Факти про двигуни. Найпотужніші двигуни у світі. Як працює двотактний двигун
Неважливо для чого були зроблені ці спроби створення самого економічного мотора або навпаки, найпотужнішого. Важливий інший факт-ці двигуни були створені і вони існують у реальних робочих екземплярах. Ми раді цьому і пропонуємо нашим читачам разом з нами подивитися на 10 найбожевільніших автомобільних двигунів, які нам вдалося знайти.
Для складання нашого списку 10 божевільних автомобільних двигунів ми дотримувалися деяких правил: до нього потрапили тільки силові установки серійних легкових автомобілів; ніяких гоночних екземплярів моторів чи експериментальних моделей, тому що вони незвичайні за визначенням. Ми також не використовували двигуни з розряду «най-най», найбільші або найпотужніші, винятковість розраховувалася за іншими критеріями. Безпосередня мета цієї статті - підкреслити незвичайну, іноді і божевільну конструкцію двигуна.
Панове, заводіть ваші мотори!
8.0-літрів, понад 1000 к.с. W-16 є найпотужнішим і найскладнішим у виробництві двигуном в історії. Він має 64 клапани, чотири турбонагнітачі, і достатній момент, що крутить, щоб змінити напрям обертання Землі- 1500 Нм при 3.000 оборотах в хвилину. Його W-подібний, 16-циліндровий, що по суті з'єднав у собі кілька двигунів, ніколи не існував до, і, на будь-якій іншій моделі, крім нового автомобіля. До речі, цей двигун гарантовано відпрацює весь термін служби без поломок, виробник запевняє в цьому.
Bugatti Veyron W-16 (2005-2015)
Bugatti Veyron, єдиний автомобіль на сьогоднішній час, на якому можна зустріти у дії W образного монстра. Bugatti відкриває список (На фото 2011 16.4 Super Sport).
На початку минулого століття у автомобільного інженера Чарльза Найта Єльського сталося прозріння. Традиційні тарілчасті клапани, міркував він, були надто складними, поворотні пружини та штовхачі надто неефективними. Він створив свій вид клапанів. Його рішення охрестили «золотниковий клапан» - ковзна поршня муфта з приводом від редукторного валу, який відкриває впускні і випускні порти в стінці циліндра.
Knight Sleeve Valve (1903-1933)
Дивно, але це працювало. Двигуни із золотниковими клапанами пропонували високу об'ємну продуктивність, низький рівеньшуму, та відсутність ризику западання клапана. Недоліків було небагато, до них входило збільшене споживання олії. Найт запатентував свою ідею 1908 року. Згодом вона стала застосовуватись усіма марками, від Mercedes-Benz до автомобілів Panhard та Peugeot. Технологія пішла в минуле, коли класичні клапани стали краще справлятися з високими температурами високими оборотами. (1913 - Knight 16/45).
Уявіть собі, 1950-і роки, ви автовиробник намагається розробити нову модельавтомобіля. Якийсь німецький хлопець на ім'я Фелікс приходить до вашого офісу і намагається продати вам ідею тригранного поршня, що обертається всередині овальної коробки (циліндра спеціального профілю) для встановлення на вашу майбутню модель. Ви погодилися? Скоріше за все так! Робота цього виду двигуна настільки заворожує, що від споглядання цього процесу важко відірватися.
Невід'ємний мінус всього незвичайного-складність. У цьому випадку головна складність полягала в тому, що двигун повинен бути неймовірно збалансованим, з точно підігнаними частинами.
Mazda/NSU Wankel Rotary (1958-2014)
Сам ротор є трикутним з опуклими гранями, три його кути-це вершини. При обертанні ротора всередині корпусу він створює три камери, які відповідають за чотири фази циклу: впуск, стиснення, робочий хід і випуск. Кожна сторона ротора під час роботи двигуна виконує одну зі стадій циклу. Не дарма роторно-поршневий тип двигуна є одним із найефективніших ДВС у світі. Шкода нормальної витратипалива від двигунів Ванкеля так і не вдалося досягти.
Незвичайний мотор, чи не так? А знаєте, що ще дивніше? Цей двигун був у виробництві до 2012 року і ставився він на спорткар! (1967-1972 Mazda Cosmo 110S).
