Текст книги "Железный конь (СИ)"

Автор книги: Алим Тыналин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 19 страниц)

Глава 15
Поиск решений

К половине девятого утра мы с Кутузовым уже сидели в служебной «Волге» ГАЗ-24, направляясь в областной центр. Петр Васильевич в лучшем костюме темно-серого цвета и чистой белой рубашке, поверх легкое пальто. В руках он держал кожаный портфель с образцами наших расчетов и самодельный прибор для измерения емкости аккумуляторов.

– Виктор Алексеевич, – сказал лаборант, поправляя очки, – а вы уверены, что в институте нам помогут? Все-таки мы из совхоза, не из академической среды.

– Петр Васильевич, – ответил я, переключая передачу, – ученые любят решать интересные задачи. А наша задача действительно интересная.

Дорога до Барнаула заняла два с половиной часа. Весеннее утро выдалось ясным и теплым, термометр показывал плюс пятнадцать градусов. «Волга» шла ровно по асфальтированной трассе, двигатель ЗМЗ-24 работал уверенно.

НИИ химических источников тока при Алтайском политехническом институте размещался в новом четырехэтажном здании из силикатного кирпича на улице Ленина. Вывеска над входом гласила: «Научно-исследовательский институт электрохимии и химических источников тока».

В просторном холле пахло химическими реактивами и озоном. На стенах висели стенды с фотографиями различных типов батарей, схемами электрохимических процессов и портретами ученых-электрохимиков. За стойкой дежурного сидела женщина лет сорока в строгом костюме.

– К кому вы? – спросила она, изучая наши документы.

– К специалистам по аккумуляторным батареям, – ответил я. – Из совхоза «Заря», консультируемся по техническим вопросам.

– Сейчас вызову, – сказала она, снимая трубку внутреннего телефона. – Семен Петрович, к вам посетители из сельского хозяйства… Да, по аккумуляторам… Хорошо, сейчас проведу.

Мы поднялись на третий этаж и прошли по длинному коридору с линолеумным покрытием. В воздухе ощущался запах серной кислоты и паяльной кислоты, привычные ароматы электротехнических лабораторий.

Кабинет кандидата технических наук Семена Петровича Калинина оказался просторным помещением с большими окнами и высокими потолками. За письменным столом сидел мужчина лет пятидесяти с седеющей бородкой и внимательными глазами за очками в металлической оправе. На стенах висели схемы различных электрохимических систем, а на полках стояли образцы аккумуляторов разных типов.

– Семен Петрович Калинин, – представился он, вставая и протягивая руку для рукопожатия. – Заведующий лабораторией химических источников тока. Чем могу помочь сельскому хозяйству?

– Виктор Корнилов, главный агроном совхоза «Заря», – ответил я. – Петр Кутузов, лаборант. Работаем над электрификацией сельхозтехники.

– Интересно, – Калинин указал на стулья перед столом. – Присаживайтесь, расскажите подробнее.

Я рассказал о нашем эксперименте с электротрактором, о достигнутых результатах и существующих проблемах. Кутузов показывал расчеты и схемы, объяснял технические детали конструкции.

– Понятно, – кивнул Калинин, изучая наши материалы. – Типичные проблемы свинцово-кислотных аккумуляторов: малая энергоплотность, большой вес, ограниченный срок службы.

– А есть альтернативы? – поинтересовался Кутузов.

Калинин встал и подошел к стеллажу с образцами батарей:

– Конечно есть. Вот, например, железо-никелевые аккумуляторы, – он взял в руки прямоугольную батарею в стальном корпусе. – Изобретение Эдисона, между прочим. У нас их производят на заводе «Ригель» в Саратове.

– А каковы характеристики? – спросил я.

– Энергоплотность в полтора-два раза выше свинцовых, – начал перечислять ученый. – Срок службы пятнадцать-двадцать лет против трех-четырех лет. Работают при температурах от минус сорока до плюс пятидесяти. Не боятся глубокого разряда.

