Секретный советский проект: атомный автомобиль

ГАЗ-3110

Ближе к концу 90-х Горьковский завод сумел побороть кризис. Так, на свет появилась новая модель «Волги» — ГАЗ-3110.

Помимо гидравлического усилителя, сюда штатно устанавливали электрокорректор фар и дисковые тормоза на переднюю ось. На автомобиле впервые использовалась более низкопрофильная резина (195 на 65 диаметром 15 дюймов). Конструктивно модель отличалась наличием нового рулевого редуктора, карданного вала с промежуточной опорой и неразрезным задним мостом. Был в этой «Волге» и двухрежимный обогрев заднего стекла, а также масляный радиатор. Производитель впервые использовал новую технологию окраски кузова (на комплексе «Хайден-2»). Использовалась двухкомпонентная эмаль «металлик».

Это был значительный шаг вперед для автомобиля «Волга». Какая машина отечественного производства на то время имела подобный «пакет» оснащения? АвтоВАЗ приступил к этому значительно позже. Тем не менее качество сборки у «Волги» не особо впечатляло, говорят отзывы автомобилистов. Пластик на бамперах не выдерживал больших температур и летом начинал плавится. Шумоизоляция внутри тоже отсутствовала. Не было и подушек безопасности. Качество отделки было посредственным, на уровне дешевых иномарок. Автомобиль не выдерживал жесткой повседневной эксплуатации – быстро гнил кузов (несмотря на применение новой технологии грунтования), стирались элементы салона и сиденья. Сейчас найти 3110 в хорошем состоянии довольно трудно. Сколько стоит такая «Волга» (машина)? Цена на нее составляет от 1,5 до 3 тысяч долларов (так как модель серийно уже не выпускается).

По пушечной схеме

Физики АКБ, взяв за основу атомную силовую установку ледокола «Ленин», быстро убедились в том, что она не поддается масштабированию в меньшую сторону. Построить же автомобиль под существующий реактор было немыслимо — настолько огромной получалась машина. Над этой проблемой физики работали до 1960 года, но без особого успеха, пока на очередном совещании кто-то них в сердцах не воскликнул: «Не получается, хоть засовывай уран в цилиндры двигателя!» — и это навело Камнева на идею, которая оказалась весьма плодотворной.

Идея состояла в следующем. Традиционный реактор требует довольно значительного количества радиоактивного урана. При уменьшении массы топлива коэффициент размножения нейтронов падает, и реактор перестает быть критичным — «затухает». Между тем критичность реактора зависит не только от массы загруженного в него радиоактивного материала, но и от его конструкции и конфигурации. Камнев предложил использовать классическую «пушечную схему», хорошо знакомую физикам-ядерщикам по конструкции первых атомных бомб из урана (более совершенные плутониевые делались уже по другой схеме — имплозивной). Суть ее работы состоит в том, что при сближении двух кусков обогащенного урана начинается цепная реакция, растет коэффициент размножения нейтронов и реакция становится самоподдерживающейся. В бомбе она идет еще дальше — начинается нарастающая цепная реакция, и происходит взрыв. Но ведь работа обычного двигателя внутреннего сгорания — это есть серия маленьких взрывов! Нужно только остановить реакцию вовремя, чтобы замкнуть цикл работы двигателя.

Автомобили и атомная энергия

В 1950-е Форд разработал концепт-кар под названием Ford Nucleon
. Этот автомобиль на атомной энергии был разработан, по словам Форда, на основе предположения, что в будущем атомные реакторы станут компактнее, безопаснее и легче.

В основе дизайна была энергетическая капсула, которая находилась в задней части автомобиля. Форд предполагал, что зарядные станции заменят бензоколонки, а проехать без подзарядки можно будет более 8 000 км
.

Сегодня можно задуматься, почему же до сих пор на дорогах не разъезжают автомобили на атомной энергии, ведь в мире уже существуют атомные электростанции, подлодки и авианосцы
. Во время холодной войны СССР и США использовали небольшие реакторы для снабжения энергией спутников.

