Чем отличается двигатель от движителя: Разница между движителем и двигателем

Содержание

Разница между движителем и двигателем

Часто в разговорной речи и печатных источниках встречается смешивание понятий «движитель» и «двигатель». Их употребляют неправильно, когда называют узлы машин или механизмов. Некоторые люди ошибочно считают такие слова синонимами, но это неверно. Названия обозначают устройства с разными функциями. При таком применении терминов происходит подмена понятий, нарушается логичность высказывания. Употребление слов в несвойственных им значениях – лексическая ошибка. Для поиска истины рассмотрим подробно каждый объект и сравним между собой.

Движитель

Каждое транспортное средство имеет движитель – механизм, который сообщает ему движение, перемещает в пространстве. Для этого он использует энергию от постороннего источника. Им может быть специальный мотор или внешняя среда.

Основные виды этого устройства:

  • Колесо.
  • Гусеница.
  • Шнек.
  • Парус.
  • Весло.
  • Гребной винт.
  • Гребное колесо.
  • Водомётный движитель.
  • Лопастной винт.
  • Реактивное сопло.

Колесо – одно из самых древних и распространённых видов движителя. Оно имеется у подавляющего большинства сухопутных транспортных средств. У обычного автомобиля их четыре. Ведущие колёса получают вращение через трансмиссию от встроенного мотора. При движении они взаимодействуют с покрытием дороги. Чем лучше их сцепление с полотном трассы, тем быстрее можно разогнать машину, увеличить тягу. На бездорожье используют устройства с более высоким коэффициентом сцепления: гусеницы или шнек.

До изобретения паровых машин основным видом движителя морского транспорта был парус. Он преобразует бесплатную силу ветра в поступательное движение судна по воде. Но использовать его можно только при движении воздушных масс. В штиль такие корабли стоят или применяют другие способы для перемещения.

Изобретатели первых летательных аппаратов придумали

лопастной (воздушный) винт. Лопасти этого устройства при вращении захватывают потоки воздуха и отбрасывают их назад, благодаря чему создаётся усилие по перемещению самолёта вперёд. Чем быстрее вращается винт, тем больше создаётся тяга.

У человека таким устройством будут собственные ноги. Но ситуация кардинально изменится, если он пересядет на велосипед или воспользуется каким-то видом транспорта.

Двигатель

Люди не могли всё время зависеть от сил природы. Для облегчения своего физического труда они изобрели механизм, который мог преобразовывать какой-либо вид энергии в полезную работу. Его назвали двигателем. Их условно делят на первичные и вторичные. Первые превращают готовые природные ресурсы в механическую работу. Вторые используют энергию, накопленную или выработанную другими источниками.

Некоторые их виды:

  • Водяное колесо.
  • Ветряное колесо.
  • Паровая машина.
  • Двигатель Стирлинга.
  • Паровая турбина.
  • Двигатель внутреннего сгорания.
  • Электродвигатели.
  • Пневмодвигатели и гидромашины.

Водяное колесо – одно из самых древних изобретений.  Его широко применяли ещё народы стран Древнего мира.  Оно трансформирует потенциальную энергию падающей воды во вращение, которое передаётся на исполняемые механизмы.

В двигателе внутреннего сгорания для получения полезной работы используется эффект резкого расширения топливовоздушной смеси при воспламенении в замкнутом пространстве. Полученные газы давят на поршень и перемещают его. Возвратно-поступательное движение последнего преобразуется кривошипно-шатунным механизмом во вращательное.

Электродвигатели для своей работы используют электричество, которое получено на других устройствах. Они могут питаться с помощью прямого подключения к сети или от накопительного источника (батарея, аккумулятор).

Таким образом, любое устройство, которое получает механическую энергию из её другого вида можно назвать двигателем.  Например, велосипедист является таким для своего двухколёсного друга. Он получает химическую энергию от пищи, а отдаёт велосипеду механическую через вращение педалей.

