Автономный модуль жизнеобеспечения (АМЖ) — как это работает?

Псковские ученые создали двигатель, способный генерировать сразу четыре важнейших для жизни человека продукта: электричество, тепло, горячую и питьевую воду. Изобретение, в основе которого лежит принцип работы паровой машины и мечта главного инженера о летающем автомобиле, может перевернуть наше представление о жизнеобеспечении дома, завода и даже целого поселка. 

АМЖ уникален и состоит из сотни научных разработок. Часть из них запатентована и засекречена. Однако мы постараемся составить общее представление о работе модуля и оценить его возможности. 

Не предать мечту 

В далеком 1978 году, молодой псковский инженер Юрий Лукьянов задумал создать летающую машину, которая парила бы над землей и помогала людям преодолевать расстояния быстро и без пробок. Конечно, пробки уровня 78 года — это даже смешно. Знал бы ученый, что ждет всех нас впереди…

Мечта его не была безумной. Она имела научную базу и смелость мысли – два важнейших компонента, без которых никакие изобретения невозможны. Юрий Лукьянов хотел собрать автомобиль с компактным, но мощным двигателем для передвижения машины на эффекте «зеркала Земли» — того самого, что позволяет самолетам при посадке какое-то время держаться в воздухе «своими силами». Препятствием в реализации идеи стал как раз тот самый двигатель. На его создание ушли годы. Юношеская мечта вылилась в уникальный проект, способный помочь человеку куда больше летающей легковушки. Ну а пробками — надеемся — еще займется кто-нибудь другой. 

Автономный модуль жизнеобеспечения — потомок той, еще советской мечты. Над проектом модуля, во главе с Юрием Лукьяновым, трудились механики, теплотехники, конструкторы — лучшие умы Псковского университета. За основу механизма двигателя модуля они взяли роторно-лопастную схему. В итоге получился двигатель внешнего сгорания, с внешним подводом тепла. В отличие от традиционного двигателя внутреннего сгорания, что расположен под капотом любого автомобиля, в нем нет клапанов, зато есть запатентованная система лопастей и целая группа механизмов, которые распределяют нагрузку по всему двигателю равномерно. Эта система позволила уменьшить размер устройства и избавиться от выхлопной трубы, т.к. топливо здесь сгорает при низких температурах и избытке кислорода, а значит, не ведет к образованию вредных продуктов сгорания и их выбросам. 

Конструкция и принцип работы

Двигатель модуля, или роторно-расширительная машина, —  главная, но не единственная часть. Целиком он состоит из нескольких устройств: 

• Парогенератора
• Электрогенератора
• Бака питательной воды 
• Системы водоподготовки
• Теплообменника
• Циркуляционного насоса
• Системы управления
• Силового электрооборудования 

Все это оборудование размещается в мобильном контейнере, который может перемещаться по местности, а набор составляющих модуля — масштабируется. Масштаб и мощность зависит от цели конечного потребителя, будь то частный дом на 100 кв.м или исследовательская станция, расположенная где-то вблизи Арктического шельфа. 

Для работы модуля нужна вода (водопроводная или скважинная) и топливо (жидкое, твердое, газ, солнечная энергия). А принцип действия такой 

• вода попадает в парогенератор и при сгорании топлива превращается в пар, который раскручивает роторно-лопастную машину 
• машина приводит в действие электрогенератор, который производит электричество
• оставшийся пар уходит в теплообменник, там конденсируется и охлаждается до 90 градусов Цельсия и используется в дальнейшем для отопления 
• часть воды уходит в бак питательной воды, где она проходит очистку от примесей, металлов, бактерий и выходит оттуда пригодной для питья 
• с помощью насоса еще часть воды вновь попадает в парогенератор, где образуется пар и цикл запускается заново 

КПД модуля составляет 95%. За счет внешнего подвода и относительно низких температур сжигания топлива модуль экологичен, не загрязняет окружающую среду, безопасен для человека. 

Как сказано выше, АМЖ можно масштабировать. А еще — дополнять новым оборудованием и расширять функционал. Например, допустимо подключение плазмотронов для высокотемпературного сжигания мусора. Причем мусора любого и не переработанного. Вот как описывает этот метод Юрий Лукьянов (цитата из интервью Алексею Семенову, корреспонденту Тасс): "Есть способ, называется плазмохимический, когда весь мусор не разбирая подвергают очень высокой температуре в плазматроне, порядка 6 тыс. градусов, как на Солнце, чтобы весь этот мусор перешел в окисное состояние. Воздух в плазмохимическом реакторе замещают на пар, который дает парогенератор из нашего автономного модуля. При уничтожении мусора внизу этого реактора образуется жидкий расплав металла, сверху будет стекольный шлак. А атмосфера — водяной пар. 

Он горячий, 960 градусов по Цельсию, его можно направить в наш парогенератор для того, чтобы подогреть цикловую воду. Мы получаем чистый пар для машины, и она вырабатывает нам электричество. Оно, в свою очередь, необходимо для работы плазматрона, а избыток электричества направляем в сеть, то есть получаем снова замкнутую установку. После того как мы отобрали температуру 960 градусов у пара в нашем парогенераторе и потом еще сконденсировали эту пароводяную смесь, то трубы нет, горения в воздухе нет и выбросов в воздух нет никаких"

Уничтожение мусора возможно в любом месте его концентрации — надо лишь отвести контейнер с модулем на объект. 

Сильные стороны модуля

Выгода и экономия – вот основные преимущества АМЖ. Наравне с мобильностью и масштабированием. Пока о массовом производстве модулей речь не идет — необходимо провести еще ряд испытаний, протестировать модуль в реальных условиях. Однако расчеты самые радужные. Для обеспечения частного дома примерно в 100 кв.м теплом, электроэнергией, горячей и питьевой водой достаточно мощности 3-5 кВт. По предварительным данным стоить такой модуль будет от нескольких сотен до 1 млн рублей. При этом ежемесячная оплата коммунальных платежей составит где-то 700 рублей за все, вместо 2000-3000 тыс. рублей за одно электричество как сейчас. 

Что касается промышленного применения, то такой модуль поможет сэкономить заводу или фабрике до половины годового бюджета на электро- и водоснабжение. В первую очередь за счет производства сразу 4 продуктов, каждый из которых никуда не «сбрасывается», а идет на нужды предприятия.  

Модуль может работать в ждущем режиме, т.е экономить еще больше, если в доме никто не живет. Есть функция удаленного управления — запуска и отключения двигателя. Габариты конструкции позволяют устанавливать ее во дворе дома, на крыше многоэтажки, в подвальном помещении. Занимаемая площадь зависит от объекта и может меняться в большую или меньшую сторону. 

Когда запустится серийное производство АМЖ пока неизвестно. Пробные испытания машины требуют больших вложений. Власти Псковской области совместно с инвесторами прогнозируют строительство конструкторских лабораторий, производственных линий, целого научного комплекса, «посвященных» разработкам модуля. Сумма инвестиции приближается к 1 млрд. рублей. 

Открыть первоисточник в новом окне