Коннектикутська компанія Eisenhuth Horseless Vehicle була заснована Джоном Айзенхутом, людиною з Нью-Йорка, який стверджував, що винайшов бензиновий двигуні мав неприємну звичку отримувати позови від своїх ділових партнерів.
Його моделі Compound 1904-1907 років відрізнялися встановленими в них трициліндровими двигунами, в яких дві зовнішні циліндри рухалися за допомогою займання, середній "мертвий" циліндр працював за рахунок вихлопних газівперших двох циліндрів.
Eisenhuth Compound (1904-1907)
Eisenhuth обіцяв 47% збільшення паливної економічності, ніж це було у стандартних двигунах аналогічного розміру. Гуманна ідея не припала до двору на початку XX століття. Про економію тоді ніхто не думав. Підсумок-банкрутство в 1907 році. (На фото 1906 Eisenhuth Compound Model 7.5)
Залишіть для французів можливість розробляти цікаві двигуни, що виглядають звичайними на перший погляд. Відомий Гальський виробник Panhard, в основному запам'ятався своєю однойменною реактивною штангою-тягою Панара, встановлював у свої післявоєнні автомобілі серію опозитних моторів з повітряним охолодженнямта алюмінієвими блоками.
Panhard Flat-Twin (1947-1967)
Об'єм варіювався від 610 до 850 см. куб. Вихідна потужність була між 42 л. та 60 к.с., залежно від моделі. Найкраща частина автомобілів? Panhard twin , який колись зумів перемагає у 24 Годинах Ле-Ман. (на фото 1954 року Panhard Dyna Z).
Дивна назва, звичайно, але двигун ще дивніший. 3,3-літровий Commer TS3 був наддувним, оппозитно-поршневим, трициліндровим, двотактним дизельним двигуном. У кожному циліндрі по два поршні, що стоять один навпроти одного, з розташованою в одному циліндрі однією центральною свічкою. Він не мав головки циліндрів. Застосовувався один колінчастий вал(Більшість опозитних двигунів мають два).
Commer/Rootes TS3 "Commer Knocler" (1954-1968)
Rootes Group вигадала цей мотор для своєї марки вантажних автомобілівта автобусів Commer. (автобус Commer TS3)
Lanchester Twin-Crank Twin (1900-1904)
Результат становив 10,5 л.с. при 1.250 оборотах на хвилину та відсутність помітних вібрацій. Якщо ви коли-небудь замислювалися, подивіться на двигун, що стоїть у цьому автомобілі. (1901 Lanchester).
Як Veyron, лімітована версія суперкара Cizeta (уроджена Cizeta-Moroder) V16T визначається своїм двигуном. 560 сильний 6,0-літровий V16 в утробі Cizeta став одним із найрозкрученіших моторів свого часу. Інтрига полягала в тому, що двигун Cizeta, на перевірку, не був істинним V16. За фактом це було два двигуни V8, об'єднані в один. Для двох V8 використовувався єдиний блок та центральний ГРМ. Що робить Це не робить його ще більш божевільним-прихильність. Двигун встановлений поперечно, центральний вал подає енергію задні колеса.
Cizeta-Moroder/Cizeta V16T (1991-1995)
Суперкар вироблявся з 1991 по 1995 рік, даний автомобільмав ручне складання. Спочатку планувалося випускати по 40 суперкарів на рік, потім ця планка була знижена до 10, але в результаті майже за 5 років виробництва було випущено лише 20 автомобілів. (Фото 1991 Cizeta-16T Moroder)
Двигуни Commer Knocker були фактично натхнені на створення сімейством цих французьких двигунів із зустрічно встановленими поршнями, які виготовлялися з двома-чотирьома-шістьма циліндрами до початку 1920-х. Ось як це працює у двоциліндровій версії: поршнів у два ряди один навпроти іншого в загальних циліндрах таким чином, що поршні кожного циліндра рухаються назустріч один одному і утворюють загальну камеру згоряння. Колінвали механічно синхронізовані, причому вихлопний вал обертається з випередженням щодо впускного на 15-22 °, потужність відбирається або з одного з них або з обох.
