атомобіль | Журнал Популярна Механіка

1. Гонка за мирним атомом
2. Атом в упряжці
3. Чистий дизайн і начинка
4. тупикова гілка
5. домогтися неможливого
6. За гарматної схемою
7. атомне серце
8. «Волга-Атом»

Наши партнеры ArtmMisto

У цьому місяці виповнюється 50 років з того моменту, як «Волга-Атом», перший цивільний автомобіль, що приводився в рух не згорянням викопного палива, а енергією атома, виїхав за ворота складального цеху.

У 1949 році Радянський Союз став другою країною в світі, яка зуміла успішно побудувати і випробувати зразок атомної зброї. З одного боку, це, безумовно, був серйозний успіх радянських вчених і інженерів. З іншого - не менш серйозний удар по самолюбству радянського керівництва. Адже в гонці двох країн друге місце - це останнє. Саме тоді багато керівників країни стали замислюватися над тими областями, в яких СРСР міг би вирватися вперед. Зокрема, над проектами мирного використання атомної енергії.

Від автомобіля до атомобілів Як джерело енергії в Ford Nucleon 1957 року передбачалося використовувати компактний ядерний реактор. Кабіна була винесена за передню вісь, а важкий реактор разом з біологічним захистом був встановлений далеко позаду. За розрахунками інженерів Ford, на одному завантаженні палива Nucleon міг пройти 5000 миль (8000 км), після чого вся енергоустановки підлягала заміні цілком, при цьому власник міг вибрати будь-яку енергоустановку - більш потужну або більш економічну.

Гонка за мирним атомом

У 1949 році уряд СРСР, прислухавшись до доводам вчених, серед яких були академік Петро Капіца, президент Академії наук Сергій Вавилов і «батько радянської атомної бомби» Ігор Курчатов, прийняло рішення про будівництво першого суто цивільного атомного об'єкта - атомної електростанції. У жовтні 1954 року Обнинская АЕС була офіційно включена в мережу Мосенерго, і звичайні люди отримали можливість запалити лампочку від атомної електроенергії. Радянський Союз виграв перший відрізок естафети за «мирний атом».

Але і американці не дрімали. У 1952 році на верфях Гротона була закладена підводний човен «Наутілус», яка повинна була стати першою атомною субмариною в світі. До 1954 року, коли була побудована Обнинская АЕС, «Наутілус» був спущений на воду, а в січні 1955-го вийшов в море, ставши першим транспортним (хоча і не цивільним) засобом, рухомим енергією атомного розпаду.

Атом в упряжці

При розробці «Волга-Атом» конструкцію існуючого шасі ГАЗ-21 ніяк не вдавалося посилити. В результаті ідея компонування була запозичена у концепт-кара 1962 року Ford Seattle-ite XXI з двома передніми осями. Всі чотири передніх колеса «Волга-Атом» були керманичами (з них два провідними). Незважаючи на довгий капот, місця для розміщення біозахисту і системи охолодження в моторному відсіку не вистачило. Довелося використовувати передню частину салону, а водійське місце розмістили позаду.

Однак в Союзі вже був готовий хід у відповідь. У 1953 році Рада міністрів СРСР прийняла рішення про будівництво атомного криголама. Судно було закладено в 1956 році на ленінградському суднобудівному заводі ім. Марті, через рік спущено на воду, після чого почався монтаж ядерної енергетичної установки, розробленої колективом нижегородського Дослідного конструкторського бюро машинобудування (ОКБМ) під керівництвом Ігоря Афрікантова. У грудні 1959 року атомний криголам «Ленін» був офіційно переданий Міністерству морського флоту СРСР, і хоча на той час «Наутілус» вже експлуатувався і навіть встиг досягти своїм ходом Північного полюса, рахунок можна було вважати як мінімум рівним. Важливим є те, що криголам «Ленін» був чисто цивільним судном, а «Наутілус» військовим кораблем, - адже в очах міжнародної громадськості вага цивільних атомних проектів був істотно вище. Через кілька років ще кілька атомних цивільних суден вийшли на океанський простір - американська «Саванна» (1964) і німецький «Отто Ган» (1968) (японське судно «Муцу» сильно запізнилося через технічні проблем і було здано в 1990 році). Але, образно кажучи, вони з'явилися на старт, коли гонка вже була закінчена.