Что общего между ними

Эти два понятия очень схожи в написании, но принцип действия и конструкция таких механизмов разные. И всё же у них есть общие особенности:

  • У обоих этих устройств одна цель – создание движения. Оба обязательно производят его. Это может быть поступательное перемещение чего-то, вращение вала (оси) или сразу то и другое.
  • Оба устройства служат для преобразования одного вида энергии в другой. Парус собирает и трансформирует силу ветра в поступательное движение судна. Электродвигатель, потребляя электрическую энергию, создаёт вращение, которое потом используется в других частях механизма.

Отличия понятий

  1. Движитель потребляет энергию природного источника или двигателя для
    передвижения транспортного средства
    . К примеру, весло при перемещении в воде вызывает смещение лодки. Но оно это делает благодаря сокращению мышц человека. Усилия гребца приводят к поступательному движению. Двигатель – это энергосиловое устройство, которое переводит какой-либо вид энергии в механическую работу, но она не обязательно вызывает перемещение чего-либо. Электрический мотор во включенном состоянии просто вращает свой вал и не более того, если к нему не подключен исполнительный механизм. Он перерабатывает электрическую энергию в механическое вращение. Гребной винт корабля при работе захватывает воду и отбрасывает назад, благодаря чему судно перемещается. Дизельная установка, которая даёт вращение винту, преобразует энергию топлива в механическую работу вала с гребным винтом.
  2. Одним из важных свойств первого механизма является взаимодействие с окружающей средой. Ведущие колёса легкового автомобиля при вращении перемещают его. Чем лучше будет сцепление с полотном дороги, тем эффективнее работа. Поэтому для некоторых транспортных средств применяют гусеницы или другие устройства, которые улучшают соприкосновение с поверхностью. Двигатель внутреннего сгорания машины, сжигая топливо, даёт колёсам вращение, но не соприкасается с дорогой и никак на неё не влияет.
  3. Движитель при выполнении работы движется сам, а двигатель создаёт движение для передачи исполнительным механизмам, частям устройства. При прекращении движения первого – остановится весь объект.

Обобщим написанное.  Можно сказать, что движитель это то, что перемещает объект (транспортное средство, подъёмный механизм, часть станка), а двигатель вырабатывает необходимую энергию для него.

И тот и другой важные составляющие любого сложного механического устройства.

Типы и особенности движителей катеров — правильный выбор движителя

Движитель катера − узел, отвечающий за преобразование работы двигателя в работу, направленную на преодоление судном силы сопротивления воды. Выбор движителя – одна из самых сложных задач в процессе создания проекта катера.

Основные современные типы движителей катеров следующие:

  • гребной винт;
  •  водомёт;
  • угловая поворотная колонка;
  • винторулевая колонка

Тип — Гребной винт

Самый распространенный тип движителя. С момента его изобретения было осуществлено множество усовершенствований. Изобретатели меняли их размеры, формы контура и сечений лопастей и т.д.  В основу работы гребных винтов положен принцип гидродинамического крыла. При рассмотрении сечения лопастей можно увидеть их крыловидную форму. Движитель размещается на ступичной составляющей силового узла. Он устанавливается таким образом, чтобы задняя часть составляла угол атаки с вектором общей скорости водного потока.

На поверхности-нагнетателе при начале вращательного движения гребного винта давление увеличивается, а на передней − уменьшается. Из-за разницы показателей давления происходит возникновение силы. Составляющие этой силы отвечают за создание упора для винта и крутящего момента, преодоление которого входит в задачи движителя судна.

Скоростные водомётные движители

Водометные движители: этот тип — единственно  возможное решение для использования на мелких водоемах и замусоренных водах. Водометы необходимы там, где быстроходное судно должно беспрепятственно двигаться по мелководью. Они повышают его возможности использования, более безопасны в эксплуатации. Преимуществом этого типа является и то, что благодаря такому движителю катер на ходу может подойти к необорудованному берегу, а затем сняться с него за счет обратной струи, которая гонит воду под корпус.