Gobron-Brillié Opposed Piston (1898-1922)
Серійні двигуни вироблялися в діапазоні від 2.3-літрових «двійок» до 11,4-літрових шісток. Була також монстроподібна 13,5-літрова чотирициліндрова гоночна версія двигуна. На автомобілі з таким мотором гонщик Луї Ріголі вперше досяг швидкості 160 км/год в 1904 (1900 Nagant-Gobron)
Adams-Farwell (1904-1913)
Якщо ідея двигуна, що обертається позаду, не бентежить вас, то автомобілі Adams-Farwell відмінно вам підійдуть. Обертався правда не весь, тільки циліндри та поршні, тому що колінчасті вали на цих три-, п'ятициліндрових двигунах були статичними. Розташовані радіально, циліндри були з повітряним охолодженням і виступали як маховик, як тільки двигун запускали, і він починав працювати. Мотори мали невелику вагу для свого часу, 86 кг важив 4.3 літровий трициліндровий мотор та 120 кг-8.0 літровий двигун. Відео.
Adams-Farwell (1904-1913)
Самі автомобілі були із заднім розташуванням двигуна, пасажирський салон був перед важким двигуном, компонування ідеально підходило для отримання максимальної шкоди пасажирами внаслідок нещасного випадку. На зорі автомобілебудування про якісні матеріали і надійні конструкції не думали, в перших каретах, що саморухаються, по-старому використовувалося дерево, мідь, зрідка метал, не найвищої якості. Напевно, було не дуже комфортно відчувати роботу 120 кілограмового мотора, що розкручувався до 1.000 об/хв за своєю спиною. Проте автомобіль вироблявся протягом 9 років. (Фото 1906 Adams-Farwell 6A Convertible Runabout).
Тридцять циліндрів, 5 блоків, 5 карбюраторів, 20.5 літрів. Цей двигун у Детройті розробили спеціально для війни. Chrysler побудував A57 як спосіб задовольнити замовлення танкового двигуна для Другої світової війни. Інженерам довелося працювати поспіхом, максимально використовуючи наскільки це можливо наявні компоненти.
Бонус. Неймовірні двигуни, що не стали серійними зразками: Chrysler A57 Multibank
Двигун складався з п'яти 251 кубових рядних шісток від легкових автомобілів, радіально розташованих навколо центрального вихідного валу. На виході вийшло 425 л. використовувалися в танках M3A4 Lee та M4A4 Sherman.
Другим бонусом іде єдиний гоночний двигун, що потрапив в огляд. 3,0-літровий мотор використовуваний BRM (British Racing Motors), 32-клапанний двигун Н-16, що поєднує в собі по суті, дві плоскі вісімки (Н-подібний двигун - двигун, конфігурація блоку циліндрів якого представляє букву "Н" у вертикальному або горизонтальному розташуванні H-подібний двигун можна розглядати як два оппозитного двигуна, розташованих один зверху іншого або один поряд з іншим, у кожного з яких є свої власні колінчасті вали). Потужність спортивного двигунакінця 60-х років була більш ніж високою, більше 400 к.с., але H-16 серйозно поступався іншим модифікаціям за вагою та надійністю. одного разу побачив подіум, на Grand Prix U.S., коли Джим Кларк здобув перемогу у 1966 році.
Бонус. Неймовірні двигуни не стали серійними зразками: British Racing Motors H-16 (1966-1968)
16-cylinder мотор був не єдиний над яким чаклували guys з BRM. Вони також розробили наддувний 1,5-літровий V16. Він крутився до 12.000 об/хв та виробляв приблизно 485 к.с. Напевно, було б класно встановити такий двигун на Toyota Corolla AE86, не раз замислювалися над цим ентузіасти з усього світу.
Вічний двигун (або Perpetuum mobile) - уявна машина, яка, будучи одного разу наведеною в рух, сама по собі утримується в цьому стані як завгодно довго, виконуючи при цьому корисну роботу (ККД більше 100%). Протягом усієї історії найкращі уми людства намагаються згенерувати такий пристрій, проте навіть на початку 21 століття вічний двигун - це лише науковий проект.
