126136 (История инженерной деятельности), страница 3

В конце 19 в. и начале 20 в. складываются новые отросли производства, которые в дальнейшим коронным образом преобразовали материальные условия жизни общества. Это стало возможно благодаря изобретению нового двигателя – двигателя внутреннего сгорания.

Принцип четырехтактного двигателя, в котором горючая смесь перед воспламенением подвергалась предварительному сжатию, что значительно увеличивало его экономичность был высказан еще в 1862 г. французским инженером А. Боде Рошем, но практически использован немецким конструктором Н. От то (1832 – 1891) в 1876 г. в четырехтактном газовом двигателе рис. 8.

После того как в качестве топлива стал использоваться двигатель внутреннего сгорания занял ведущее место на транспорте. В 80 – х годах прошлого столетия русский моряк О.С. Костевич предложил проект легкого бензинового двигателя внутреннего сгорания с карбюратором. По этому проекту был построен 8-циллинлровый двигатель внутреннего сгорания (д. в.с.). В 1897 г. Дизель построил новый двигатель с самовоспламенением от сжатия. Дальнейшее развитие двигателей внутреннего сгорания принадлежит русскому инженеру Г.В.Трекемру, который в 1899 г. разработал без компрессорный двигатель высокого сжатия самовоспламенением.

В 1901 г. были выпущены первые тракторы с двигателем, работающим на нефти. Практическое применение они получили в сельском хозяйстве в 1907 г.

На планеры были поставлены двигатель внутреннего сгорания братьями Райт в 1903 году.

Двигатель внутреннего сгорания служит основой для автомобильной, тракторной, авиационной технике, а также основой механизации сельского хозяйства и строительства. Потому, двигатель внутреннего сгорания позволил приступить к созданию космических кораблей – спутников.

В конце 19 в. потребность в транспорте для перемещения людей и грузов к станциям, портом откуда можно было дальше отправится по железной дороге или воздушным путем, стало очень остро. В 1890 году во Франции было создано одно из первых автомобилестроительных предприятий. В том году Даймлером была основана компания по производству автомобилей.

В 1900 году здесь был создан автомобиль марки «Мерседес». В1899 году был построен автомобильный завод в Италии, в Турине, выпускавший автомобили «Фиат» в 3,5 и 8 л.с., а позже четырехцилиндровыми двигателями мощностью до 50 – 60 и даже 100 л.с., а также тракторы и самолеты.

В США первый автомобиль был выпущен в 1903 году на небольшом заводе, принадлежащем Г.Форду. Это была машина с двухцилиндровым двигателем мощностью 8 л. С. Уже в 1915 году в конвейере стоял миллионный автомобиль.

В течение полувека происходит непрерывный процесс изменения компоновки и формы автомобиля, что улучшило его эксплуатацию качества. Улучшались и конструкции автомобильных двигателей.

Одним из основных показателей качества автомобильного двигателя явилось повышение степени сжатия горючей смеси перед ее зажиганием, т.с. отношении объема цилиндра при крайнем нижним положении поршня к объему цилиндра при крайнем верхнем положении поршня ( в конце сжатия). Увеличение такого сжатия горючей смеси связано с повышением так называемого октанового числа горючего – показателя характеризующего антидетонационные свойства бензина. Детонации горючей смеси приводит к ее быстрому сгоранию и расходу, а значит к потере мощности двигателя. Повышение степени сжатия, а также скорости вращения коленчатого вала и совершенствование конструкции двигателя (в части карбюрации механизма газораспределения) обеспечили значительное повышение литровой мощности двигателей, т.е. мощности приходящейся на каждый литр рабочего объема двигателя.

Важным этапом в развитии автомобильных двигателей было применение наряду с карбюраторными дизелями двигателями. Легковые автомобили с дизельными двигателями выпускались еще до войны немецкой фирмой «Мерседес – Бенй». Сейчас дизельные двигатели широко применяют для самых разнообразных типов грузовиков, а в США на много-тоннажных грузовиках.