Водомёты часто устанавливаются на катера российского производства. Их работа базируется на реактивном действии струи воды, которая выбрасывается под высоким давлением. Это решение позволяет судам из алюминия, стали проходить по мелководью. В отличие от других видов у водометных движителей отсутствует вероятность поломки или деформации при контакте с дном.

Схема движителя ВД-05

Конструктивно он представляет собой импеллер, помещённый в корпус небольшой длины. Вода засасывается, выбрасывается в зоне кормы, за счёт чего образуется движущая сила. Если нужно организовать движение задним ходом, забор жидкости выполняется в противоположном направлении. Возможно механическое и гидравлическое управление.

В нашем каталоге:

СКОРОСТНОЙ ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ ВД-01 Водоизмещение катера: от 1,5 до 3,5 т.

СКОРОСТНОЙ ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ ВД-03 Водоизмещение катера от 3,5 до 5,5 т.

Угловая поворотная колонка для катеров и лодок

Если сравнивать типы движителей катеров российского производства, то этот вариант тоже имеет свои плюсы. Мотор помещён в отдельный отсек, что увеличивает полезную площадь судна. Благодаря особенностям конструкции и использования системы подъема колонки у катера появляется возможность проходить в зонах мелководья.

Дополнительный плюс − небольшое количество компонентов, что положительно влияет на КПД и показатель скорости.

Универсальный тип движителя — Винторулевая колонка

Винторулевые колонки (ВРК) эксплуатируются на буксирах всех видов, используются там, где в первую очередь важна тяга в разных направлениях. Она представляет собой гребной винт, установленный на поворотной конструкции, что обеспечивает судну отличную маневренность, стабильность хода и точное позиционирование при швартовке. Данный тип движителей становится  отличным вариантом для судов, где большое внимание уделяется оптимальному использованию имеющейся мощности.

Винторулевая колонка — ДВИЖИТЕЛЬ — ВРК-250

Схема ДВИЖИТЕЛЯ — ВРК-250

Для того, чтобы движитель типа ВРК имел высокую эффективность и был экономичным, его конструкция постоянно совершенствуется. Наша страна находится сразу в нескольких климатических зонах, и именно данная разновидность движителей подходит для эксплуатации как в умеренных, так и экстремальных погодных условиях (соответствуют современным нормам ледового класса). Немаловажным является и то, что в районах с узкими реками важна максимальная маневренность, именно здесь они будут практически незаменимыми.

Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Содержание:

 

Основное отличие коллекторного двигателя (то есть двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов) от бесколлекторного заключается в его конструкции.

 

У коллекторного — обмотка расположена на роторе, а на статоре установлены постоянные магниты.

 

 

У бесколлекторного — отсутствует коллектор, а трёхфазная обмотка расположена на статоре.

 

В практическом применении, однако большее значение имеют различия в параметрах и свойствах между этими типами двигателей, которые влечёт за собой такая разница конструкций.

Особенности конструкции

Наличие трёхфазной обмотки у бесколлекторного двигателя означает что для управления им обязательно требуется электроника — контроллер, независимо от сложности решаемых задач. С его помощью можно формировать трёхфазную систему напряжений, необходимую для работы и делать это так чтобы двигатель вращался необходимым образом. Без контроллера реализовать управление современными бесколлекторным микродвигателем практически невозможно.

Для коллекторного ситуация иная – он может работать от обычного источника постоянного напряжения, без использования управляющей электроники. Хотя такой подход позволяет решать лишь самые простые задачи управления движением, он тоже возможен.

Обязательное использование контроллера для управления бесколлекторным мотором не всегда является однозначным их недостатком по сравнению с коллекторными, ведь контроллеры предоставляют ряд сервисных функций, как например измерение и ограничение тока или возможность устанавливать заданное значение скорости или положения в удобном виде. Если же речь идёт о задачах, связанных с точным регулированием скорости, или о задачах, связанных с позиционированием, то контроллер нужно будет использовать и для коллекторного, и для бесколлекторного мотора.

