От Стирлинга до Теслы: примечательные патенты на двигатели разных лет

Согласно легенде, итальянский инженер, основатель одного из самых дорогих и узнаваемых брендов в мире, Энцо Феррари сказал: «Когда вы покупаете Ferrari, вы платите за двигатель. Все остальное вы получаете бесплатно». Действительно, двигатели не стоит недооценивать, ведь именно они приводят в движение тонны металла.

В патентоведении категория «Двигатели» является одной из наиболее востребованных. Изобретатели из разных уголков мира ежегодно пополняют ее на 20-50 новых заявок. Среди них есть как абсолютно новые моторы, так и модификации уже существующих двигателей. Рассмотрим некоторые из них.

Двигатель Стирлинга

В 1816 году изобретатель Роберт Стирлинг из Шотландии запатентовал новую версию мотора, работающего на тепловой энергии — двигатель Стирлинга. Это двигатель внешнего сгорания, вырабатывающий энергию за счет перепада температур в разных частях замкнутой емкости.

Мотор Стирлинга может работать практически на любом топливе — от дров и мазута до геотермальной и солнечной энергии. Еще одна его особенность — наличие регенератора, который удерживает тепло в верхней части двигателя, повышая его производительность. 

В современном мире изобретение Стирлинга используется в когенерационных энергетических установках, вырабатывающих одновременно электрическую и тепловую энергию. Такие генераторы считаются одним из самых экологичных вариантов, так как тепловой мотор выбрасывает в атмосферу на два порядка меньше вредных веществ, чем его поршневые и газотурбинные аналоги. Примечательно, что примерно в те же годы были запатентованы первые водородные двигатели.

Двигатели EcoBoost от Ford

Разработка этой линейки двигателей началась в 2009 году и продолжается в наши дни. Ее конкурентное преимущество — запатентованная в 2014 году система прямого впрыска топлива в камеру сгорания. Она минимизирует контакт бензина с поверхностью двигателя и снижает его расход. Кроме того, система способна выбирать оптимальный режим смесеобразования при помощи «умных» датчиков.

EcoBoost может работать как на сверхбедных (с низким содержанием бензина), так и на богатых воздушно-топливных смесях. В обоих случаях из выхлопной трубы вылетает меньше твердых частиц, чем у автомобилей с другими типами двигателей. Это делает использование личного транспорта более экологичным.

Благодаря EcoBoost для энергии от выхлопных газов, которая обычно тратится впустую, находится полезное применение. Она вращает турбину, соединенную с компрессором, который поддерживает давление воздуха, поступающего в камеры сгорания. Это заметно увеличивает мощность двигателя.

Геликонный плазменный двигатель

Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С. П. Королева запатентовала инновационную модель геликонного (безэлектродного) плазменного электродвигателя. Разработку планируют использовать для космических аппаратов.

Один из недостатков предыдущих версий геликонных двигателей — внушительная масса магнитной системы. Мотор, который запатентовала корпорация «Энергия», лишен этого минуса. Его рабочее тело (катушка с ферромагнитной проволокой) заменяет магнитную систему. Это позволило значительно уменьшить вес двигателя. 

«Возможно, двигатели этого типа будут служить основой транспортной системы на трассах между орбитами Земли, Луны и Марса», — сказал один из авторов изобретения, руководитель Центра «Двигатели, двигательные и энергетические установки» РКК «Энергия» Александр Смоленцев.

Электромагнитный двигатель Николы Теслы

В 1888 году сербско-американский инженер, изобретатель и ученый-физик Никола Тесла запатентовал асинхронный двигатель переменного тока. В отличие от других моторов он работает за счет магнитного поля, которое создает переменный ток в медной обмотке стартера. Это изобретение показало всему миру, что электрическая энергия может быть преобразована в механическую и произвело революцию в промышленности.

Двигатель Tesla выполняет сразу две функции. Когда педаль газа нажата, он обеспечивает движение автомобиля, а когда нет — восстановление энергии. А для отвода лишнего тепла в мотор встроены охлаждающие пластины и вентилятор. 

Изобретение Николы Тесла используется в современных электрокарах, названных в его честь, и пользуется огромной популярностью.