Як працює атомний двигун Конструкція першого покоління являє собою класичну «гарматну схему». Підкритичні уранові шайби на поршні і торці циліндра зближуються, збільшуючи критичність, і реакція поділу розігріває робоче тіло (гелій) в циліндрах. Гелій розширюється і штовхає поршень, здійснюючи роботу. Шток висуває кадмієвий стрижень-поглинач, реакція загасає. У другому поколінні в якості палива використовується газофазний гексафторид урану, який одночасно є і робочим тілом. Графітовий сповільнювач зроблений пористим, щоб газ ефективніше перемішувався, і в ньому йшла реакція поділу.

Чистий дизайн і начинка

Проте ідеологічну перемогу в атомній гонці все-таки не можна було визнати зовсім чистою, і радянські вчені, інженери і керівники шукали можливість закріпити успіх. Були потрібні нестандартні ідеї, і одна з них надійшла по дипломатичних каналах.

У 1957 році компанія Ford представила публіці один з самих амбітних концептів в своїй історії - Ford Nucleon. Дизайнери зобразили своє бачення автомобіля майбутнього, причому навіть не на полноразмерном макеті, а на моделі в масштабі 3: 8. Nucleon виглядав вкрай футуристично, але найбільш незвичайним був зовсім не його зовнішній вигляд, а передбачуваний джерело енергії - дуже компактний ядерний реактор. Далі масштабної моделі і її концептуального опису справа не пішла, але прийнято вважати, що Ford Nucleon став своєрідним символом атомної епохи.

тупикова гілка

Зіткнувшись з проблемами масштабування, Камнев запропонував створити побічний продукт - атомну машину для дорожнього будівництва, точніше - атомний дорожній каток. Славський озвучив ідею Хрущову, і той був у захваті, дізнавшись, що за допомогою такого катка можна, використовуючи виділяється реактором надлишкове тепло, з мінімальними витратами будувати пряму як стріла і рівну як дзеркало дорогу навіть в самих густих лісах. Один такий каток був побудований до кінця 1959, очевидець описує його так: «Навіть в найбільших кар'єрах я не бачив таких гігантів. Махина висотою з семиповерховий будинок і шириною в 20 м прокладає в лісі пряму і рівну дорогу, просто спікся верхній шар грунту при температурі понад 500 градусів ». Випробування, проведені в Сибіру, ​​залишили 25-кілометровий відрізок найвеличнішою дороги прямо крізь тайгу приблизно посередині між Томському і Новосибірському. Дорогу б проклали до кінця, але трапилася неприємність: втомлений оператор катка заснув за важелями, і єдина в своєму роді будівельна машина потонула в болоті, на дні якого вона і лежить до цих пір. А ідеальна дорога самотньо починається і закінчується посеред тайги - як пам'ятник атомної фантазії минулої епохи.

Ford Nucleon був представлений на різних виставках, і в 1958 році на одному з американських автосалонів його побачив другий секретар радянського посольства Володимир Синявін. Він був великим ентузіастом технічного прогресу і з захопленням описав ідею автомобіля в своєму звіті. Оскільки там згадувався атомний проект, на батьківщині звіт уважно вивчили. Військових він не зацікавив, оскільки вони порахували описане порожній фантазією, але про всяк випадок звіт переслали до Міністерства середнього машинобудування СРСР, яким займався тоді всі атомні проекти. Його побачив один із заступників міністра, легендарного Юхима Павловича Славського. Так почалася невідома історія дивовижною машини, яка могла б привернути всю світову автомобільну промисловість.