– Звучит превосходно, – заметил Кутузов. – А недостатки?

– Стоимость в два-два с половиной раза выше, – признал Калинин. – Сложнее в производстве. И саморазряд больше теряют около двадцать процентов заряда в месяц.

Я быстро прикинул в уме экономику. Если аккумуляторов нужно вдвое меньше, а служат они в четыре раза дольше, то переплата в два с половиной раза быстро окупается.

– Семен Петрович, а можно заказать экспериментальную партию? – спросил я.

– В принципе да, – задумался ученый. – У меня есть связи с заводом. Но потребуется техническое обоснование, расчеты нагрузок, режимы эксплуатации.

Кутузов достал из портфеля подробные схемы нашего электротрактора:

– Вот полная техническая документация. Мощность электродвигателя, профиль нагрузки, условия эксплуатации.

Калинин внимательно изучил наши чертежи:

– Интересное решение… А что с зарядкой? Железо-никелевые аккумуляторы требуют иного режима заряда, чем свинцовые.

– В чем отличие? – поинтересовался я.

– Нужен стабилизированный ток, контроль температуры, специальный профиль заряда, – объяснил Калинин. – Но это решаемо. Могу дать схему зарядного устройства.

Он подошел к чертежной доске и начал набрасывать принципиальную схему:

– Трансформатор, выпрямитель на кремниевых диодах, стабилизатор тока на транзисторах, термодатчики…

– А комбинированные системы? – спросил Кутузов. – Основные аккумуляторы плюс конденсаторы для пиковых нагрузок?

– Возможно, – кивнул ученый. – Но нужны специальные конденсаторы. Обычные электролитические быстро выйдут из строя при больших токах.

– Какие нужны? – уточнил я.

– Танталовые или специальные высокотоковые электролитические, – ответил Калинин. – Дорогие, но надежные. Или можно попробовать ионисторы, новый тип накопителей энергии.

– Ионисторы? – переспросил Кутузов.

– Конденсаторы с двойным электрическим слоем, – пояснил ученый. – Емкость в тысячи раз больше обычных, быстро заряжаются и разряжаются. Но это пока экспериментальная технология.

Я почувствовал, что мы на правильном пути. Каждая новая информация открывала возможности для усовершенствования нашего электротрактора.

– Семен Петрович, – сказал я, – а не хотели бы вы стать научным консультантом нашего проекта?

Калинин задумался:

– Проект действительно интересный… Электрификация сельского хозяйства дело будущего. Но у меня много работы, планы исследований…

– Мы не требуем постоянного присутствия, – заверил я. – Периодические консультации, помощь с выбором оборудования, научное обоснование решений.

– И какие условия? – практично поинтересовался ученый.

– Оплата консультаций, плюс возможность совместных публикаций, плюс приоритет в патентовании изобретений, – предложил я.

Калинин обменялся взглядами с Кутузовым, который одобрительно кивнул:

– Ладно, согласен. Но с условием: если проект свернут, никаких претензий.

– Конечно, – согласился я. – А сейчас можете дать конкретные рекомендации по улучшению нашей конструкции?

Ученый сел за стол и взял чистый лист бумаги:

– Первое заменить половину свинцовых аккумуляторов на железо-никелевые. Получится гибридная система: дешевые для базовой нагрузки, дорогие для пиковых режимов.

– А как технически это реализовать? – спросил Кутузов.

– Нужен контроллер заряда-разряда, – нарисовал Калинин схему. – Он будет распределять нагрузку между разными типами батарей в зависимости от режима работы.

– Сложно? – поинтересовался я.

– Для специалиста нет, – ответил ученый. – Несколько реле, тиристоров, схема управления на транзисторах. У меня есть готовые решения для промышленных установок.

– Второе, – продолжил Калинин, – оптимизировать профиль нагрузки. Не все операции требуют максимальной мощности. Культивация, боронование – легкие режимы. Пахота, уборка – тяжелые.