Современная техника позволила вернуться к газовому двигателю, где применяется сжатый или сжиженный газ. Газ подается в редуктор для снижения давления, а затем поступает в смеситель для питания двигателя. Одним из основных преимуществ газа является возможность повышение степени сжатия в двигатели. Это уменьшает износ двигателя, более совершенно происходит образование топливо – воздушной смеси, кроме того сгорание газа приводит к менее шумной, бездымной работе.

Вместо однорядных 8 и 6 – цилиндровых двигателей в последнее время распространяются двухрядные V – образные двигатели. Получаемое за счет этого укорочение двигателя и продвижения его вперед, позволит создать просторный кузов, не увеличивая расстояние между колесами.

В современных автомобилях применяют гидравлическое сцепление (гидромуфта), коробки скоростей переключают при помощи электрической и особенно гидравлической передач, применяются автоматические трансмиссии с сервоустройствами – все это улучшает и облегчает управление автомобилем.

Изобретение двигателя внутреннего сгорания позволило создать трактор, играющей крупную роль в современной технике как тягач не только для сельского хозяйства, и для строительства.

Уже в начале 1900 годов на заводах компаний «Хорнеби», «Ламбард», «Харт – Парк» в США было освоено производство тракторов.

История трактора неразрывно связана с развитием гусеничного хода. Снабжение тракторов механическим, а затем с 1937года и гидравлическим подъемником создало предпосылки так называемых навесных машин и орудий (вместо прицепных).

В настоящие время по своему назначению различают тракторы сельскохозяйственные (общего назначения), транспортные (тягачи) и специальные.

По типу двигателя трактора бывают тепловыми и электрическими, по типу движителя – гусеничными, колесными и реже колесно – гусеничными (полугусеничными). Номинальное тяговое усилие тракторов колеблется от 0,5 до 8,5 т. в зависимости от назначения.

Двигатель внутреннего сгорания и гусеничный ход нашли себе широкое применение в свершено иных машинах – танках. На современных танках в качестве силовой базы применяются двигатели внутреннего сгорания – карбюраторные или высокого сжатия, причем последние, в частности четырех и двухтактные без компрессорные двигатели, получают все больше распространение. За последние лет за рубежом появились образы танков с газотурбинными двигателями. В последние годы газовые турбины и турбореактивные двигатели развиваются такими темпами, каких не знал ни один двигатель.

Двигатели внутреннего сгорания в авиации – как бензиновые, так и тяжелого топлива – сначала развивались по схеме обычного автомобильного двигателя с использованием водяного охлаждения или специального звездообразного типа с воздушными (когда вращается ) вокруг неподвижного коленчатого вала радиального расположения цилиндра. Однако вскоре звездообразные (ротативные) двигатели из – за крупных недостатков ( значительные силы инерции, развивали большими вращающими массами) были вытесненные более мощными неротативными двигателями стационарного типа. В конструкциях авиационных двигателей были сделаны такие важнейшие усовершенствования, как применение редукторов для изменения числа оборотов винтомоторной установки, форсирование двигателей наддувом, использовании специальных сталей и алюминиевых сплавов.

Горизонтальная скорость истребителя с поршневым двигателем достигала 700 – 750 км/час. Для достижения больших скоростей требовалось увеличение мощности двигателя, а это к росту его размеров и веса, а также веса забираемого горючего. Однако это приводило к снижению мощности винтомоторной установки. Поэтому на смену им пришли турбореактивные двигатели, которые при размерах, близких к поршневым, развивают гораздо большую мощность, и в результате в 1947 году экспериментальный реактивный самолет «Белл К – 1» (США) впервые достиг скорости распространения звука.

Важным этапом в развитии идей активного движения явилось предложение употреблять ракеты в качестве двигателя для летательного апарата. Эта идея была впервые сформулирована русским революционером – народовольцем Н.И. Кибельчичем, а русский ученый А.Э. Циалковский теоретически обосновал возможность осуществления межпланетных полетов с помощью реактивных двигателей.

В развитии реактивных двигателей основные значение имеет – турбореактивные двигатели.

