Своє свято - день хмарочоса
 День проголошення Другої Республіки.
Гвінея
 День газового і бензинового двигунів.Паровий двигун не до кінця дозволив енергетичну проблему, що стояла перед людством. Невеликі майстерні та підприємства, що становили в XIX столітті більшу частину промислового сектора, не завжди могли ним скористатися. Справа в тому, що маленький паровий двигун мав дуже невисокий ККД (менше 10%). Крім того, використання такого двигуна було пов'язано з великими витратами і турботами. Для того щоб запустити його в хід, необхідно було розвести вогонь і навести пари. Навіть якщо машина була потрібна лише часом, її все одно доводилося постійно тримати під парами. Для дрібної промисловості був потрібний двигун невеликої сили, що займає мало місця, який можна було б включати і зупиняти в будь-який час без довгої підготовки. Вперше ідея такого двигуна була запропонована на самому початку XIX століття. В останній рік XVIII століття французький інженер Пилип Лебон відкрив світильний газ. Традиція приписує його успіх випадковості Лебон побачив, як спалахнув газ, истекавший з поставленого на вогонь посудини з деревною тирсою, і зрозумів, яку користь можна отримати з цього явища. У 1799 році він отримав патент на використання та спосіб отримання світильного газу шляхом сухої перегонки деревини або вугілля. Це відкриття мало величезне значення, перш за все, для розвитку техніки освітлення. Дуже скоро у Франції, а потім і в інших країнах Європи газові лампи стали успішно конкурувати з дорогими свічками. Однак світильний газ годився не тільки для освітлення. У 1801 році Лебон взяв патент на конструкцію газового двигуна. Принцип дії цієї машини грунтувався на відому властивість відкритого ним газу його суміш з повітрям вибухала при займанні з виділенням великої кількості теплоти. Продукти горіння стрімко розширювалися, надаючи сильний тиск на довкілля. Створивши відповідні умови, можна використовувати виділяється енергію в інтересах людини. У двигуні Лебона були передбачені два компресори і камера змішання. Один компресор повинен був накачувати в камеру стиснене повітря, а інший - стиснутий світильний газ з газогенератора. Газоповітряна суміш надходила потім у робочий циліндр, де запалала. Двигун був подвійної дії, тобто поперемінно діяли робочі камери знаходилися по обидві сторони поршня. По суті, Лебон виношував думку про двигун внутрішнього згоряння, однак в 1804 році він загинув, не встигнувши втілити в життя свій винахід. Але ідея його і надалі привертала до себе найпильнішу увагу. Дійсно, принцип дії газового двигуна багато простіше, ніж парової машини, так як тут паливо саме безпосередньо виробляє тиск на поршень, тоді як у паровому двигуні теплова енергія спочатку передається іншому носієві - водяній парі, який і виконує корисну роботу. У наступні роки кілька винахідників з різних країн намагалися створити працездатний двигун на світильному газі. Проте всі ці спроби не привели до появи на ринку двигунів, які могли б успішно конкурувати з паровою машиною. Честь створення комерційно успішного двигуна внутрішнього згоряння належить бельгійському інженеру Жану Етьєну Ленуару. Працюючи на гальванічному заводі, Ленуар прийшов до думки, що топливовоздушную суміш у газовому двигуні можна запалювати за допомогою електричної іскри, і вирішив побудувати двигун на основі цієї ідеї. Господар гальванічної майстерні забезпечив Ленуара грошима, на які той і побудував в 1860 році свій перший двигун. І по зовнішності, і по пристрою він нагадував парову машину. Двигун був подвійної дії. Нижній золотник по черзі подавав повітря і газ в порожнині циліндра, розташовані по різні сторони поршня. Верхній золотник служив для випускання відпрацьованих газів. Газ і повітря підбивалися до золотника по окремих каналах. Всмоктування суміші в кожну порожнину відбувалося приблизно до половини ходу, після чого золотник перекривав впускний вікно, і суміш запалала електричної іскрою. Згораючи, вона розширювалася і діяла на поршень, виробляючи корисну роботу. Після закінчення реакції другий золотник повідомляв циліндр з вихлопної трубкою. Тим