выделяются только при электрон-позитронной аннигиляции. В случае аннигиляции покоящейся (не релятивистской) пары протон-антипротон происходит сложно-цепочечная реакция: образование (часто) адронного мезоатома с временем жизни порядка 10−27 секунды, затем распад этого атома (собственно аннигиляция) с образованием пионного комплекса, состоящего из 2-12 (в среднем 5-7) нейтральных (1/3) и заряженных (2/3) пи-мезонов (пионов), затем за время порядка 10−17 секунды нейтральные пионы распадаются с выделением гамма-квантов с пиком энергии в спектре около 70 МэВ, в то время, как заряженные пионы, имеющие значительно много большее время жизни, до ~1,5×10−4 секунды, удаляются с околосветовыми скоростями из области реакции (в вакууме и разреженной среде — до 20-40 м, в плотном веществе, например, графите — порядка 0,1-0,2 м) и затем распадаются с образованием мюонов, в свою очередь распадающихся (в основном, 99,998 %, канале распада) на нейтрино и электроны.
Таким образом, при аннигиляции антивещества — то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жесткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии — в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 — в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало»[источник не указан 827 дней].
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23%[1], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. Значительно повысить его эффективность позволяет использование внешних ресурсов. Прямоточный аннигиляционный фотонный двигатель и магнитные ловушки, собирающие рассеянный в межзвездной среде водород и гелий, дают возможность существенно уменьшить запасы рабочего вещества. К сожалению количество антивещества в межзвездной среде очень мало — порядка одного атома антиводорода или антигелия на 5*106 атомов обычного водорода, что делает невозможным использовать этот внешний ресурс. Поэтому проблема получения большой массы антивещества и его хранения на борту остается актуальной и для прямоточного аннигиляционного фотонного двигателя. [2]
Технические проблемы
В сегодняшнем состоянии идея фотонного реактивного двигателя невероятно далека от технического воплощения. Она содержит ряд проблем, которые сейчас даже теоретически не могут быть решены: Это:
- Проблема получения большого количества антивещества
- Проблема его хранения
- Проблема полного использования при «сжигании» — чтобы аннигиляция происходила полностью, и в основном с выделением именно фотонов
- Проблема создания «зеркала», способного очень хорошо отражать гамма-излучение и другие продукты аннигиляции.
Фотонный двигатель на магнитных монополях
Если справедливы некоторые варианты теорий Великого объединения, такие как модель ‘т Хоофта — Полякова, то можно построить фотонный двигатель, не использующий антивещество, так как магнитный монополь гипотетически может катализировать распад протона[3][4] на позитрон и π0-мезон:
π0 быстро распадается на 2 фотона, а позитрон аннигилирует с электроном, в итоге атом водорода превращается в 4 фотона, и нерешённой остаётся только проблема зеркала.
В то же время в большинстве современных теорий Великого объединения магнитные монополи отсутствуют, что ставит под сомнение эту привлекательную идею.
Упоминания в научной фантастике
 | Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. |
- В сериале «Star Trek (Звездный путь)» бортовая энергосистема зведолетов использует антиматерию т. е. антивещество в качестве энергоносителя, но двигатели звездолетов не фотонные.
- В романе Ивана Ефремова «Туманность Андромеды» звездолёты землян используют фантастическое вещество анамезон «с разрушенными мезонными связями ядер атомов, обладающее близкой к световой скоростью истечения»[5].
- Станислав Лем «Непобедимый» и «Фиаско» — космический корабль на фотонной тяге.
- В рассказе Вл. Михайлова «Ручей на Япете» (1971) — космический корабль на фотонной тяге «Синяя птица»
- В произведениях братьев Стругацких (см. Хиус, Страна багровых туч).
- В произведении Бернара Вербера — «Звездная бабочка»
- В компьютерной игре «Sins of a Solar Empire» вся техника всех рас использует антивещество.
- В книге «Сомнамбула» (все части) Александра Зорича — крейсер «Справедливый» летает с помощью фотонной тяги.
- В книге «Автостопом по галактике» Адамса Дугласа Ноэля — космический корабль «Золотое сердце», летает на «невероятностной тяге», в том числе и на «обычной фотонной тяге».
- В песне «Тау Кита» Владимира Высоцкого астронавт путешествует на космическом корабле, имеющем в своей конструкции отражатель и двигающемся «по световому лучу».
Патенты на фотонный двигатель
| | Данный раздел имеет чрезмерный объём или содержит маловажные подробности. Если вы не согласны с этим, пожалуйста, покажите в тексте существенность излагаемого материала. В противном случае раздел может быть удалён. Подробности могут быть на странице обсуждения. |
| | Возможно, эта часть статьи содержит оригинальное исследование. Добавьте ссылки на источники, в противном случае она может быть выставлена на удаление. |
В настоящее время существуют несколько патентов России на фотонный двигатель. Однако они содержат физические ошибки, и в отсутствие эффективных рабочих образцов эти патенты могут рассматриваться лишь как курьёзы:
- Патент на изобретение № RU 2201527 С1 от 18.05.1999. Автор(ы): Горбачев Евгений Александрович. Патентообладатель(и): Горбачев Евгений Александрович.