В турбореактивных двигателях имеется газовая турбина, которая приводит в движение компрессор, нагнетающий воздух в камере сгорания (помимо сжатия поступающего воздуха от скорости напора), а отходящие газы используются для реактивной тяги. Если четыре такта в цилиндре поршневого двигателя чередуются во время, то процессы, происходящие в турбокомпрессорном реактивном двигателе, чередуются в пространстве.

Появление турбинно-реактивных двигателей внесло целую революцию в развитие авиации, привело к изменению конструкции самолета, позволило достигнуть звуковых и сверхзвуковых скоростей полета самолета.

Несколько обособленно стоят жидкостно-реактивные двигатели. Жидкостное – реактивный двигатель отличается от других реактивных двигателей тем, что несет с собой вместе с топливом весь запас окислителя, а не забирает необходимый для сжатия горючего воздуха, содержащий кислород из атмосферы. Это единственный двигатель, который может быть применен для сверхвысотного полета внеземной атмосферы. Впервые идея такого двигателя была К.Э. Циолковским. Систематические экспериментальные работы начались в 30х годах 20 в.

Первый ракетный двигатель СР – 1 работал на бензине и сжатом воздухе, РО – 2 на бензине и жидком кислороде, а первый советский двигатель ОРМ – 1 работал на жидком кислороде и жидком окислителе.

Весь прогресс авиационной технике – внедрение реактивных двигателей и освоение больших скоростей, применение огромного количества разнообразного радиотехнического и электронного оборудования, аппаратуры автоматики и дистанционного управления – все это привело к созданию самолетов – снарядов и новейших ракет.

Самым замечательным в области новых управляемых ракетных систем является осуществление в научно – исследовательских целях полетов во Вселенную. Составные многоступенчатые ракеты позволяю достигнуть космической скорости необходимой для запуска искусственных спутников Земли, космических кораблей с человеком на борту.

Итак, ясно, что развитие новейших конструкций двигателей внутреннего сгорания решающую роль в процессе автотракторостроение и авиации позволило в значительной мере механизировать трудоемкие и тяжелые работы. Позволило создать огромный парк легковых, грузовых, пассажирских и специальных автомашин. В течении последних трех – четырех десятилетий неизмеримо выросли скорости, грузоподъемность, экономичность авиационного и автомобильного транспорта.

«Вечный двигатель» – увлечение изобретателей

Одна з пропозицій вічного двигуна

Сучасне життя людини неможливе без використання найрізноманітніших машин, що полегшують його життя. За допомогою машин людина обробляє землю, добуває нафту, руду, інші корисні копалини, пересувається і т.д. Основною властивістю машин є їхня здатність виконувати роботу. В усіх механізмах і машинах перш ніж зробити роботу енергія переходить з одного виду в іншій. Не можна одержати енергії одного виду більше чим іншого при будь-яких перетвореннях енергії, тому що це суперечить закону збереження енергії. У зв'язку з цим не можна створити вічний двигун, тобто такий двигун в якому у результаті перетворення енергії одного виду її виходить більше, ніж було. Закон збереження і перетворення енергії є основним у сучасному природознавстві. Енергія, що є мірою руху матерії,має наступні різновиди: механічна, електрична, теплова, магнітна, атомна та ін. Кожна з них може перетворюватися одна в одну, причому в зовсім визначених співвідношеннях, і при цьому кількість енергії залишається незмінною. Загальна кількість енергії замкнутої матеріальної системи є величина постійна, змінюються тільки різні види цієї енергії, випробуючи взаємні перетворення.

Закон збереження енергії був сформульований ще в 1748 році М. В. Ломоносовим, що писав: “.так, коли де убуде трохи матерії, то збільшиться в іншім місці;.Цей загальний природний закон простирається й у самі правила руху, тому що тіло, що рухає своею силою інше, стільки ж втрачає енергії, скільки передає іншому”.

Багато винахідників намагалися побудувати машину — вічний двигун, здатну робити корисну роботу без яких-небудь змін усередині машини. Усі ці спроби закінчувалися невдачею.