Початок історії інтересу до поняття вічний двигун можна просдідити вже у грецькій філософії. Стародавні греки були буквально зачаровані кругом і вважали, що круговими траєкторіями рухаються як небесні тіла так і людські душі. Однак небесні тіла рухаються ідеальними колами і тому рух їх вічний, а людина не здатна «простежити початок і кінець своєї дороги» і тим самим засуджена на смерть. Про небесні тіла, рух яких був би дійсно круговим, Аристотель (384 - 322 до н.е., найбільший філософ античної Греції, учень Платона, вихователь Олександра Македонського) говорив, що вони не можуть бути ні важкими, ні легкими, оскільки ці тіла «не здатні наближатися до центру або віддалятися від нього природним або вимушеним чином». Цей висновок призвело філософа до головного висновку, що рух космосу - це міра всіх інших рухів, оскільки один є постійним, незмінним, вічним.
Августин Блаженний Аврелій (354 - 430) християнський теолог і церковний діяч також описував у своїх працях незвичайну лампу у храмі Венери, що випромінює вічне світло. Полум'я її було потужним і сильним і його не могли загасити дощ і вітер, незважаючи на те, що цю лампу ніколи не заправляли маслом. Даний пристрій за описом можна вважати свого роду вічним двигуном, так як дія - вічне світло - мало необмеженими в часі постійними характеристиками. У літописах також є інформацію про те, що в 1345 на могилі дочки Цицерона (відомого давньоримського правителя, філософа) Туллії був знайдений схожий світильник і дегенди стверджують, що він випускав світло без перерви близько півтори тисячі років.
Однак перша згадка про вічний двигун датується приблизно 1150 р. Індійський поет, математик і астроном Бхаскара описує у своєму вірші незвичайне колесо з прикріпленими навскіс по обіді довгими, вузькими судинами, наполовину заповненими ртуттю. Вчений доводить принцип впливу пристрою на відмінності відмінності моментів сил тяжіння, створюваних рідиною, що переміщалася в судинах, розміщених на колі колеса.
Вже приблизно з 1200 проекти вічних двигунів з'являються в арабських літописах. Незважаючи на те, що арабські інженери використовували власні комбінації основних конструктивних елементів, головною частиною їх пристроїв залишалося велике колесо, що оберталося навколо горизонтальної осі і принцип дії був подібний до роботи індійського вченого.
У Європі перші креслення вічних двигунів з'являються одночасно з введенням в ужиток арабських (за своїм походженням індійських) цифр, тобто. на початку XIII ст. Першим європейським автором ідеї вічного двигуна вважається середньовічний французький архітектор та інженер Війяр д"Оннекур, відомий як будівельник кафедральних соборів та творець цілого ряду цікавих машинта механізмів. Незважаючи на те, що за принципом дії машина Війяра подібна до схем, запропонованих арабськими вченими раніше, відмінність полягає в тому, що замість судин з ртуттю або зчленованих дерев'яних важелів Війяр розміщує по периметру свого колеса 7 невеликих молоточків. Як будівельник соборів, він не міг не відзначити на їхніх вежах конструкцію з барабанів із прикріпленими до них молоточками, яка поступово заміняла в Європі дзвони. Саме принцип дії таких молоточків та коливання барабанів під час відкидання вантажів навели Війяра на думку про використання аналогічних залізних молоточків, встановивши їх по колу колеса свого вічного двигуна.
Французький вчений П'єр де Марікур, який займався в той час дослідами з магнетизмом і дослідженням властивостей магнітів, через чверть століття після появи проекту Війяра, запропонував іншу схему вічного двигуна, засновану на використанні того часу практично не відомих магнітних сил. Принципова схема вічного двигуна нагадувала швидше схему вічного космічного руху. Виникнення магнітних сил П'єр де Марікур пояснював божественним втручанням і тому джерелами цих сил вважав «небесні полюси». Однак він не заперечував тієї обставини, що магнітні сили завжди проявляють себе там, де поблизу є магнітний залізняк, тому цей взаємозв'язок П'єр де Марікур пояснював тим, що даний мінерал управляється таємними небесними силами і втілює в собі всі ті містичні сили та можливості, які допомагають йому здійснювати у наших земних умовах безперервний круговий рух.