часом відбувалося займання суміші з іншого боку поршня. Він починав рухатися назад, витісняючи відпрацьовані гази. Ленуар не відразу домігся успіху. Після того як вдалося виготовити всі деталі і зібрати машину, вона пропрацювала зовсім небагато і зупинилася, так як через нагрівання поршень розширився і заклинив в циліндрі. Ленуар удосконалив свій двигун, продумавши систему водяного охолодження. Однак друга спроба запуску також закінчилася невдачею через поганий ходу поршня. Ленуар доповнив свою конструкцію системою змащення. Тільки тоді двигун почав працювати. Після оголошення про цей винахід майстерня стала отримувати замовлення на новий двигун, але робота його продовжувала залишатися незадовільною. Система запалювання часто давала збої, золотник без змащення не працював, а налагодити його задовільну мастило при температурі 800 градусів так і не вдалося. ККД двигуна ледь сягав 4%, він споживав величезну кількість мастила і газу. Тим не менш, двигун швидко набув поширення. Основними його покупцями стали маленькі підприємства (друкарні, ремонтні майстерні та ін), для яких парові машини були дуже дорогі і громіздкі. Тим часом двигун Ленуара виявився простий в експлуатації, легкий і мав невеликі габарити. У 1864 році було випущено вже понад 300 таких двигунів різної потужності. Розбагатівши, Ленуар перестав працювати над удосконаленням своєї машини, і це визначило її долю - вона була витіснена з ринку досконалішим двигуном, створеним німецьким винахідником Августом Отто. У 1864 році той отримав патент на свою модель газового двигуна і в тому ж році уклав договір з багатим інженером Лангеном для експлуатації цього винаходу. Незабаром була створена фірма «Отто і Компанія». На перший погляд, двигун Отто представляв собою крок назад порівняно з двигуном Ленуара. Циліндр був вертикальним. Вращаемся вал містився над циліндром збоку. Уздовж осі поршня до нього була прикріплена рейка, пов'язана з валом. Двигун працював наступним чином. Обертовий вал піднімав поршень на 110 висоти циліндра, в результаті чого під поршнем утворювалося виряджене простір і відбувалося всмоктування суміші повітря і газу. Потім суміш запалала. Ні Отто, ні Ланген не мали достатніми знаннями в області електротехніки і відмовилися від електричного запалювання. Займання вони здійснювали відкритим полум'ям через трубку. При вибуху тиск під поршнем зростала приблизно до 4 атм. Під дією цього тиску поршень піднімався, обсяг газу збільшувався і тиск падав. При підйомі поршня спеціальний механізм від'єднував рейку від валу. Поршень спочатку під тиском газу, а потім за інерцією піднімався до тих пір, поки під ним не створювалося розрядження. Таким чином, енергія згорілого палива використовувалася в двигуні з максимальною повнотою. У цьому полягала головна оригінальна знахідка Отто. Робочий хід поршня вниз починався під дією атмосферного тиску, і після того, як тиск в циліндрі досягало атмосферного, відкривався випускний вентиль, і поршень своєю масою витісняв відпрацьовані гази. Через більш повного розширення продуктів згоряння ККД цього двигуна був значно вище, ніж ККД двигуна Ленуара і досягав 15%, тобто перевершував ККД найкращих парових машин того часу. Найбільш складною проблемою при такій конструкції двигуна було створення механізму передачі руху рейки на вал. Для цієї мети було винайдено особливу передавальне пристрій з кульками і сухариками. Коли поршень з рейкою злітав вгору, сухарики, які скріплювали вал своїми похилими поверхнями, так взаємодіяли з кульками, що ті не перешкоджали переміщенню рейки, але як тільки рейка починала рухатися вниз, кульки скочувалися по похилій поверхні сухариків і щільно притискали їх до валу, змушуючи його обертатися. Ця конструкція забезпечувала життєздатність двигуна. Оскільки двигуни Отто були майже в п'ять разів економічніше двигунів Ленуара, вони відразу стали користуватися великим попитом. У наступні роки їх було випущено близько п'яти тисяч штук. Отто наполегливо працював над удосконаленням їх конструкції. Незабаром зубчасту рейку замінила кривошипно-шатунная передача (багатьох бентежив вигляд рейки, злітає