Ученые могли бы создать миниатюрную атомную станцию и вставить ее в автомобиль. Но не так все просто.

Гонка за мирным атомом

В 1949 году правительство СССР, прислушавшись к доводам ученых, среди которых были академик Петр Капица, президент Академии наук Сергей Вавилов и «отец советской атомной бомбы» Игорь Курчатов, приняло решение о строительстве первого сугубо гражданского атомного объекта — атомной электростанции. В октябре 1954 года Обнинская АЭС была официально включена в сеть Мосэнерго, и обычные люди получили возможность зажечь лампочку от атомной электроэнергии. Советский Союз выиграл первый отрезок эстафеты за «мирный атом».

Но и американцы не дремали. В 1952 году на верфях Гротона была заложена подводная лодка «Наутилус», которая должна была стать первой атомной субмариной в мире. К 1954 году, когда была построена Обнинская АЭС, «Наутилус» был спущен на воду, а в январе 1955-го вышел в море, став первым транспортным (хотя и не гражданским) средством, движимым энергией атомного распада.

Концепты

Реального ядерного двигателя на нем, конечно, не стояло — только муляж. Но предполагалось, что в ближайшее время ученые смогут решить все проблемы и изобретут компактный реактор, который можно будет встраивать в задний свес автомобиля.

Вместо заправок такая машина должна была заезжать на смену капсулы с ядерным топливом, то есть сердечника реактора. Причем, по расчетам «фордовцев», примерно раз в 5000 километров. А для защиты от радиации пассажиры должны были сидеть в закрытой капсуле-полусфере. Про пешеходов, видимо, не подумали — а что, тестов Euro NCAP тогда не проводилось…

Через пять лет идея все еще была горяча — на Всемирной ярмарке появился Ford Seattle-ite XXI. Машина выглядела менее футуристично, но не менее необычно — шесть колес, огромный капот, подъемные двери-крылья. Под капотом, теперь уже спереди, также «как бы» располагался ядерный двигатель.

Для концепта придумали множество не просто передовых, а фантастических технологий — управляемые две передние оси для лучшего сцепления с дорогой, стекла переменной прозрачности, управление с тачскрина, навигация с маршрутным компьютером, и так далее.

Интересная фишка — передний объем машины полностью отсоединялся от салона и мог заменяться. В городском варианте там стоял 60-сильный моторчик, а в «трансконтинентальном» — 400-сильный ядерный реактор.

Какого-то продолжения эти фантазии не получили. Компактного и безопасного реактора так и не появилось. Бомбардировщики в СССР и США летали с тестовыми реакторами на борту, но в итоге от этой идеи отказались даже военные. Слишком сложным оказалось обеспечить даже радиационную защиту экипажа, не говоря уж о обеспечении безопасности реактора после аварии.

Использование автомобиля на атомной энергии

Возможно главная причина, по которой у нас улицы не забиты автомобилями с атомным двигателем это радиоактивность
. Такие машины нуждались бы в соответствующей защите, иначе не только водитель, но и окружающие люди могли бы пострадать.

Если использовать всю необходимую защиту
, то автомобиль был бы невероятно тяжелым, возможно даже настолько, что он не смог бы сдвинутся с места.

Также подобные автомобили могут быть использованы во вред людям
, например, как опасное радиоактивное оружие.

В конце концов, энергетическим компаниям, автомобильным концернам и правительствам придется тесно сотрудничать
, чтобы создать нужную инфраструктуру.

Им также придется установить стандартизированный процесс избавления от использованного энергопродукта, у которого еще сотни лет будет высокий уровень радиации
.

В 1949 году Советский Союз стал второй страной в мире, сумевшей успешно построить и испытать образец атомного оружия. С одной стороны, это, безусловно, был серьезный успех советских ученых и инженеров. С другой — не менее серьезный удар по самолюбию советского руководства. Ведь в гонке двух стран второе место — это последнее. Именно тогда многие руководители страны стали задумываться над теми областями, в которых СССР мог бы вырваться вперед. В частности, над проектами мирного использования атомной энергии.