Знамениті інженери епохи відродження, серед яких були знамениті Маріано ді Жакопо, Франческо ді Мартіні та Леонардо да Вінчі, також виявляли інтерес до проблеми вічного двигуна, проте не один проект не був підтверджений на практиці. У 17 столітті Йоганн Ернст Еліас Бесслер стверджував, що винайшов вічний двигун і готовий продати ідею за 2 000 000 талерів. Свої слова він підтверджував публічними демонстраціями працюючих прототипів. Найвражаюча демонстрація винаходу Бесслера відбулася 17 листопада 1717 року. Вічний двигун з діаметром валу більше 3,5 м був приведений у дію. Цього ж дня кімната, в якій він був, була замкнена, і відкрили її лише 4 січня 1718 року. Двигун усе ще працював: колесо крутилося так само, як і півтора місяці тому. Репутацію винахідника підмочила служниця, заявивши, щоб учений дурить обивателів. після цього скандалу інтерес до винаходів Бесслера втратили абсолютно все і вчений помер у поганому, але всі креслення і прототипи він перед цим знищив. На даний момент принципи дії двигунів Бесслер точно не відомі.
І в 1775 р. Паризька академія наук - найвищий на той час науковий суд Західної Європи - виступила проти безпідставної віри у можливість створення вічного двигуна і вирішила не розглядати більше заявки на патентування даного пристрою.
Таким чином, незважаючи на появу все нових і нових неймовірних, але не підтверджують себе в реального життя, проектів вічного двигуна, він поки що залишається в людських уявленнях лише безплідною ідеєю та свідченням як марних зусиль численних учених та інженерів різних епох, так і їхньої неймовірної винахідливості.
Усього буде 8 фот.
1) Форма поршня!
Вона не суворо циліндрична, як здається на перший погляд. Простіше кажучи: якщо дивитися збоку – форма бочкоподібна (як правило), якщо дивитися зверху – овал! Це з термічним розширенням металу при нагріванні. Поршень нагрівається під час роботи і стає правильною формою.
2) Іноді трапляються такі речі як "кулак дружби" Це коли шатун або поршень пробивають блок циліндрів і випаровуються дуже далеко) Гнуться шатуни і т.д. Причин цьому багато. Одна з них залипає в максимальному положенні рейка ТНВД двигунрозкручує на нереальні обороти та силами інерції в результаті "розриває на частини"
3) чи так
4) Найбільшими двигунами є суднові! І ось один із них та його показники:
Діаметр циліндра – 960мм
Кількість циліндрів - 14
Об'єм одного циліндра – 1820 л
Потужність - 108920 к.с.
Максимальні обороти 102 об/хв (при таких розмірах навіть багато)
5) Тиск у паливної системидизеля може досягати до 2000 атм ( сучасні двигуни) Пов'язано це з тим, що в дизелі впорскування відбувається в кінці такту стиснення коли тиск в циліндрі вже досить великий! До речі, перший ТНВД придумав Роберт Бош.
6) Один з недоліків ДВЗобмеження за максимальними оборотами! Максимальне значення 20 – 26 тис об/хв. Більше не можна чисто фізично... На високооборотистих форсованих двигунах випускні колектора нагріваються до червона! (наприклад у болідах Ф1)
7) Максимальна температура робочого тіла (газу) в камері згоряння сягає 2000 град за цельсієм! Як же не плавиться там усе на світі? Справа в тому, що ця температура носить циклічний характер, і сам метал до такої температури не нагрівається, вона не встигає передатися повною мірою від газу до металу.
8) Коленвавл під час роботи не стосується вкладок! У цьому закладено принцип масляного клина. Принцип роботи підшипників ковзання! Максимальне зношування двигуна по підшипниках ковзання - при пуску, зупинці, і різких накидах навантаження. Ось чому так важливий показник тиску олії! Такі великі двигуни як тепловозні при можливості не глушать! Якщо наприклад поїзд приїхав на вокзал вранці, а вирушати ввечері, то дизель не глушать! Так як при зупинці та пуску знос буде більше, ніж якщо пропрацює весь день у неодружену, хіба що палива зжере...