– И что это дает? – уточнил Кутузов.

– Можно программировать контроллер под разные работы, – объяснил ученый. – В легком режиме использовать только дешевые аккумуляторы, в тяжелом подключать дорогие.

Я записывал каждое слово. Это была именно та информация, которая нам нужна.

– Третье, – Калинин показал еще одну схему, – рекуперация энергии торможения. При спуске с холма, замедлении трактор может подзаряжать аккумуляторы.

– Насколько это эффективно? – спросил я.

– Для автомобиля дает десять-пятнадцать процентов экономии энергии, – ответил ученый. – Для трактора меньше, но все равно полезно.

К середине дня у нас был готов подробный план модернизации электротрактора. Калинин дал координаты поставщиков комплектующих, схемы зарядных устройств, рекомендации по оптимизации конструкции.

– А сроки? – поинтересовался я. – Нам нужно к октябрю.

– Реально, – кивнул ученый. – Если не будет проблем с поставками аккумуляторов. Заводу нужен месяц на изготовление экспериментальной партии.

– Тогда заказываем, – решил я. – Десять железо-никелевых аккумуляторов емкостью двести ампер-часов каждый.

Калинин записал заявку в блокнот:

– Свяжусь с заводом сегодня же. А вы готовьте техническое задание и предоплату.

– Сколько это будет стоить? – практично спросил Кутузов.

– Около четырех тысяч рублей, – подсчитал ученый. – Плюс доставка, плюс контроллер управления.

– Дорого, – вздохнул лаборант.

– Но окупается, – возразил я. – Если все получится, у нас будет трактор, работающий шесть-восемь часов без перерыва.

Мы обедали в институтской столовой, продолжая обсуждать технические детали. Калинин оказался не только знающим специалистом, но и энтузиастом своего дела. Он искренне верил в будущее электротранспорта.

– Знаете, – сказал он за компотом из сухофруктов, – ваш проект может стать пионерским. В мире электрификация транспорта только начинается. Если СССР будет первым в электрических сельхозмашинах…

– Это большой плюс для нашей страны, – согласился Кутузов.

– И для науки, – добавил ученый. – Можно написать серию статей, выступить на конференциях, получить признание научного сообщества.

После обеда Калинин показал нам лаборатории института. В одной проводили испытания автомобильных аккумуляторов, в другой разрабатывали батареи для космической техники, в третьей изучали новые электрохимические системы.

– А это наша гордость, – сказал он, останавливаясь у стенда с экспериментальными образцами. – Литий-ионные элементы. Энергоплотность в три раза выше свинцовых.

– И когда они появятся в серийном производстве? – заинтересовался я.

– Лет через десять-пятнадцать, – ответил ученый. – Пока технология слишком сложная и дорогая.

Знания из будущего подсказывали мне, что литий-ионные аккумуляторы действительно появятся позже, но станут основой всего электротранспорта.

– А можно заказать несколько экспериментальных элементов? – спросил я. – Для испытаний.

– Можно, – кивнул Калинин. – Но очень дорого. Один элемент стоит как автомобиль.

– Тогда пока обойдемся железо-никелевыми, – решил я.

К вечеру мы загружали «Волгу» образцами аккумуляторов, схемами, техническими описаниями. Калинин дал нам контакты заводов-поставщиков, рекомендации по проектированию зарядных устройств, список необходимой литературы.

– Семен Петрович, спасибо за помощь, – сказал я, пожимая ему руку. – Без ваших консультаций мы бы не справились.

– Обращайтесь, – ответил ученый. – Проект перспективный, стоит потраченных усилий.

На обратном пути Кутузов молча изучал полученные материалы. Наконец он отложил бумаги и сказал:

– Виктор Алексеевич, теперь я верю, что мы создадим действительно хороший электротрактор. С такими аккумуляторами и системами управления получится машина, не уступающая дизельной.