Атомний двигун давав дуже багато тепла, для розсіювання якого була потрібна ефективна система охолодження. У інженерів не було досвіду роботи з подібними конструкціями, тому в пошуках рішень вони вивчали американські концепт-кари 1950-х, такі як Buick Le-Sabre 1951 роки (на фото) або Ford X 2000 1958 року. При всій химерності у них було важливе гідність: вони дозволяли вписати величезні повітрозабірники системи охолодження в загальний дизайн кузова.

домогтися неможливого

Славському ідея здалася цікавою, і він конфіденційно попросив кількох фізиків-атомників вивчити можливість реалізації подібного проекту. Відповідь була абсолютно однозначною: «Порожні фантазії!». На найближчій нараді в Кремлі Славський між справою жартома згадав про це - ось, мовляв, який дурницями займаються американці. Він очікував, що Хрущов посміється разом з ним, проте реакція була зовсім іншою. Микита Сергійович вислухав міністра і раптом несподівано серйозно сказав: «А чому б нам не зробити такий автомобіль? Адже з криголамом добре вийшло! »Спроби переконати генсека не увінчалися успіхом, Хрущов відкинув усі заперечення помахом руки:« Якщо ці фізики не можуть, знайдіть інших ».

І такі фізики були знайдені. Для проектування автомобіля, що приводиться в рух атомною енергією, було створено Автомобільне конструкторське бюро (АКБ) під керівництвом Олександра Едуардовича Камнева. АКБ займалося розробкою ядерної силової установки.

Ford X 2000 1958 року

За гарматної схемою

Фізики АКБ, взявши за основу атомну силову установку криголама «Ленін», швидко переконалися в тому, що вона не піддається масштабування в меншу сторону. Побудувати ж автомобіль під існуючий реактор було немислимо - настільки величезною виходила машина. Над цією проблемою фізики працювали до 1960 року, але без особливого успіху, поки на черговій нараді хтось них в серцях не вигукнув: «Не виходить, хоч засовував уран в циліндри двигуна!» - і це навело Камнева на ідею, яка виявилася вельми плідною.

Ідея полягала в наступному. Традиційний реактор вимагає досить значної кількості радіоактивного урану. При зменшенні маси палива коефіцієнт розмноження нейтронів падає, і реактор перестає бути критичним - «загасає». Тим часом критичність реактора залежить не тільки від маси завантаженого в нього радіоактивного матеріалу, але і від його конструкції і конфігурації. Камнев запропонував використовувати класичну «гарматну схему», добре знайому фізикам-ядерників по конструкції перших атомних бомб з урану (більш досконалі плутонієві робилися вже за іншою схемою - імплозівной). Суть її роботи полягає в тому, що при зближенні двох шматків збагаченого урану починається ланцюгова реакція, зростає коефіцієнт розмноження нейтронів і реакція стає самопідтримуваної. В бомбі вона йде ще далі - починається наростаюча ланцюгова реакція, і відбувається вибух. Але ж робота звичайного двигуна внутрішнього згоряння - це є серія маленьких вибухів! Потрібно тільки зупинити реакцію вчасно, щоб замкнути цикл роботи двигуна.

атомне серце

До кінця 1961 конструкція була в основному опрацьована. Двигун А21 представляв собою цілком традиційний чотирициліндровий агрегат, в якому на торцях поршнів і циліндрів були розташовані шайби зі збагаченого ізотопом 235 урану. У торці циліндра була також розташована шайба з графіту - сповільнювач нейтронів. Як робоче тіло виступав гелій, закачаний в циліндри. При ході стиснення маси урану зближувалися, коефіцієнт розмноження нейтронів починав зростати. За рахунок тепловиділення гелій розігрівався і починав розширюватися, штовхаючи поршень нагору, - це був робочий хід. Контролювати обертів і зупиняти роботу двигуна можна було за допомогою стрижнів-поглиначів, які розташовувалися на місці клапанів і висувалися незалежно обертовим розподілвалом із змінними фазами кулачків. У міру витрати ядерного палива фази зміщувалися, щоб компенсувати «вигорання» палива. Як аварійне «гасіння» реактора при закритичних аваріях передбачався впорскування розчину борної кислоти в циліндри. Весь агрегат був поміщений в повністю герметичну оболонку з біозахисту, назовні були виведені тільки трубопроводи другого контуру охолодження і магнітна муфта, обертається редуктор коробки передач.