Поршневий двигун внутрішнього згоряннявідомий більше століття, і майже стільки ж, а точніше з 1886 він використовується на автомобілях. Принципове рішення такого виду двигунів було знайдено німецькими інженерами Е. Лангеном та Н. Отто у 1867 році. Воно виявилося досить вдалим, щоб забезпечити даному типу двигунів лідируючу позицію, що збереглося в автомобілебудуванні і в наші дні. Проте винахідники багатьох країн невпинно прагнули побудувати інший двигун, здатний за найважливішими технічними показниками перевершити поршневий двигун внутрішнього згоряння. Які ж це показники? Насамперед, це так званий ефективний коефіцієнт корисної дії (ККД), який характеризує, яку кількість теплоти, що знаходилася у витраченому паливі, перетворено на механічну роботу. ККД для дизельного двигуна внутрішнього згоряння дорівнює 0,39, а для карбюраторного – 0,31. Іншими словами, ефективний ккд характеризує економічність двигуна. Не менш істотні питомі показники: питомий об'єм (к.с./м3), що займає, і питома маса (кг/л.с.), які свідчать про компактність і легкість конструкції. Не менш важливе значення має здатність двигуна пристосовуватися до різних навантажень, а також трудомісткість виготовлення, простота пристрою, рівень шумів, вміст продуктів згоряння токсичних речовин. При всіх позитивних сторонахтієї чи іншої концепції силової установки період від початку теоретичних розробок до впровадження її в серійне виробництвозаймає часом дуже багато часу. Так, творцю роторно-nоршневого двигуна німецькому винахіднику Ф. Ванкелю знадобилося 30 років, незважаючи на його безперервну роботу, щоб довести свій агрегат до промислового зразка. Доречно буде сказано, що майже 30 років пішло на те, щоб запровадити дизельний двигунна серійному автомобілі ("Бенц", 1923). Але не технічний консерватизм спричинив таку тривалу затримку, а в необхідності вичерпно відпрацювати нову конструкцію, тобто створити необхідні матеріали та технологію для можливості її масового виробництва. Ця сторінка містить опис деяких типів нетрадиційних двигунів, але які практично довели свою життєздатність. Поршневий двигун внутрішнього згоряння має один із найістотніших своїх недоліків - це досить масивний кривошипно-шатунний механізм, адже з його роботою пов'язані основні втрати на тертя. Вже на початку ХХ століття робилися спроби позбутися такого механізму. З того часу було запропоновано безліч хитромудрих конструкцій, що перетворюють зворотно-поступальний рух поршня у обертальний рух валу такої конструкції.
Безшатунний двигун С. Баландіна
Перетворення зворотно-поступального руху поршневої групиу обертальний рух здійснює механізм, що ґрунтується на кінематиці "точного прямила". Тобто, два поршні з'єднані жорстко штоком, що впливає на колінчастий вал, що обертається із зубчастими вінцями в кривошипах. Вдале розв'язання задачі знайшов радянський інженер С. Баландін. У 40 - 50-х роках він спроектував і побудував кілька зразків авіамоторів, де шток, який з'єднував поршні з механізмом, що перетворює, не робив кутових хитань. Така безшатунна конструкція, хоч і була певною мірою складнішою за механізм, займала менший обсяг і на тертя забезпечувала менші втрати. Слід зазначити, що аналогічний конструкції двигун випробовувався в Англії наприкінці двадцятих років. Але заслуга С. Баландіна у тому, що він розглянув нові можливості перетворюючого механізму без шатуна. Оскільки шток у такому двигуні не хитається щодо поршня, тоді можна з іншого боку поршня теж прилаштувати камеру згоряння з конструктивно нескладним ущільненням штока, що проходить через кришку.
Роторно-поршневий двигун Ф. Ванкеля
Має тригранний ротор, який здійснює планетарний рух навколо ексцентрикового валу. Об'єм трьох порожнин, що змінюється, утворених стінками ротора і внутрішньої порожнини картера, дозволяє здійснити робочий цикл теплового двигунаіз розширенням газів. З 1964 року на серійних автомобілів, В яких встановлюються роторно-поршневі двигуни, поршневу функцію виконує тригранний ротор. Необхідне в корпусі переміщення ротора щодо ексцентрикового валу забезпечується планетарно-шестерним узгоджувальним механізмом (див. малюнок). Такий двигун, при рівній потужності з поршневим двигуном, компактніший (має менший на 30% об'єм), легше на 10-15%, має менше деталей і краще врівноважений. Але поступався при цьому поршневому двигуну за довговічністю, надійністю ущільнень робочих порожнин, більше витрачав палива, а гази, що відпрацювали, його містили більше токсичних речовин. Але після багаторічних доведень ці недоліки були усунені. Однак виробництво автомобілів з роторно-поршневими двигунами серійно сьогодні обмежене. Крім конструкції Ф. Ванкеля, відомі численні конструкції роторно-поршневих двигунів інших винахідників (Е. Кауертца, Г. Бредшоу, Р. Сейріча, Г. Ружицького та ін.). Тим не менш, об'єктивні причини не дали їм можливість вийти зі стадії експериментів - найчастіше через недостатню технічну гідність.