В качестве источника энергии в Ford Nucleon 1957 года предполагалось использовать компактный ядерный реактор. Кабина была вынесена за переднюю ось, а тяжелый реактор вместе с биологической защитой был установлен далеко позади. По расчетам инженеров Ford, на одной загрузке топлива Nucleon мог пройти 5000 миль (8000 км), после чего вся энергоустановка подлежала замене целиком, при этом владелец мог выбрать любую энергоустановку — более мощную или более экономичную.

«Волга-Атом»

В апреле 1965 года машина выехала на испытательный полигон под Северском. По воспоминаниям принимавшего участие в разработке двигателя Валентина Семенова, которому удалось прокатиться за рулем автомобиля (или атомобиля?), ощущения были весьма необычными: машина была очень тяжелой, но мощность двигателя компенсировала повышенную массу. Разгон был бодрым, а вот с торможением дело обстояло хуже. И еще мотор сильно грелся, и в автомобиле, несмотря на сибирскую прохладную весну, было очень жарко.

Проведенные испытания показали, что конструкция вполне рабочая, при этом реальный ресурс пробега составил более 60 000 км. Однако после этого весь силовой агрегат нужно было менять, а это очень хлопотно и расточительно для гражданской техники. Поэтому физики начали работу над второй версией двигателя — с газофазным топливом в виде гексафторида урана вместо твердого урана. Гексафторид одновременно служил и рабочим телом вместо гелия, который также доставлял в первой версии немало хлопот, улетучиваясь сквозь малейшие щели уплотнителей и даже сквозь стенки (для поддержания его уровня двигатель был оснащен баллоном с гелием и автоматической системой компенсации расхода). Правда, графитовый замедлитель пришлось сделать пористым, чтобы газ эффективнее перемешивался и в нем шла реакция деления. Новый двигатель был менее мощным (200 л.с., 600 Н м), а пробег на одной загрузке топлива уменьшился примерно до 40 000 (по результатам испытаний). Зато для «заправки» теперь не требовалось менять весь двигатель, достаточно было закачать в цилиндры новый запас гексафторида урана.

Изначально планировалось изготовить несколько опытных машин, чтобы демонстрировать их на выставках и катать почетных гостей. Однако, пока конструкторы разрабатывали двигатель и сам автомобиль, ситуация изменилась. Хрущев ушел с поста генсека, а у сменившего его Брежнева не было подобных амбиций. Так что проект без особого шума закрыли. А два опытных экземпляра автомобилей (без двигателей, которые были сняты для дезактивации и захоронения) долгое время стояли на полигоне, а потом были утилизированы. С ними ушел и безграничный и безрассудный энтузиазм той эпохи, в которой люди не боялись хватать атом за хвост.

В середине ХХ века человечество было покорено идеей мирного атома — казалось, это невероятная технология, способная дать миру почти вечную энергию, спасти от нефтяной зависимости. Строились атомные электростанции, атомные ледоколы и подводные лодки, проектировались атомные самолеты и даже автомобили! В 1958 году появился концепт-кар Ford Nucleon.

Тупиковая ветвь

Столкнувшись с проблемами масштабирования, Камнев предложил создать побочный продукт — атомную машину для дорожного строительства, точнее — атомный дорожный каток. Славский озвучил идею Хрущеву, и тот пришел в восторг, узнав, что с помощью такого катка можно, используя выделяемое реактором избыточное тепло, с минимальными затратами строить прямую как стрела и ровную как зеркало дорогу даже в самых густых лесах. Один такой каток был построен к концу 1959 года, очевидец описывает его так: «Даже в самых больших карьерах я не видел таких гигантов. Махина высотой с семиэтажный дом и шириной в 20 м прокладывает в лесу прямую и ровную дорогу, просто спекая верхний слой грунта при температуре свыше 500 градусов». Испытания, проведенные в Сибири, оставили 25-километровый отрезок великолепнейшей дороги прямо сквозь тайгу примерно посередине между Томском и Новосибирском. Дорогу бы проложили до конца, но случилась неприятность: усталый оператор катка заснул за рычагами, и единственная в своем роде строительная машина утонула в болоте, на дне которого она и лежит до сих пор. А идеальная дорога одиноко начинается и заканчивается посреди тайги — как памятник атомной фантазии прошлой эпохи.