– А может быть, и превосходящая, – добавил я. – Главное довести дело до конца.

К половине седьмого вечера мы вернулись из Барнаула. В багажнике «Волги» лежали образцы железо-никелевых аккумуляторов, папки со схемами и техническими описаниями, а главное, детальный план модернизации нашего электротрактора.

У мастерских МТМ нас уже ждали. Володя Семенов в рабочем комбинезоне поверх чистой рубашки стоял возле нашего электротрактора с блокнотом в руках. Рядом толпились Федька и Колька, явно взволнованные нашим отсутствием. Дядя Вася сидел на деревянном ящике, курил самокрутку и внимательно изучал конструкцию машины.

– Виктор Алексеич, ну как съездили? – первым подбежал Федька. – Что сказали ученые?

– Сказали, что наша затея стоящая, – ответил я, выгружая из машины образцы аккумуляторов. – И дали рекомендации, как сделать лучше.

Кутузов достал из багажника металлический ящик размером с небольшой чемодан:

– Вот, привезли образец железо-никелевого аккумулятора. Энергии в нем столько же, сколько в двух наших свинцовых.

– А весит сколько? – поинтересовался Колька, пытаясь поднять ящик.

– Килограммов тридцать, – ответил Кутузов. – Против пятидесяти у двух свинцовых.

Дядя Вася поднялся с ящика и подошел ближе:

– А служить будет дольше?

– В четыре раза дольше, – подтвердил я. – Лет пятнадцать-двадцать против трех-четырех.

– Ого, – присвистнул старый механизатор. – Значит, и менять реже придется.

Володя открыл блокнот:

– Виктор Алексеевич, а я тут прикидывал экономику разных вариантов. Если поставить десять таких аккумуляторов вместо двадцати свинцовых…

– Погоди, Володя, – остановил я его. – Сейчас все расскажем подробно. Но сначала посмотрим, что с нашей машиной.

Мы подошли к электротрактору. За день простоя с ним ничего не случилось, стоял на зарядке, зеленая лампочка мигала, показывая, что аккумуляторы восстанавливают емкость.

– А сколько он сегодня работал? – спросил Кутузов.

– Два часа утром, – ответил Федька. – Дядя Вася просил покатать навоз на поле. Потом сел, пришлось ставить заряжаться.

– Два часа… – вздохнул я. – Маловато для настоящей работы.

– Зато тихо как работает! – воскликнул Колька. – Я рядом стоял, только шум колес слышно. И дыму никакого.

Семеныч появился из глубины мастерской, вытирая руки промасленной тряпкой:

– А, вернулись! Ну что, будем улучшать нашу электрическую игрушку?

– Будем, Александр Михайлович, – кивнул я. – Причем серьезно улучшать.

Я достал из папки схему гибридной системы питания, которую нарисовал Калинин:

– Смотрите, товарищи. Будем ставить два типа аккумуляторов. Десять обычных свинцовых для постоянной работы и пять железо-никелевых для пиковых нагрузок.

Володя склонился над схемой:

– А как они между собой работать будут?

– Через специальный контроллер, – показал Кутузов соответствующую схему. – При легкой работе – культивации, бороновании – используются только дешевые аккумуляторы. При тяжелой – пахоте, транспортных работах – подключаются дорогие.

– Хитро придумано, – признал дядя Вася, изучая чертеж. – А делать сложно?

– Не очень, – ответил я. – Несколько реле, контакторов, схема управления. Федька сможет корпус сварить, Кутузов электронику собрать.

Федька воодушевился:

– А когда начнем?

– Прямо сейчас, – решил я. – Времени до осени немного, каждый день дорог.

Мы принялись за работу. Первым делом нужно освободить место для дополнительных аккумуляторов. Я предложил поставить их в специальном отсеке позади кабины, где обычно крепились противовесы.

Семеныч изучил конструкцию трактора:

– Место есть, но крепить надо надежно. Аккумуляторы тяжелые, при тряске могут оторваться.