Газова двовальна турбіна
З камери згоряння гази спрямовуються на два робочі колеса турбіни, пов'язані кожне з самостійними валами. Від правого колеса в дію приводиться відцентровий компресор, з лівого - відбирається потужність, що направляється до колес автомобіля. Повітря, що нагнітається ним, потрапляє в камеру згоряння проходячи через теплообмінник, де підігрівається газами, що відпрацювали. Газотурбінні силова установкапри тій же потужності компактніше і легше двигуна внутрішнього згоряння поршневого, а також добре врівноважена. Менш токсичні та відпрацьовані гази. В силу особливостей її тягових характеристик газова турбіна може використовуватися на автомобілі без КПП. Технологію виробництва газових турбін давно освоєно в авіаційній промисловості. З якої ж причини, враховуючи експерименти з газотурбінними машинами, що ведуться вже понад 30 років, не йдуть вони в серійне виробництво? Головна основа - невеликий в порівнянні з поршневими двигунами внутрішнього згоряння ефективний ККД і низька економічність. Також, газотурбінні двигунидосить дорогі у виробництві, так що в даний час зустрічаються вони тільки на експериментальних автомобілях.Паровий поршневий двигун
Пара по черзі подається дві протилежні сторони поршня. Подача його регулюється золотником, який ковзає над циліндром у паророзподільній коробці. У циліндрі шток поршня ущільнений втулкою і з'єднаний з досить масивним крейцкопфним механізмом, який перетворює його зворотно-поступальний рух у обертальний.Двигун Р. Стірлінга. Двигун зовнішнього згоряння
Два поршні (нижній - робочий, верхній - витіснювальний) з'єднані з кривошипним механізмомконцентричними штоками. Газ, що у порожнинах над і під витіснювальним поршнем, нагріваючись поперемінно від пальника в голівці циліндра, проходить через теплообмінник, охолоджувач і назад. Циклічне зміна температури газу супроводжується зміною обсягу і відповідно дією на переміщення поршнів. Подібні двигуни працювали на мазуті, дровах, вугіллі. До їх переваг відносяться довговічність, плавність роботи, відмінні тягові характеристики, що дозволяє обійтися взагалі без коробки передач. Основні недоліки: велика маса силового агрегатута низький ККД. Досвідчені розробки недавніх років (наприклад, американця Б. Ліра та ін) дозволили сконструювати агрегати замкнутого циклу (з повною конденсацією води), підібрати склади пароутворюючих рідин з показниками вигіднішими, ніж вода. Тим не менш, на серійне виробництво автомобілів з паровими двигунамине наважився жоден завод за останні роки. Теплоповітряний двигун, ідею якого запропонував Р.Стірлінг ще в 1816 відноситься до двигунів зовнішнього згоряння. У ньому робочим тілом служать гелій або водень, що знаходиться під тиском, що поперемінно охолоджуються і нагріваються. Такий двигун (див. малюнок) у принципі простий, має меншу витрату палива, ніж внутрішнього згоряння поршневі двигуни, при роботі не виділяє газів, які мають шкідливі речовини, а також має високий ефективний ККД, що дорівнює 0,38. Однак впровадження двигуна Р. Стірлінга в серійне виробництво заважають серйозні труднощі. Він важкий і дуже громіздкий, повільно набирає обертів, порівняно з поршневим двигуном внутрішнього згоряння. Понад те, у ньому складно технічно забезпечити надійне ущільнення робочих порожнин. Серед нетрадиційних двигунів особняком стоїть керамічний, який конструктивно не відрізняється від традиційного чотиритактного. поршневого двигунавнутрішнього згоряння. Тільки його найважливіші деталівиготовляються з керамічного матеріалу, здатного витримувати температури в 1,5 разів вищі за метал. Відповідно керамічного двигуна не потрібна система охолодження і таким чином, немає втрат у теплі, які пов'язані з його роботою. Це дає можливість сконструювати двигун, який працюватиме за так званим адіабатичним циклом, що обіцяє істотне скорочення витрати палива. Тим часом подібні роботи ведуться американськими та японськими фахівцями, але поки що не виходять зі стадії пошуку рішень. Хоча в дослідах з різноманітними нетрадиційними двигунами, як і раніше, браку немає, домінуюче положення на автомобілях, як уже зазначалося вище, зберігають і, можливо, ще довго зберігатимуть поршневі чотиритактні двигуни внутрішнього згоряння.Сядьте в човен із вантажем у вигляді великого каменю, візьміть камінь, з силою відкиньте його від корми, — і човен попливе вперед. Це буде найпростіша модель принципу роботи ракетного двигуна. Засіб пересування, на якому він встановлений, містить і джерело енергії, і робоче тіло.