Ford Nucleon был представлен на различных выставках, и в 1958 году на одном из американских автосалонов его увидел второй секретарь советского посольства Владимир Синявин. Он был большим энтузиастом технического прогресса и с восторгом описал идею автомобиля в своем отчете. Поскольку там упоминался атомный проект, на родине отчет внимательно изучили. Военных он не заинтересовал, поскольку они посчитали описанное пустой фантазией, но на всякий случай отчет переслали в Министерство среднего машиностроения СССР, которое курировало тогда все атомные проекты. Его увидел один из заместителей министра, легендарного Ефима Павловича Славского. Так началась неизвестная история удивительной машины, которая могла бы перевернуть всю мировую автомобильную промышленность.

Атомный двигатель давал очень много тепла, для рассеивания которого требовалась эффективная система охлаждения. У инженеров не было опыта работы с подобными конструкциями, поэтому в поисках решений они изучали американские концепт-кары 1950-х, такие как Buick Le-Sabre 1951 года (на фото) или Ford X 2000 1958 года

При всей вычурности у них было важное достоинство: они позволяли вписать огромные воздухозаборники системы охлаждения в общий дизайн кузова.

Технические новшества «двадцать четверки»

У 24-ки была значительно доработана агрегатная часть. Так, вместо трехступенчатой коробки, сюда устанавливалась полностью синхронизированная 4-ступенчатая трансмиссия. Поскольку машина отличалась большим весом, в новой модели были доработаны и тормоза. Теперь они шли с гидровакуумным усилителем и автоматическим разделителем «контуров». Подвеска машины тоже модернизировалась. Спереди стоит кованая балка и резинометаллические шарниры. Стоит отметить, что такая схема подвески использовалась на всех последующих «Волгах» и даже перешла на «ГАЗели». Отзывы владельцев отмечают высокую надежность данной подвески. Балка за счет простоты конструкции, не требует к себе значительного обслуживания. Единственное, что нужно машине – это проводить шприцевание шкворней, да и то, раз в год.

Атомное сердце

К концу 1961 года конструкция была в основном проработана. Двигатель А21 представлял собой вполне традиционный четырехцилиндровый агрегат, в котором на торцах поршней и цилиндров были расположены шайбы из обогащенного изотопом 235 урана. В торце цилиндра была также расположена шайба из графита — замедлителя нейтронов. В качестве рабочего тела выступал гелий, закачанный в цилиндры. При ходе сжатия массы урана сближались, коэффициент размножения нейтронов начинал расти. За счет тепловыделения гелий разогревался и начинал расширяться, толкая поршень наверх, — это был рабочий ход. Контролировать обороты и останавливать работу двигателя можно было с помощью стержней-поглотителей, которые располагались на месте клапанов и выдвигались независимо вращающимся распредвалом с изменяемыми фазами кулачков. По мере расхода ядерного топлива фазы смещались, чтобы компенсировать «выгорание» топлива. В качестве аварийного «гашения» реактора при закритических авариях предусматривался впрыск раствора борной кислоты в цилиндры. Весь агрегат был помещен в полностью герметичную оболочку с биозащитой, наружу были выведены только трубопроводы второго контура охлаждения и магнитная муфта, вращавшая редуктор коробки передач.

В конструкцию концепт-кара Ford Seattle-ite XXI с атомным силовым агрегатом было заложено множество идей для автомобиля будущего: навигация, круиз-контроль, электрическое рулевое управление, панорамное остекление салона с регулируемым затемнением. Но для реального атомного автомобиля самым полезным оказалось трехосное шасси.