вгору протягом часток секунди, до того ж її рух супроводжувався неприємним деренчливим гуркотом). Але найістотніше з його винаходів було зроблено в 1877 році, коли Отто взяв патент на новий двигун з чотиритактним циклом. Цей цикл донині лежить в основі роботи більшості газових і бензинових двигунів. У наступному році нові двигуни вже були запущені у виробництво. У всіх більш ранніх газових двигунах суміш газу та повітря запалювалася в робочому циліндрі при атмосферному тиску. Однак дія вибуху було тим сильніше, ніж тиск було більше. Отже, при стисканні суміші вибух повинен був бути сильнішим. У новому газовому двигуні Отто газстискався до 2,5 або 3 атм., Внаслідок чого двигун став менше за розмірами, а потужність його зросла. Для приміщення газової суміші циліндр на одній зі своїх сторін був подовжений. Коли поршень доходив тут до свого кінцевого положення, ще залишалося деякий простір, наповнений стислій газовою сумішшю. Завдяки цьому стало можливим виробляти вибух при кінцевому положенні поршня, коли він при зміні руху має нульову швидкість. При цій системі запалювання в мертвій точці вдалося уникнути ударів, поштовхів і струсів поршня об стінки циліндра, які були в колишньому двигуні. Хід поршня був наступний: при першому ході поршня через відкритий впускний клапан і клапан для впуску суміші всмоктувалася бідна газом суміш, що складалася з 110 газу і 910 повітря; при зворотному ході поршня впускний отвір закривалося, і її щось туди суміш стискалася в циліндрі; в кінці цього ходу в мертвій точці відбувалося займання, і розвивається тиск газоподібних продуктів вибуху переміщував поршень. На початку третього такту тиск досягало 11 атм., А при розширенні знижувалося майже до 3 атм.; При вторинному зворотному ході поршня відкривався випускний клапан, і поршень витісняв з циліндра продукти горіння. Коли він доходив до крайньої точки, в циліндрі ще залишалися деякі залишки продуктів горіння, однак вони не заважали подальшій роботі двигуна. Навпаки, їх присутність мало сприятливий вплив - замість вибуху відбувалося більш рівне горіння, від чого і хід поршня виходив більш рівним, без ривків, і двигун можна було застосовувати там, де колись це здавалося неприпустимим - наприклад, для руху ткацьких верстатів і динамо-машин. У цьому полягала важлива перевага двигуна Отто. Для того щоб зробити обертання вала ще більш рівномірним, його постачали масивним маховиком. Адже з чотирьох ходів поршня тільки один відповідав корисній роботі, і маховик мав давати енергію для трьох наступних ходів (або, що те ж саме, під час 1,5 оборотів), щоб працюючі машини могли йти без уповільнення ходу. Займання суміші вироблялося, як і колись, відкритим полум'ям. Через кривошипно-шатунного з'єднання з валом отримати розширення газу до атмосферного не вдалося, і тому ККД двигуна був ненабагато вище, ніж у попередніх моделей, але він виявився найвищим для теплових двигунів того часу. Чотиритактний двигун Чотиритактний цикл був найбільшим технічним досягненням Отто. Але незабаром виявилося, що за кілька років до його винаходу точно такий же принцип роботи двигуна був описаний французьким інженером Під де Рошем. Група французьких промисловців оскаржила в суді патент Отто. Суд визнав їх доводи переконливими. Права Отто, що випливали з його патенту, були значно скорочені, в тому числі було анульовано його монопольне право на чотиритактний цикл. Отто болісно переживав цю невдачу, між тим справи його фірми йшли зовсім не погано. Хоча конкуренти налагодили випуск чотиритактних двигунів, відпрацьована багаторічним виробництвом модель Отто все одно була кращою, і попит на неї не припинявся. До 1897 року було випущено близько 42 тисяч таких двигунів різної потужності. Однак та обставина, що в якості палива використовувався світильний газ, сильно звужувало область застосування перших двигунів внутрішнього згоряння. Кількість светільногазових заводів було незначно навіть у Європі, а в Росії їх взагалі було тільки два - у Москві та в Петербурзі. Тому не припинялися пошуки нового пального для двигуна внутрішнього згоряння. Деякі винахідники намагалися застосувати