Ракетний двигун працює доти, доки до його камери згоряння надходить робоче тіло - паливо. Якщо воно рідке, то складається з двох частин: пального (добре палаючого) та окислювача (що підвищує температуру горіння). Чим більша температура, тим сильніше вириваються гази із сопла, тим більша сила, яка збільшує швидкість ракети.
Паливо буває твердим. Тоді воно запресовується в ємність усередині корпусу ракети, що є одночасно камерою згоряння. Твердопаливні двигуни простіше, надійніше, дешевше, легко транспортуються, довше зберігаються. Але енергетично вони слабші, ніж рідинні.
З рідких ракетних палив, що застосовуються в даний час, найбільшу енергетику дає пара «водень + кисень». Мінус: щоб зберігати компоненти у рідкому вигляді, потрібні потужні низькотемпературні установки. Плюс: при згорянні цього палива утворюється водяна пара, тому воднево-кисневі двигуни екологічно чисті. Потужніше за них теоретично лише двигуни з фтором як окислювач, але фтор - речовина вкрай агресивна.
На парі "водень + кисень" працювали найпотужніші ракетні двигуни: РД-170 (СРСР) для ракети "Енергія" та F-1 (США) для ракети "Сатурн-5". Три маршові рідинні двигуни системи «Спейс Шаттл» також працювали на водні та кисні, але їх тяги все одно не вистачало, щоб відірвати надважкий носій від землі, — довелося для розгону використовувати твердопаливні прискорювачі.
Менше з енергетики, але простіше у зберіганні та використанні паливна пара «гас + кисень». Двигуни на цьому пальному вивели на орбіту перший супутник, відправили в політ Юрія Гагаріна. Досі практично без змін вони продовжують доставляти на Міжнародну космічну станцію пілотовані «Союзи ТМА» з екіпажами та автоматичні «Прогреси М» з паливом і вантажами.
Паливну пару «несиметричний диметилгідразин + азотний тетраоксид» можна зберігати при звичайній температурі, а при змішуванні вона сама запалюється. Але це паливо, що носить ім'я гептил, дуже отруйне. Вже яке десятиліття воно застосовується на російських ракетах серії «Протон», одних із найнадійніших. Проте кожна аварія, що супроводжується викидом гептила, перетворюється на головний біль для ракетників.
Ракетні двигуни єдині з існуючих допомогли людству спочатку подолати тяжіння Землі, потім відправити автоматичні зонди до планет Сонячної системи, а чотири з них - і геть від Сонця до міжзоряного плавання.
Існують ще ядерні, електричні та плазмові ракетні двигуни, але вони або не вийшли зі стадії проектування, або тільки починають освоюватися, або непридатні при зльоті та посадці. У другому десятилітті XXI століття переважна більшість ракетних двигунів- Хімічні. І межа їхньої досконалості практично досягнута.
Теоретично описані ще фотонні двигуни, що використовують енергію закінчення квантів світла. Але поки що немає навіть натяків на створення матеріалів, здатних витримати зоряну температуру анігіляції. А експедиція до найближчої зірки на фотонному зіркольоті повернеться додому не раніше як через десять років. Потрібні двигуни на іншому принципі, ніж реактивна тяга.
Завантаження...