После полугода настроек и экспериментов двигатель, установленный на стенде, отработал три месяца совершенно штатно, при этом условный пробег составил около 70 000 км. Пора было испытать его в деле. Для проектирования шасси были привлечены инженеры специально созданной рабочей группы Горьковского автозавода (ГАЗ). Поставленная задача немало их удивила. Подвеску нужно было значительно усилить: А23 весил не 200 кг, как штатный мотор ГАЗ-21, а почти 500. При этом двигатель имел совершенно фантастические по тем временам характеристики: мощность 320 л.с. и крутящий момент более 800 Н м при низких оборотах (60 об/мин). В требованиях также оговаривались полное исключение доступа под капот, отсутствие топливной системы и навесных агрегатов, и особо — наличие производительной системы охлаждения.

Как все начиналось: ГАЗ-21

Прототипом для первой модели «Волги» послужила легендарная «Победа», ГАЗ М-20. Машина на тот момент имела передовой дизайн и хорошие технические характеристики. Но ближе к 50-м ее заметно обошли иностранные конкуренты. Возникла потребность в создании принципиально нового автомобиля, ком стал ГАЗ-21. Машина получила «американизированный» дизайн и новую агрегатную начинку. В разработке внешности был задействован известный художник Лев Еремеев. Именно он применил мировые тенденции автомоды последних лет. Так, внешность машины имела «ракетно-космические» мотивы.


автомобиль премиум-класса,

Интересные факты о «Волге 31029»

В 90-х годах образовалась определенная прослойка нижегородских тюнинговых фирм, которые занимались улучшением технических характеристик стандартной «Волги». Так, улучшения производились путем замены штатных агрегатов (двигателя, подвески) на узлы с импортных автомобилей. Помимо этого, данные компании занимались установкой систем кондиционирования и сервоприводов на обычную «Волгу 31029».

В 95-м году на данный автомобиль устанавливали 4-цилиндровый мотор от Rover на 136 лошадиных сил и автоматическую четырехступенчатую коробку передач. Спустя год, на свет появились образцы с двигателем от «Ленд Ровер Дискавери» на 3,9 литра. Такая «Волга» развивала до 185 лошадиных сил мощности. Устанавливались и японские моторы от «Тойоты Кресты» и «Крауна». Большое подкапотное пространство дало широкий потенциал для тюнинга «Волги». Но это были очень редкие экземпляры.

Торий

Возможно, в XXI веке ученые все-таки смогут сделать то, что не смогли в середине ХХ-го. Секрет — в топливе. Для ядерных двигателей может использоваться не уран и плутоний, а торий.

Он не такой радиоактивный и токсичный — для защиты от облучения достаточно слоя алюминиевой фольги. И цепной самоподдерживающейся ядерной реакции в тории быть не может, его тип реакции — так называемый суб-критический. При этом тепловой энергии в тории — в 30 000 000 раз больше, чем в бензине.

Изобретатель Чарльз Стивенс (Charles Stevens) из американского Массачусетса создал компанию Laser Power Systems, которая сейчас разрабатывает автомобильные ториевые силовые установки. Принцип действия их примерно такой (за правильность не ручаемся — химия и физика в школе были успешно прогуляны в пользу катания на папиной машине): торий служит источником энергии для лазера.

Ториевый лазер, в отличие от обычного, не дает направленного луча света, но излучает очень много тепла. Это тепло используется для разогрева воды, которая, превращаясь в пар, раскручивает турбину, которая, в свою очередь, вращает генератор, а он уже дает ток для электродвигателей.

Звучит сложновато, но Стивенс говорит, что весит такой двигатель всего 220 кг, а по размерам достаточно компактен, чтобы поместиться под капот обычного автомобиля. Мощность силовой установки — 250 кВт, то есть 335 лошадиных сил. Отличный показатель, правда? Вот только если обычные 300-сильные машины ездят на заправку через день, то торий-мобилю перезагрузка атомного горючего нужна значительно реже. На один миллион километров пробега хватит шестнадцати грамм тория.