– Сварим специальную раму, – предложил Федька. – Из уголка пятьдесят на пятьдесят, с амортизаторами.

Пока он занимался изготовлением креплений на сварочном посту ТД-500, мы с Кутузовым и Володей разрабатывали схему контроллера. Лаборант достал из жестяной коробки набор радиодеталей – транзисторы КТ315, реле РПУ-0, тиристоры КУ202.

– Принцип такой, – объяснял Кутузов, рисуя схему на доске. – Датчик тока измеряет нагрузку на двигатель. Если ток меньше пятидесяти ампер, работают только свинцовые аккумуляторы. Больше пятидесяти, подключаются железо-никелевые.

– А переключение автоматическое? – спросил Володя.

– Полуавтоматическое, – уточнил лаборант. – Контроллер дает сигнал, а оператор нажимает кнопку. Так надежнее.

Дядя Вася внимательно слушал объяснения:

– А если я не успею кнопку нажать? На пахоте иногда резко нагрузка меняется.

– Предусмотрена защита от перегрузки, – успокоил его Кутузов. – Если ток превысит безопасные значения, система сама отключит двигатель.

К девяти вечера Федька закончил изготовление крепежной рамы для дополнительных аккумуляторов. Конструкция получилась основательной, сварена из стального уголка, с резиновыми прокладками и надежными замками.

– А теперь самое интересное, – сказал я, доставая из ящика образец железо-никелевого аккумулятора. – Попробуем подключить новую батарею.

Аккумулятор выглядел непривычно. Вместо привычных свинцовых пластин в серной кислоте, стальной корпус с щелочным электролитом. На крышке две клеммы с маркировкой «+» и «-», плюс небольшой штуцер для выхода газов.

– А заряжается как? – поинтересовался Колька.

– По-другому, – ответил Кутузов, подключая вольтметр к клеммам. – Нужен специальный режим зарядки, стабилизированный ток.

– Напряжение 1,2 вольта, – прочитал он показания прибора. – Нормально для щелочного аккумулятора.

Мы аккуратно установили экспериментальную батарею в крепежную раму и подсоединили к основной электрической схеме через дополнительный контактор.

– Володя, включи систему, – попросил я. – Посмотрим, как все работает.

Молодой инженер нажал кнопку главного контактора. Загорелись контрольные лампы, зажужжал вентилятор охлаждения, амперметр показал ток покоя два ампера.

– А теперь попробуем подключить железо-никелевый аккумулятор, – сказал Кутузов, замыкая дополнительный контактор.

Ток покоя вырос до полутора ампера, напряжение в системе поднялось до двухсот пятидесяти вольт.

– Отлично, – констатировал я. – Две системы работают параллельно.

– А теперь самое главное, – сказал дядя Вася. – Поедет или нет?

Я забрался в кабину трактора. На панели управления появились дополнительные приборы, вольтметр для контроля железо-никелевых аккумуляторов и амперметр для измерения тока нагрузки.

– Пробуем в легком режиме, – сообщил я, выжимая сцепление и включая первую передачу.

Медленно повернул рукоятку реостата. Трактор плавно тронулся с места, работая только от свинцовых аккумуляторов. Амперметр показывал тридцать ампер, в пределах нормы для легкого режима.

– Работает, – доложил я. – Железо-никелевые аккумуляторы пока не задействованы.

– А теперь тяжелый режим, – попросил Кутузов.

Я включил вторую передачу и резко добавил «газу». Нагрузка на двигатель выросла, амперметр показал восемьдесят ампер. На панели управления загорелась желтая лампочка, сигнал о необходимости подключения дополнительных батарей.

Нажал кнопку «Подключить железо-никелевые». Раздался щелчок контактора, ток нагрузки упал до шестидесяти ампер, но тяговые характеристики трактора заметно улучшились.

– Поехали на улицу, испытывать на подъеме, – предложил Семеныч.