У конструкцію концепт-кара Ford Seattle-ite XXI з атомним силовим агрегатом було закладено безліч ідей для автомобіля майбутнього: навігація, круїз-контроль, електричне рульове управління, панорамне скління салону з регульованим затемненням. Але для реального атомного автомобіля найкориснішим виявилося тривісне шасі.

Після півроку налаштувань і експериментів двигун, встановлений на стенді, відпрацював три місяці абсолютно штатно, при цьому умовний пробіг склав близько 70 000 км. Пора було випробувати його в справі. Для проектування шасі були залучені інженери спеціально створеної робочої групи Горьковського автозаводу (ГАЗ). Поставлена ​​задача чимало їх здивувала. Підвіску потрібно було значно посилити: А23 важив не 200 кг, як штатний мотор ГАЗ-21, а майже 500. При цьому двигун мав абсолютно фантастичні на ті часи характеристики: потужність 320 л.с. і крутний момент більше 800 Н • м при низьких оборотах (60 об / хв). У вимогах також обговорювалися повне виключення доступу під капот, відсутність паливної системи і навісних агрегатів, і особливо - наявність продуктивної системи охолодження.

«Волга-Атом»

У квітні 1965 роки машина виїхала на випробувальний полігон під Сіверському. За спогадами брав участь в розробці двигуна Валентина Семенова, якому вдалося прокотитися за кермом автомобіля (або атомобиля?), Відчуття були досить незвичайними: машина була дуже важкою, але потужність двигуна компенсувала підвищену масу. Розгін був бадьорим, а ось з гальмуванням було гірше. І ще мотор сильно грівся, і в автомобілі, незважаючи на сибірську прохолодну весну, було дуже жарко.

Проведені випробування показали, що конструкція цілком робоча, при цьому реальний ресурс пробігу склав більше 60 000 км. Однак після цього весь силовий агрегат потрібно було міняти, а це дуже клопітно і марнотратно для цивільної техніки. Тому фізики почали роботу над другою версією двигуна - з газофазним паливом у вигляді гексафториду урану замість твердого урану. Гексафторид одночасно служив і робочим тілом замість гелію, який також доставляв в першій версії чимало клопоту, улетучиваясь крізь найменші щілини ущільнювачів і навіть крізь стінки (для підтримки його рівня двигун був оснащений балоном з гелієм і автоматичною системою компенсації витрат). Правда, графітовий сповільнювач довелося зробити пористим, щоб газ ефективніше перемішувався і в ньому йшла реакція поділу. Новий двигун був менш потужним (200 к.с., 600 Н • м), а пробіг на одному завантаженні палива зменшився приблизно до 40 000 (за результатами випробувань). Зате для «заправки» тепер не потрібно міняти весь двигун, досить було закачати в циліндри новий запас гексафториду урану.

Спочатку планувалося виготовити кілька досвідчених машин, щоб демонструвати їх на виставках і катати почесних гостей. Однак, поки конструктори розробляли двигун і сам автомобіль, ситуація змінилася. Хрущов пішов з посади генсека, а у який змінив його Брежнєва не було подібних амбіцій. Так що проект без особливого шуму закрили. А два досвідчених екземпляри автомобілів (без двигунів, які були зняті для дезактивації та захоронення) довгий час стояли на полігоні, а потім були утилізовані. З ними пішов і безмежний і безрозсудний ентузіазм тієї епохи, в якій люди не боялися вистачати атом за хвіст.

Примітка редакції: дана стаття опублікована в квітневому номері журналу і є першоквітневим розіграшем.

Стаття «А під капотом - атомний мотор» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №4, Грудень 2015 ).