Những phát minh về giao thông vận tải mới nhất của năm 2012

Cuối tháng 6, tạp chí Khoa học Phổ thông (PS) của Mỹ đã công bố danh sách những phát minh khoa học tiêu biểu của năm 2012, trong số này có hai phát minh liên quan đến lĩnh vực giao thông vận tải.

1. Ra đời hệ thống động cơ phát tán khí thải cực thấp

Một trong những phát minh tiêu biểu của năm 2012 trong lĩnh vực cơ khí giao thông là ra đời hệ thống động cơ phát tán khí thải cực thấp có tên Over7 của kỹ sư ôtô người Đức, Frank Will, người mê nghề ôtô xe máy từ những năm 1970, từng giành chức quán quân đua xe môtô thế giới năm 1991. Năm 2008, Frank chính thức bắt tay vào nghiên cứu dự án để cho ra đời loại động cơ ôtô có mức phát tán khí thải cực thấp bằng cách áp dụng phương án gia nhiệt dầu, làm giảm được lượng tiêu hao khí gas tới 7% và mức phát tán khí thải tới trên 30%. Nguyên lý làm việc của Over7 là gia nhiệt dầu  trên mức nhiệt độ thông thường để làm cho nó không bị dính mà không cần phải gia nhiệt động cơ. Khi vận hành ở tốc độ trung bình, động cơ máy nóng thì dầu bên trong cũng gia nhiệt lên theo, thường là  ở mức trên 93oC. Nhưng khi Over7 được cải tiến thì dầu luôn ở mức nhiệt độ từ 121-149o trong khi đó vỏ động cơ vẫn ở mức 93oC. Đặc tính trên giúp cho trục khuỷu và bơm dầu vận hành thuận lợi hơn, kết quả động cơ tiêu thụ ít khí gas hơn. Hiệu suất động cơ tăng đồng thời làm giảm được các chất phát tán gây ô nhiễm như carbon dioxides, carbon monoxides và nitrogen oxides. Ngoài ra, động cơ Over7 còn sử dụng hệ thống vòi đi vòng nên có thể thu gom được tối đa dầu mô tơ nóng và đưa trở lại cho quạt dầu để làm nguội thay vì đưa tới cho thiết bị trao đổi nhiệt làm cho dầu nóng thêm. Tại đầu ra của dầu có lắp một cặp nhiệt dùng để đo nhiệt độ của dầu và khống chế không cho nó vượt quá 150oC, mức này nằm trong giới hạn nhiệt độ tối đa được các hãng chế tạo động cơ cho phép. Hiện tại, Frank Will cùng các cộng sự của ông tiếp tục thử nghiệm theo mức phát tán khí thải cho phép của Hãng sản xuất ôtô Ford quy định và trong thời gian ngắn nữa, những thế hệ xe ôtô mới của Ford sẽ sử dụng loại động cơ này. Nếu lắp động cơ Over7 cho các loại xe chở khách của Mỹ hiện có sẽ giảm được khoảng 64 triệu tấn CO2 phát tán mỗi năm, tiết kiệm ước khoảng 7 tỷ galon xăng (1 galon = 4,5 lít). Theo Frank Will, chi phí cho việc ra đời động cơ Over7 chỉ có 200.000 USD nhưng lợi ích của động cơ này lại rất lớn.

2. Động cơ trực thăng đơn giản và an toàn

Ông James ONeill, một giám đốc điều hành người Mỹ sau khi nghỉ hưu đã quay sang nghiên cứu động cơ máy bay, nghề ông tâm đắc từ khi còn ngồi trên ghế trường đại học. Sản phẩm của James ONeill là động cơ trực thăng mới, vừa đơn giản lại an toàn, hai tiêu chí vô cùng quan trọng trong ngành hàng không. Theo James ONeill, hầu hết các loại máy bay trực thăng hiện có đều có hộp số lớn nên làm giảm tốc độ của động cơ và cũng là thiết kế để phù hợp với cánh quạt, làm cho rôto phía dưới hoạt động tốt hơn, giữ cho máy bay cân bằng. Cách đây nhiều năm,  giới kỹ thuật đã cố gắng để loại bỏ rôto ở đuôi bằng cách dùng cánh quạt đồng trục đặt trên cánh quạt chính và cho quay theo chiều ngược lại, nhưng cải tiến này vẫn phải cần đến cụm thiết bị phức tap mới có thể đạt được tốc độ như mong muốn, nhất là khi cánh quạt quay ngược chiều nhau. Để khắc phục nhược điểm này, James ONeill đã phát minh ra động cơ có cam lệch tâm, trong đó trục khuỷu đảm nhận hàng loạt các truyền động của cam có vấu lại có khả năng cung cấp lực truyền cho cả hai cánh quạt quay với tốc độ hợp lý mà không phải thêm hộp số, vừa giảm được trọng lượng lại mất ít công khi bảo dưỡng. Từ ý tưởng này, James ONeill đã cho ra đời động cơ dùng hệ trục cam giảm được lực quay ngược chiều và kết quả ra đời hệ thống động cơ trực thăng vừa nhẹ, đơn giản lại an toàn mang tên NorEaster. Động cơ NorEaster gồm 8 piston đối chiều nhau, dẫn động một cặp cam có 4 vấu (hệ thống này cũng có thể vận hành với 4 piston) . Một hành trình piston tạo ra 1 vòng quay của cam lệch tâm. Các động cơ piston kiểu này có thể vận hành một cách hiệu quả ở mức 2000 rpm (vòng/phút), các cam 4 vấu giảm được tốc độ piston tới 500 rpm tại vị trí rôto, rất lý tưởng cho các loại trực thăng nhỏ (đến 900 kg) và các loại trực thăng không người lái. Giữa hai trục cam là một cụm thiết bị bánh răng côn có chức năng làm cho các trục cam rôto quay theo chiều ngược nhau. Động cơ NorEaster có tỷ lệ công suất - trọng lượng rất hợp lý so với các loại động cơ trực thăng hiện có. Hiện tại NorEaster đang được nhóm đề tài tiếp tục cải tiến để giảm tối đa trọng lượng, thỏa mãn tiêu chí thương mại. Các chuyên gia ở Viện Công nghệ Massachussetts cũng đang phối hợp cùng James ONeill tối ưu hóa thiết kế để giảm trọng lượng và đưa vào thương phẩm đầu năm 2013 sắp tới.

Khắc Nam (Theo PS – 6-2012)