«Принципиально новые – струйные энергетические технологии»

Кондрашов Б.М. (Москва, Россия)

Сегодня в нашей стране, богатой углеводородными ресурсами, сложилась парадок­сальная ситуация - «общенародное достояние» «утекает» за границу, но при этом не решаются существующие социальные проблемы, не улучшаются перспективы экономического развития страны, однако удовлетворяются «скромные потребности» тех, кто в начале ельцинских «реформ» оказался рядом с нефтегазовой задвижкой. Одновременно оставшаяся производственная и социальная сфера страдают от ценовой и тарифной политики ТЭК, а уже следующему поколению России углеводородного сырья, по мнению аналитиков, может не хватать даже для химической промышленности. Но прежде истощение его запасов, при не удовлетворяемых потребностях и естественном росте внутреннего потребления энер­гии, повлечёт за собой дополнительное повышение цен (не только на энергоноси­тели и энергию) и, как следствие, дальнейшее обнищание большей части населения и со­циально-экономическую напряжённость в стране. Кроме того, уже сегодня существует несоответствие генерирующих, а также передающих мощностей (усугубляемое их износом) потребительскому спросу на энергию, являющееся одной из основных причин каскадных техногенных катастроф, присущих централизованной энергетике, вероятность которых со временем (при неизбежном старении этих мощностей и росте потребления энергии) будет лишь увеличиваться.

Демпфировать негативное развитие событий можно, уменьшая объём экс­порта углеводородного сырья, а также его долю в энергетическом балансе страны с  одновременным созданием параллельной децентрализованной – (малой) энергетики, использующей альтернативные источники энергии. В начале, внедряя её там, где ощущается недостаток энергии, связанный со сложностью выработки или доставки, а затем - при замене выработавших свой ресурс энергетических мощностей, коммуникаций и транспортных систем. При этом доходы Госбюджета от экспорта энергоносителей, на первоначальном этапе, могут быть замещены продажей увеличенного объёма квот по Киотскому протоколу.

К сожалению, большинство современных энергетических технологии, не использующих традиционные энергоносители, не эффективны, причём в некоторых сферах вообще не применимы из-за объективных причин технического и экологического характера. А разработке и внедрению более эффективных – конкурентных альтернативных энергетических технологий «не способствует» сложившаяся в стране социально-экономическая ситуация. Сегодня не только олигархи, или отдельные учёные, специалисты, чиновники, но и целые НИИ, КБ и предприятия, работающие на ТЭК (т.е. те, кто, так или иначе, связал свои финансовые, научные, карьерные интересы с добычей, транспортировкой, переработкой, и т.д. традиционных углеводородных энергоносителей и технологий получения энергии именно с их использованием) оказались в льготных экономических условиях. Их финансовое благополучие, обеспеченное платёжеспособным спросом ТЭК (на фоне общего коллапса науки и промышленности в предыдущие годы),  позволило сохранить квалифицированные кадры, иметь неплохие производственные результаты, а самое главное - финансирование для перспективных научных разработок и заделов в интересах ТЭК, гарантирующее лидерство в своей области науки и/или производства. Совершенно очевидно, что и дальнейшие успехи большинства этих субъектов связаны с финансовым благополучием ТЭК (рост которого наглядно виден из ежегодных публикаций известных списков  журнала «Форбс»), так как и их благополучие косвенно, но тоже зависит от роста объёма экспорта «общенародного достояния» и темпов роста цен на топливо и энергию в России. «Сидя на нефтегазовой игле», они «не рады» конкурентоспособным энергетическим технологиям децентрализованной – (малой) энергетики. К таким технологиям, наряду с современными разработками в атомной энергетике (обеспечивающими её безопасность), технологиями с использованием водорода, а также различных возобновляемых источников энергии, относится и бестопливное преобразование неисчерпаемой даровой и общедоступной экологически чистой низкопотенциальной энергии внешней среды. Эти энергетические технологии основаны на законах классической термодинамики (без каких-либо «теорий» торсионных полей, энергии вакуума и прочего шаманства). В них используется незаслуженно забытое открытие российских учёных - Кудрина О.И., Квасникова А.В., Челомея В.Н. №314 от 2.07.1951г - «явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекционном процессе с пульсирующей активной  струей».

Однако данное открытие реализуется не для создания дополнительной силы тяги реактивного движителя, а в эжекторном сопловом аппарате газотурбинного двигателя (ГТД), в котором потенциальная и тепловая энергия внешних газовых масс преобразуется в кинетическую энергию их реактивной струи для создания мощности на его силовом валу. В отличие от известных преобразователей даровой и экологически чистой низкопотенциальной энергии внешней среды (ветровых, солнечных, геотермальных), эффективность её преобразования в струйных ГТД с этим эжекционным процессом не зависит от географических, временных и погодных условий, а удельная мощность значительно выше и сопоставима с мощностью ГТД традиционных схем. Пред­лагаемые способы преобразования этой энергии основаны на использовании неуравнове­шенной силы давления внешних газовых масс, которая при восстановлении равновесного состояния в эжекторном насадке струйного ГТД, нарушаемого воздействием пульсирую­щей активной струи, обеспечивает ускорение присоединяемых масс вслед за газовой мас­сой её импульсов практически без их смешения. В связи с этим получаемая в результате про­цесса последовательного присоединения кинетическая энергия объединённой массы (в зависимости от параметров процесса) может быть значительно больше кинетической энергии активной струи. Такие результаты получены экспериментально и современ­ными методами численного моделирования.

В струйных ГТД можно не использовать топливо. Кроме того, в зависимости от используемых циклов и назначения, они могут работать не только в атмосфере, заменяя тепловые двигатели традиционных схем, но и в любых условиях внешней среды, напри­мер, в космосе, под водой и, одновременно с получением мощности на валу, вырабатывать тепло и «холод» в широком диапазоне температур. Несмотря на то, что способы преобра­зования энергии в струйных ГТД принципиально отличаются от традиционных способов, производство таких ГТД не требует новых, ранее не освоенных технологий. Оно проще, эффективнее и возможно на большинстве машиностроительных предприятий.

Освоение этих принципиально новых - струйных энергетических технологий, предлагаемых Вашему вниманию, позволит избежать социально - экономических катаклизмов, техногенных и экологических катастроф, связанных с традиционными технологиями, использующими углеводородное топливо.

Однако при их внедрении условия становятся равными для всех разработчиков и производителей. Готовых разработок, а тем более перспективных заделов по таким технологиям нет. «Перспективные разработки» по традиционной тематике у субъектов, связанных с ТЭК, пропадают «вхолостую». Достигнутое ими лидерство (справедливости ради нужно подчеркнуть, что для его достижения даже при благоприятных финансовых условиях нужны знания, терпение и не малый труд) при этом не даёт особых преимуществ. Конкуренция возрастает, а главное - у них (как впрочем, и у всех остальных) нет источника финансирования для разработки бестопливных технологий (к сожалению, пока в России интерес к ним проявляется, в основном, со стороны энтузиастов и экологов, не являющихся потенциальными инвесторами). И вновь парадокс, связанный с сегодняшними экономическими условиями: ведущие научные и производственные структуры энергетического машиностроения - передовой отрасли науки и промышленности не только не проявляют должной инициативы в разработке и внедрении эффективных бестопливных энергетических технологий, но и сознательно тормозят эти процессы. Какими бы эффективными струйные технологии не были для потребителей (а они не только экологичны, но и способны повысить благосостояние всех членов общества), их освоение и масштабное использование в сложившейся ситуации противоречит интересам этих субъектов. В итоге - противодействие внедрению, в т. ч. манипулирование информацией о разработках, её замалчивание и искажение, дискредитация бестопливных струйных технологий.

В предлагаемом Вашему вниманию докладе обоснованы основные технические характеристики струйных ГТД. В нем использованы материалы из статьи «Принципиально новые - струйные энергетические технологии», вари­анты которой опубликованы во многих солидных, в т. ч. рецензируемых научно-техниче­ских журналах, например, «Инженерная физика», «Прикладная физика», а также в обще­российском научно-техническом журнале «Полёт», главными редакторами которого являются академики РАН Г. В. Новожилов (авиация) и А. С. Коротеев (ракетная техника и космонавтика).

Если приведенные экспериментальные данные и энергетический баланс, не смогут стать для Вас достаточно убедительными доказательствами возможности получения мощности на валу бестопливными способами, то ими могут послужить испытания наиболее простого - демонстрационного варианта бес­топливного струйного ГТД с использованием открытого цикла. 

При этом нет необходимости «с нуля» разрабатывать и изготавливать оригиналь­ную конструкцию - можно использовать уже готовые устройства: в качестве силового эле­мента - серийный турбинный модуль маломощного (для минимизации затрат) турбоваль­ного  ГТД, а для подготовки рабочего тела, образующего активную струю, - автономный компрессор любого типа и ресивер с пневмоклапаном. Такую модульную конструкцию можно назвать «ветродвигателем» с управляемым процессом бестопливного ускорения воздушных масс. Оригинален только эжекторный насадок,  который в этом случае пре­дельно прост (с точки зрения изготовления). Конечно, описания лишь физической сути преобразований недостаточно для создания даже самого простого стендового варианта. Бестопливные преобразования низкопотенциальной энергии воздуш­ных масс возможны только при определённых геометрических пропорциях эжекторного устройства и соотношениях термодинамических параметров процесса последовательного присоединения, без которых в нём нельзя получить необходимый прирост кинетической энергии реактивной струи. А они непостоянны и зависят от конкретной конструкции дви­гателя - расчётной мощности, параметров проточной части, термодинамических парамет­ров рабочего тела и других конструктивных и технико-эксплуатационных характеристик. Определение диапазона, а тем более оптимизация соотношений всех параметров требуют большого объёма теоретических и экспериментальных исследований и, соответственно, немалых затрат на их проведение.

Однако, при участии автора в этом проекте не надо тратить средства и время на дополнительные теоретические и экспериментальные иссле­дования для оптимизации параметров процесса последовательного присоединения. Более 10 лет занимаясь разработкой струйных технологий, автор сегодня владеет методиками (в т. ч. с использованием численного моделирования), позволяющими получать величину и ско­рость объединенной воздушной массы в эжекторных сопловых аппаратах, необходимые ГТД с конкретными технико-эксплуатационными характеристиками.

Призываю участников конференции принять участие в разработке и освоении производства струйных ГТД, предназначенных для ра­боты в бестопливных энергетических и транспортных системах (наземных, надводных и подводных, авиационных и космических).

Причём специфика бестопливных струйных систем (низкопотенциальная энергия внешней среды, доступна для использо­вания в любом месте их эксплуатации) позволяет, наряду с их производ­ством, производить конечный продукт - электроэнергию, тепло и/или «холод», получаемый непосредственно в местах его потребления. То есть, обеспечивать потребите­лей необходимыми видами энергии. При этом затраты на производство таких систем, наряду с за­тратами на их поставку, монтаж - наладку, фирменное сервисное техническое обслужива­ние и эксплуатацию, включаются в тарифы на оказываемые услуги. Такая организационная схема позволит создать конкуренцию на энергетическом рынке страны и эффективную систему контроля за уровнем тарифов на потребляемую энергию.

Как нас найти...