Мы выехали из мастерской на совхозную дорогу. В отличие от вчерашних испытаний, модернизированный трактор вел себя увереннее. На подъеме, где раньше приходилось снижать скорость, теперь он легко поддерживал обороты.

– Дядя Вася, попробуйте, – предложил я, останавливая машину.

Старый механизатор с удовольствием забрался в кабину:

– Ну-ка, посмотрим на эти новинки.

Он осторожно тронулся с места в легком режиме, проехал несколько десятков метров, затем переключился на тяжелый режим и нажал кнопку подключения железо-никелевых аккумуляторов.

– Ого! – воскликнул он. – Как добавил! Сразу тягу почувствовал.

– А сложно переключаться? – поинтересовался Федька.

– Ничего сложного, – ответил дядя Вася, возвращаясь к мастерским. – Лампочка загорелась, кнопку нажал. Даже проще, чем у комбайна с вариатором.

Мы вернули трактор в мастерскую и поставили на зарядку. Теперь зарядное устройство показывало две системы, основную и дополнительную.

– А сколько теперь работать будет? – спросил Колька.

– По расчетам, часов пять-шесть, – ответил Володя. – В полтора раза дольше, чем раньше.

– И заряжаться быстрее, – добавил Кутузов. – Железо-никелевые аккумуляторы можно заряжать большим током.

Семеныч задумчиво осмотрел модернизированный трактор:

– Знаете что, товарищи, а ведь машина получается дельная. Для многих работ самое то, тихо, чисто, надежно.

– А главное, экономично, – подчеркнул я. – Электричество у нас почти дармовое, от собственной ГЭС.

Дядя Вася прикурил новую самокрутку:

– А я вот что думаю. На ферме такой трактор был бы золотой. Навоз возить, сено подвозить, корма развозить. И коровы не пугаются, тихо работает.

– Правильно думаете, Василий Петрович, – согласился Кутузов. – В закрытых помещениях электротрактор вообще незаменим.

– А на поле? – поинтересовался Федька. – Пахать можно?

– Можно, – кивнул я. – Только нужно правильно режимы использовать. Легкие работы на свинцовых аккумуляторах, тяжелые с подключением железо-никелевых.

Время приближалось к десяти вечера. Рабочий день затянулся, но результат того стоил. Модернизированный электротрактор работал заметно лучше первоначального варианта.

– Ну что, товарищи, – сказал я, когда мы заканчивали работу, – первый этап модернизации завершен. Завтра проведем полные испытания, измерим все параметры.

– А послезавтра покажем Хрущеву, – добавил Володя.

– Покажем, – согласился я. – И пусть попробует найти недостатки у машины, которая работает в полтора раза дольше и стоит всего на пятнадцать процентов дороже.

Семеныч собирал инструменты в ящик:

– А я завтра попрошусь оператором. Хочу на настоящей работе испытать, навоз развезти, землю прокультивировать.

– Отлично, Александр Михайлович, – обрадовался я. – Настоящие испытания это как раз то, что нам нужно.

За окнами мастерской наступила майская ночь. Где-то в отдалении мерцали огни совхозных домов, слышались голоса людей, возвращающихся с работы. Обычная жизнь продолжалась.

А мы делали еще один шаг в будущее. К машинам, которые работают тише, чище и экономичнее традиционных. К технике, которая не отравляет воздух и не пугает животных.

К электрическому завтра сельского хозяйства.

– До свидания, товарищи, – попрощался я с командой. – Завтра продолжим совершенствовать наше детище.

– До свидания, Виктор Алексеевич, – ответили они хором.

Модернизированный электротрактор тихо стоял на зарядке, готовясь к новым испытаниям. Два типа аккумуляторов, автоматический контроллер переключения, улучшенная система управления, все это делало его гораздо более совершенной машиной.

Машиной, которая могла изменить представление о том, какой должна быть сельскохозяйственная техника.