в якості газу пари рідкого палива. Ще в 1872 році американець Брайтон намагався використовувати в цій якості гас. Однак гас погано випаровувався, і Брайтон перейшов до більш легких нафтопродуктів - бензину. Але для того, щоб двигун на рідкому паливі міг успішно конкурувати з газовим, необхідно було створити спеціальний пристрій (згодом воно стало називатися карбюратором) для випаровування бензину і отримання горючої суміші його з повітрям. Брайтон в тому ж таки 1872 році придумав один з перших так званих «випарних» карбюраторів, але він діяв незадовільно. Працездатний бензиновий двигун з'явився тільки десятьма роками пізніше. Винахідником його був німецький інженер Юліус Даймлер. Багато років він працював у фірмі Отто і був членом її правління. На початку 80-х років він запропонував своєму шефу проект компактного бензинового двигуна, який можна було б використати на транспорті. Отто (як свого часу Уатт в аналогічній ситуації) поставився до пропозиції Даймлера холодно. Тоді Даймлер разом зі своїм другом Вільгельмом Майбахом прийняв сміливе рішення - 1882 року вони пішли з фірми Отто, придбали невелику майстерню поблизу Штутгарта і почали працювати над своїм проектом. Проблема, що стояла перед Даймлером і Майбахом була не з легких вони вирішили створити двигун, який не вимагав би газогенератора, був би дуже легким і компактним, але при цьому досить потужним, щоб рухати екіпаж. Збільшення потужності Даймлер розраховував отримати за рахунок збільшення частоти обертання вала, але для цього необхідно було забезпечити необхідну частоту запалення суміші. У 1883 році був створений перший бензиновий двигун з запалюванням від розпеченої порожнистої трубочки, відкритої в циліндр. Перша модель бензинового двигуна призначалася для промислової стаціонарної установки. Пристрій його видно з малюнка. Тут Р - бак для бензину, з якого за допомогою запірного клапана р через трубу пропускалося стільки бензину до приладу для випаровування його АВ, що А завжди залишався наповненим приблизно на 23. В - це лампа, яка наповнювалася першої, ще до потрапляння бензину в А. З лампи У через трубку з клапаном V бензин підводився до пальника, яка перебувала в оболонці L; він витікав тонкою цівкою з вузького наконечника пальника і завдяки високій температурі пальники зараз же випаровувався . Полум'я горіло навколо платинового зажигателя і розжарювало його. У приладі для випаровування А пари бензину утворювалися при просасиваніі через бензин підігрітого повітря. Пари ці змішувалися з повітрям у регулювальному крані Н, і таким чином виходила горюча газова суміш. При ході поршня вниз він всмоктував цю суміш, при зворотному ході стискав її в просторі, призначеному для стиснення. У той час, коли поршень знаходився у верхній мертвій точці, розподільний механізм відкривав розжарений платиновий зажігатель, заряд вибухав, і газоподібні продукти горіння тиснули на поршень. Для утворення парів бензину повітря, як зазначалося вище, повинен був попередньо нагріватися. Це досягалося тим, що повітря перед надходженням у випарник проходив через кожух пальника. Для пуску двигуна, по наповненні бензином А і В, спершу відкривали кран пальника V і протягом однієї або двох хвилин ззовні нагрівали трубки пальника. Так домагалися температури, при якій бензин починав випаровуватися. Коли зажігатель розжарювався до червоного, відкривали клапан V і обертали двигун вручну за допомогою спеціальної рукояті (на малюнку вона внизу); після декількох обертів відбувався перший вибух в робочому циліндрі; потім двигун приходив в рух. Робочий циліндр, як і у газових двигунів, оточувала оболонка, через яку протікала вода для охолодження з водопроводу або від невеликого насоса Q, який приводився в рух самим двигуном. З наведеного опису видно, що процес випаровування рідкого палива в перших бензинових двигунах змушував бажати кращого. Тому справжню революцію в двигунобудування справило винахід карбюратора. Творцем його вважається угорський інженер Донат Банки (хоча незалежно від нього і навіть дещо раніше ту ж конструкцію карбюратора розробив друг і соратник Даймлера Майбах).
|
