A gőz is beszáll az alternatív üzemanyagok versenyébe

A gőzmeghajtású járműveket már régóta nem a szállítási technika csúcsaként emlegetik, és végkép eszünkbe sem jutna, hogy egy ilyen járművel vágjunk neki a földi sebesség világrekord megdöntésének.

Glynne Bowsher

Ha a gőzgépekre gondolunk általában csak jókora zötyögő monstrumok ködös, romantikus képei ugranak be. Azonban egy brit tervezőmérnök, Glynne Bowsher csapatával már szinte az utolsó simításokat végzi egy szupergyors járművön, ami technikailag új életet lehel az erő hagyományos értelmezésébe. Bowsher nem nevezhető kezdőnek a gyors járművek terén, hiszen rengeteget dolgozott Richard Noble csúcsdöntő Thrust 2 sugárhajtású kocsiján és ő tervezte a ThrustSSC-t, az első földi járművet, ami áttörte a hangsebességet. Csapata, a British Steam Car Challenge (BSCC) azt reméli, Inspiration névre keresztelt járművük nevéhez méltóan nem csupán a hosszú ideje fennálló gőzmeghajtású rekordot javítja meg, de inspirációt nyújt a jövő alternatív üzemanyagai felé is.

Ha a környezetkímélő üzemanyagokra gondolunk, akkor általában szelíden zümmögő elektromos autók, a tiszta hidrogén, a természetes gázok vagy a hitán - a hidrogén és a metán egy keveréke jut az eszünkbe. Bowsher szerint a legígéretesebb a nukleáris vagy a hidrogén üzemanyag lehet. A közvélemény vonakodik a nukleáris meghajtástól, a kutatók és a mérnökök világszerte a hidrogén üzemanyag legjobb előállítását és főként a biztonságos tárolását vizsgálják, utóbbi tűnik a széleskörű felhasználás legnagyobb akadályának. Bowsher úgy véli, hogy amíg erre megtalálják a választ, addig a tervezők nyugodtan fordulhatnak az Inspiration felé és használhatnák a jó öreg gőzt.


Potenciáljának kulcsa a belső- és külsőégésű technikák közötti különbségben rejlik. A külsőégésű motorok, mint a gőzhajtásúak számos előnnyel rendelkeznek a belsőégésűekkel szemben. Jóval kevesebb káros nitrogén-oxidot állítanak elő, mint a belsőégésű motorokkal felszerelt hagyományos autók. Bár a gőzgépeknek továbbra is szükségük van a szénhidrogének, mint például a benzin vagy a dízel elégetésére ami szén-dioxid-kibocsátással jár, azonban a külsőégésű motoroknál a CO² termelődés és kibocsátás sokkal hatékonyabban kontrollálható, és mivel ezek a motorok alacsonyabb csúcshőmérsékleten és nyomáson üzemelnek, ezért a nitrogén-oxid előállítása szinte elhanyagolható.

Az Inspiration azonban össze sem hasonlítható a Stanley fivéreket ismertté tevő gőzautókkal. A most Daytona Beachen kiállított Stanley Steamer által felállított 1906-os rekord volt a leghosszabban fennálló hivatalos gőzautó sebességrekord. Ebben az időben zajlott a legnagyobb hatalmi harc a benzinüzemű belsőégésű és a gőzhajtású külsőégésű motorok között. Bár az 1900-as évek elején a Stanley Steamerek előnyre tettek szert, hamarosan végleg leelőzték őket a belsőégésű motorok. A Fred Mariott vezette gőzautó 205,5 km/h sebességet ért el, maga mögé utasítva négy benzinüzemű járművet, és besöpörve a leggyorsabb szárazföldi járműnek járó Dewar Trophyt.


Az 1906-os Stanley Steamer 127 mérföld/órás sebességgel száguldott
Az első önhajtású járművet erővel ellátó gőzgépet Nicolas Joseph Cugnot tervezte és 1796-ban mutatkozott be. Ennek még negyedóránként meg kellett pihennie, hogy elegendő gőzt termeljen a jármű haladásához. Bowshert a gőz történelmi hagyományai bűvölték el. "Én még gőzmozdonyok között nőttem fel, így a gőz az életem részévé vált. Fiatal koromban nem volt autónk, apám soha nem is vezetett" - emlékezett vissza.

Egy 21. századi sebességrekord kísérlet követel­ményeinek megfelelő gőzhajtómű megtervezése nem kis kihívásnak bizonyult. "Egy teljesen saját kialakítással kellett előállnunk, ami több tekintetben is újszerű" - mondta Bowsher. A hajtómű olyannyira újszerű lett, hogy a csapat jelenleg a szabadalmaztatáson dolgozik.

Mindemellett az Inspiration motorja kifejezetten egyszerűen működik. Víz halad át egy gőzgenerátoron, ahol propángáz égetésével hevítődik fel 400 Celsius-fokos és 40 bar nyomású gőzzé. A gőzt ezután egy kétfokozatú turbina négy fúvókájába vezetik. "Egy turbinával hasznosítható a nyomás vagy a sebesség energiája. Ebben az esetben a nyomás energiáját nagy sebességgé alakítjuk, majd a gázáramlás mozgásba hozza a turbina kerekeit, melyek elkezdenek forogni - olyan ez, mint egy lekicsinyített erőmű" - magyarázta Bowsher. "Amint a forgási energia létrejött a turbinában meghajthatjuk vele a kerekeket, ami nagy sebességgel előre viszi a járművet."

Ez elég egyszerűnek hangzik ugyan, de egy olyan kis helyen, mint az Inspiration motortere a megvalósítás igen nagy technikai kihívásokat támasztott a tervezőkkel szemben, különösen, hogy itt nagy erő leadására volt szükség. Ez az Inspiration esetében végül nem kevesebb, mint 300 lóerőben testesült meg, ami 12 000-es percenkénti fordulatszámon üzemel. Egy Forma 1-es autó motorja általában 17 000-es percenkénti fordulatszám felett pörög, míg a repülőgépek turbináinak percenkénti fordulatszáma meghaladja a 85 000-es értéket.



Az Inspiration 5,25 méter hosszú, 1,7 méter széles és 1,1 méter magas, végsebességét valamivel óránkénti 320 kilométeren túlra becsülik. "Az egyik nehézség a turbina és a sebességváltó rendszer ilyen kis térbe való bezsúfolásából adódott. A legnehezebb azonban a gőzt a turbinák számára biztosító generátor lekicsinyítése volt" - tette hozzá Bowsher.

Mindezek mellett nem kell arra számítanunk, hogy gőzautók lepik el a közutakat. "A turbinákkal az a gond, hogy ahhoz hogy hatékonyak legyenek, előre meghatározott sebességen kell üzemelniük. Az utcai autók esetében a közlekedés természetéből adódóan azonban folyamatosan változtatni kell a sebességet, ezért a mi kialakításunk nem alkalmas a közutakra" - magyarázta Bowsher, aki azonban el tudná képzelni a kereskedelmi dízelüzemű járművek motorjaként, melyek igen nagy részben járulnak hozzá a környezetszennyezéshez. "A propán égetése környezetvédelmi szempontból sokkal kedvezőbb, mint a dízelé."