Данный патент основан на неверном предположении, что разбив один пучок на несколько пучков меньшей мощности, мы получим бо́льшую тягу. - Патент на полезную модель № RU 64298 U1 от 05.02.2007. Автор(ы): Урмацких Анатолий Васильевич, Урмацких Светлана Анатольевна, Урмацких Юлия Анатольевна. Патентообладатель(и): Урмацких Анатолий Васильевич.
Данный патент основан на неверном предположении, что тягу может увеличить пассивный резонатор. - Заявка на изобретение № RU 2008142777 A от 10.05.2010. Автор(ы): Дзюба Анатолий Филиппович.
Данная заявка содержит не имеющий физического смысла наукообразный бред:
 | Реактивный двигатель с силой тяги, вызываемой реактивной силой струи газа, истекающей из сопла, отличающийся тем, что сила тяги вызывается реактивной силой виртуальных фотонов, излучаемых совокупностью протонов, стабилизируемыми магнитным полем сфероида, при этом излучение виртуальных фотонов подавлено в направлении вектора тяги возвратно-поступательными колебательными движениями в этом направлении локального участка магнитного поля сфероида, вызываемыми источником колебаний. |  |
Фотонный двигатель в реальности
Согласно одной из гипотез, аномальное ускорение космических аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» вызвано анизотропией теплового излучения аппаратов. Если это так, то таким образом зафиксирован эффект, аналогичный фотонному двигателю. Аналогично при определении параметров гравитационного поля Земли из траекторий движения геофизических спутников LAGEOS в расчёты входит давление солнечного света (Солнечный парус) и анизотропия теплового излучения спутников.
См. также
Примечания
Ссылки
Foton Aumark BJ 1089 2020
Регламентное техническое обслуживание (ТО)
Месяцы
3
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
Пробег
2 000
20 000
40 000
60 000
80 000
100 000
120 000
140 000
160 000
180 000
200 000
Масло в двигателе и масляный фильтр
З
З
З
З
З
З
З
З
З
З
З
Масло в механической коробке передач
П
П
З
П
З
П
З
П
З
П
З
Масло в механической коробке передач ZF
П
П
П
З
П
П
З
П
П
З
П
Масло в заднем редукторе
П
П
З
П
З
П
З
П
З
П
З
Воздушный фильтр
П
З
З
З
З
З
З
З
З
З
З
Топливный фильтр
П
З
З
З
З
З
З
З
З
З
З
Фильтр-осушитель пневматической системы
П
П
П
З
П
П
З
П
П
З
П
Охлаждающая жидкость
П
П
З
П
З
П
З
П
З
П
З
Тормозная жидкость
П
П
З
П
З
П
З
П
З
П
З
Жидкость гидроусилителя рулевого управления
П
П
П
П
З
П
П
П
З
П
П
Ремень и натяжной ролик привода генератора
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
Смазка узлов подвески, карданных валов, рулевой колонки, шарниров рулевых тяг, шкворней поворотных кулаков, тормозных рычагов, механизма переключения передач, муфты и вала вилки сцепления
З
З
З
З
З
З
З
З
З
З
З
Замена смазки ступичных подшипников
З
—
—
З
—
—
З
—
—
З
—
Регулировка углов установки колес
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П
П — проверка
З — замена
Проверочные работы
Наличие посторонних шумов и стуков: двигателя, сцепления, КП, кардана, заднего редуктора и подшипников подвески
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Герметичность уплотнений узлов и агрегатов
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Состояние топливных магистралей
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Наличие воды в отстойнике топливной системы и ее слив
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Эффективность работы турбины, проверка интеркулера (промеж. радиатор для охл. воздуха) и регулировка тепловых зазоров клапанов в двигателе
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Система трубопровода гидроусилителя рулевого управления и эффективность работы насоса ГУР
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Уровень жидкости: в тормозной системе, сцеплении, в системе гидроусилителя рулевого управления и рулевом редукторе. Диагностика утечек
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Состояние резьбовых соединений шасси, подвески, трансмиссии
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Состояние замков и петель
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Стояночный тормоз: диагностика механизма, диагностика толщины фрикционных накладок, диагностика внутреннего диаметра тормозного барабана и регулировка зазора
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Состояние тормозных трубок и шлангов
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Свободный ход педали тормоза и сцепления
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Карданный вал: диагностика и смазка (крестовин, шлицевых соединений кардана и подшипника подвесной опоры карданного вала)
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Состояние и степень износа: тормозных дисков, колодок, барабанов и тормозных механизмов. Регулировка зазора между фрикционной накладкой и тормозным барабаном. Проверка регулятора давления задних колес
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Работа и эффективность тормозной системы, стояночного тормоза и горного тормоза
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+