Добиться невозможного

Славскому идея показалась интересной, и он конфиденциально попросил нескольких физиков-атомщиков изучить возможность реализации подобного проекта. Ответ был совершенно однозначным: «Пустые фантазии!». На ближайшем совещании в Кремле Славский между делом в шутку упомянул об этом — вот, мол, какой ерундой занимаются американцы. Он ожидал, что Хрущев посмеется вместе с ним, однако реакция была совершенно другой. Никита Сергеевич выслушал министра и вдруг неожиданно серьезно сказал: «А почему бы нам не сделать такой автомобиль? Ведь с ледоколом хорошо получилось!» Попытки переубедить генсека не увенчались успехом, Хрущев отмел все возражения взмахом руки: «Если эти физики не могут, найдите других».

И такие физики были найдены. Для проектирования автомобиля, приводимого в движение атомной энергией, было создано Автомобильное конструкторское бюро (АКБ) под руководством Александра Эдуардовича Камнева. АКБ занималось разработкой ядерной силовой установки.


Ford X 2000 1958 года

Модификация 24-10

Спустя несколько лет на Горьковском автозаводе была слегка доработана стандартная «Волга». Машина стала оснащаться другим, более мощным двигателем. Была организована поставка из Заволжского моторного завода. Так, модификация 24-10 стала оснащаться силовым агрегатом ЗМЗ-402 мощностью 100 лошадиных сил. Ранее здесь использовался мотор 2401, который выдавал 85 лошадиных сил мощности. Стоит отметить, что это был дефорсированный мотор – он рассчитан на потребление бензина с октановым числом А-76. ЗМЗ-402 рассчитан на 92-й бензин. Модификация получила множество доработок. Так, здесь впервые была использована бесконтактная система зажигания, изменился дизайн руля, приборной панели и дверных ручек. Внешне эту модификацию можно распознать по черной пластиковой решетке радиатора.

Ядерное топливо

В одном из интервью он объяснил принцип работы: небольшие частицы тория использовались для выработки тепла
— был создан ториевый лазер и несколько подобных лазеров нагревали воду для получения пара
, чтобы привести в действие серию мини-турбин
.

Стивенс говорил, что двигатель с весом примерно 227 кг будет достаточно легок и компактен, чтобы уместится под капотом обычного автомобиля
.

Все же, если бы все было так просто, то нефтепродукты уже бы канули в лету. По словам Стивенса, разработка работающих компактных турбин и генераторов намного сложнее, чем создание ториевого лазера
.

На данном этапе команда из 40 рабочих во главе со Стивенсом пытается ответить на вопрос, как эффективнее совместить лазеры, турбины и генераторы. Если задумка удастся, то, по их мнению, автомобили с ториевым двигателем смогут покрывать расстояния в миллионы километров
.

«Машина состарится раньше, чем мотор. Не будет ни нефтепродуктов, ни выхлопных газов — ничего» — говорит Стивенс.

Если торий станет главным источником энергии, то Австралия станет глобальным энергетическим гигантом. По данным Геологической службы США (US Geological Survey), в Австралии второе по объему месторождение тория на Земле
— около 333 690 тонн (примерно 1/4 всех запасов тория на планете). Кроме Австралии, большое количество тория находится в США и Индии.

Технические особенности «двадцать первой»

Стоит отметить, что новая машина «Волга» (ГАЗ-21) оснащалась как механической, так и автоматической коробкой передач с переключением «у руля». Обе трансмиссии были на три ступени. На первых экземплярах главная передача КПП была не гипоидной, а конусной. Машина оснащалась независимой подвеской спереди и рычажными гидравлическими амортизаторами. Сзади – классическая рессорная подвеска. Что касается двигателя, сюда устанавливали 2,4-литровый бензиновый агрегат на 70 лошадиных сил. Максимальный крутящий момент составлял 17 кгс при 4 тысячах оборотов. На то время «Волга» (машина ГАЗ-21) имела неплохие динамические характеристики. Она стала культовой, особенно после выхода на свет фильма «Берегись автомобиля». Но на этом история «Волги» не заканчивается.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Editor
Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Лошадиные силы
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector