Jeszcze jeden wiek pary

Konstruktorzy brytyjscy zapowiadają, że już latem tego roku ich parowy bolid spróbuje pobić rekord prędkości dla pojazdów kołowych.

To ci sami ludzie, którzy pomagali zbudować samochód Trust 2, pierwsze auto, które pokonało w 1987 roku barierę dźwięku, jadąc jednak na kołach. Ale inżynier Glynne Bowsher i jego ludzie z British Steam Car Challenge (BSCC) mają nadzieję, że parowy napęd nie tylko pozwoli pobić kolejny rekord prędkości, ale będzie stanowił praktyczny przyczynek do ponownego

zastosowania pary wodnej jako alternatywnego źródła napędu zwykłych aut.

Tylko nie benzyna

Od wielu już lat konstruktorzy pracują nad silnikami, które nie musiałyby wykorzystywać paliw kopalnych. Wiadomo, że ropa naftowa, węgiel kamienny czy gaz kiedyś się wyczerpią. Jedni szacują złoża jeszcze na 100 lat wydobycia, inni jedynie na 40.

Najbardziej rozwojowy wydaje się obecnie projekt silnika napędzanego wodorem. Dziewięć największych europejskich miast już wypuściło na ulice pojazdy komunikacji miejskiej, które są zasilane tym właśnie gazem.

Spalanie wodoru dostarcza olbrzymich ilości energii, bez emisji szkodliwych spalin. Bardzo niebezpieczne jest jednak samo magazynowanie i dystrybucja gazu na masową skalę. Praktycznie nie wymyślono jeszcze na to sposobu. Stąd koncepcje ogniw wodorowych, które już w samochodzie oddzielałyby wodór od tlenu. Ten pierwszy spalany byłyby w silniku, drugi emitowany do atmosfery. Wtedy do zbiornika naszego przyszłościowego auta wlewalibyśmy po prostu czystą wodę.

Pomysłem, który zyskuje coraz więcej zwolenników, jest napędzanie aut innymi gazami palnymi, takimi jak metan czy butan. Takich pojazdów mamy już wiele na drogach, także w Polsce. Rozważane jest wykorzystywanie tzw. hitanu, czyli mieszanki wodoru i metanu.

Od lat pośród przyjaznych dla środowiska rozwiązań znajduje się także napęd elektryczny. Blokadą jest niewielka pojemność akumulatorów, które pozwalają przejechać małym autem jedynie do 150 km dziennie. Potem trzeba długo ładować baterie.

Cudownym pomysłem wydaje się napędzanie silników samochodowych polem magnetycznym naszej planety. Silniki magnetyczne lub magnoelektryczne w ogóle nie potrzebowałyby żadnego paliwa do poruszania kół samochodu.

Para w ruch

Silnik parowy nie jest niczym nowym ani cudownym. Zbudowany na zasadzie spalania zewnętrznego (silniki benzynowe pracują na spalaniu wewnętrznym), nadal potrzebuje paliwa do zamiany wody w parę - najlepiej na bazie węglowodorów - takiego jak benzyna czy nafta.

W dopracowywanym nowoczesnym silniku parowym Bowshera woda jest przepuszczana przez wytwornicę, gdzie pod wpływem ciepła zamienia się w supergorącą parę o temperaturze 4000 stopni Celsjusza i ciśnieniu 40 barów. Poprzez cztery dysze para wypuszczana jest na dwustopniową turbinę. Silnik zamienia się wtedy w małą elektrownię.

Potem ruch obrotowy przenoszony jest przez skrzynię biegów na koła. I to spora trudność w wykorzystywaniu napędu parowego. Największą sprawność turbina osiąga bowiem, gdy kręci się wręcz ze swą maksymalną prędkością. A typowa jazda miejska autem polega na ciągłym używaniu na przemian gazu i hamulca.

Mimo to sama zasada pracy silnika parowego wygląda całkiem prosto. Żeby jednak osiągnąć cel, konstruktorzy z BSCC muszą pokonać wiele innych, problemów technicznych. Jeśli silnik Bowhera ma być porównywalny do spalinowych motorów samochodów Formuły 1, musi mieć moc około 300 koni mechanicznych. Jeśli przenieść to na inne jednostki, parowy silnik Inspiration powinien dysponować 225 kW mocy i osiągać 12 tys. obrotów na minutę (rpm).

Przypomnijmy, że typowy bolid Formuły 1 ma silnik z momentem obrotowym 1 7000 rpm (lub więcej), a silnik samolotu - ponad 85 000 rpm.

Jednym z głównych problemów dla zespołu z BSCC jest też zminiaturyzowanie turbiny silnika parowego i systemu przenoszenia napędu.

Parowy bolid Bowshera ma mieć ramę wykonaną ze stali łączonej z kompozytami. Długość auta to 5,25 metrów, szerokość: 1,70 m i wysokość: 1,10 m. Do zamiany wody w parę wykorzystywany jest płynny gaz ziemny. Auto powinno osiągać prędkość jazdy ponad 320 km/h. Wyposażone jest w dwa hamulce przednie i dwa tarczowe z tyłu. Sterowanie pojazdem odbywa się za pośrednictwem zębatek.

Brytyjski projekt nowoczesnego wykorzystania pary wodnej do napędu pojazdów naziemnych sponsoruje oponiarska firma Goodyear. Może trochę na wyrost, przede wszystkim dla reklamy swych wyrobów. Bo specjaliści na razie nie wierzą w sukces inżynierów z BSCC. Gaz ziemny czy propan jest tak samo niebezpieczny w magazynowaniu, jak wodór. A instalacji parowej pewnie nie uda się zmniejszyć tak bardzo, żeby można ją było zamontować w małych autach. Być może jedynie nada się do autobusów lub dużych ciężarówek. Jeśli BSCC i Goodyear nie będą w stanie przesłać całej pary w koła, to na pewno pójdzie ona w gwizdek.

Pomysł braci Stanley

Napęd parowy kojarzy się nam z zamierzchłą przeszłością. Z buchającymi dymem lokomotywami, parostatkami i archaicznymi pojazdami kołowymi epoki pierwszych samochodów.

Do dzisiaj obowiązującym rekordem prędkości dla pojazdów napędzanych parą należy wyczyn auta braci Stanley.

W 1906 roku na torze wyścigowym, znanym dzisiaj jako Daytona Beach, auto braci Stanley, kierowane przez Freda Mariotta, osiągnęło prędkość 205,5 km na godzinę. Parowy wehikuł braci Stanley pokonał wtedy inne startujące samochody z silnikami spalinowymi, zdobył Dewar Trophy i został uznany za najszybsze auto świata. To najdłużej utrzymujący się rekord prędkości, jaki kiedykolwiek ustanowiono.

Był to jednak okres szczytowej rywalizacji motorów na parę z coraz bardziej wyrafinowanymi silnikami benzynowymi. Jak okazało się później, wyścig do przyszłości miały wygrać silniki spalinowe.