Принцип работы бесколлекторного двигателя. Преимущества и недостатки

Для нормальной работы в большинстве случаев требуется датчик положения ротора. Управление бесколлекторным мотором без использования датчика положения ротора существует и применяется, но имеет ряд особенностей, которые не позволяют использовать его для решения многих задач. Самым распространённым типом датчиков положения ротора являются датчики Холла.

Чаще всего они устанавливаются при изготовлении двигателя и входят в его стоимость. Они позволяют производить коммутацию обмоток бесколлекторного мотора и могут быть использованы как датчик скорости для управления с обратной связью по скорости. Датчики Холла дают возможность управлять бесколлекторным двигателем только при помощи блочной коммутации, которая приводит к заметным пульсациям момента, приводящим к увеличению акустического шума и неравномерному вращению на низкой скорости. Синусоидальная коммутация, лишённая таких недостатков, требует более точной информации о положении чем могут обеспечить датчики Холла и соответственно установки дополнительного датчика положения.

Принцип работы коллекторного двигателя. Преимущества и недостатки

Как было сказано чуть выше, датчики Холла могут использоваться как источник информации о скорости. Коллекторные моторы по умолчанию не оснащаются подобными датчиками и для задач измерения и регулирования скорости обязательно нужно дополнительно устанавливать датчик скорости. Но это не значит, что в любых задачах, связанных с поддержанием скорости, коллекторный двигатель имеет однозначное преимущество за счёт встроенного датчика. Дело в том, что датчики Холла имеют очень низкое разрешение – 12 импульсов на оборот на пару полюсов двигателя. Этого недостаточно чтобы давать стабильный сигнал обратной связи по скорости на низкой скорости вращения. Даже для многополюсных бесколлекторных двигателей работа только с датчиками Холла в качестве датчика обратной связи в контуре скорости обычно не позволяет достигать скорости ниже нескольких сотен оборотов в минуту на валу двигателя. Поэтому, когда речь идёт о задачах регулирования скорости с требованием работы в широком диапазоне скоростей, или о задачах позиционирования – оба типа двигателя требуют установки дополнительного датчика положения или скорости.

При работе коллекторного двигателя за счёт коммутации тока щётками и коллектором возникает достаточно сильные электромагнитные помехи. Для двигателей с графитовыми щётками они сильнее, для двигателей со щётками из благородных металлов они слабее. Для борьбы с ними необходимо устанавливать помехоподавляющие элементы на мотор, что требует дополнительного места и не всегда возможно по условиям эксплуатации.  Бесколлекторный мотор не создаёт таких помех.

В чем еще отличие

Если попытаться сравнить параметры двигателей, то прежде всего нужно сказать о скорости вращения. Номинальная скорость коллекторного как правило не превышает 10-20 тысяч оборотов в минуту для двигателей самых маленьких из доступных размеров и не более 3- 5 тысяч оборотов в минуту для более крупных. Скорости, на которые рассчитаны бесколлекторные двигатели лежат в более широком диапазоне – выпускаются как сверхскоростные модели на скорости выше 100 тысяч оборотов в минуту, так и тихоходные многополюсные двигатели с номинальными скоростями не более 1-2 тысячи оборотов в минуту. Для коллекторных моторов ограничителем скорости выступает коллектор – линейная скорость перемещения щёток по коллектору ограничена.

Сравнивая номинальный момент, можно сказать, что он сильнее зависит от особенностей конструкции и компоновки двигателя, различающихся от серии к серии чем от того коллекторный это двигатель или бесколлекторный. Так, например распространены бесколлекторные двигатели большого диаметра и с очень короткой осевой длиной, рассчитанные на низкие скорости вращения и большой момент. И их различия по основным параметрам с бесколлекторными же двигателями цилиндрической компоновки (большая длина и маленький диаметр) не менее сильны чем между коллекторными и бесколлекторными двигателями одинаковой компоновки (например, цилиндрической).

Оба типа двигателей имеют свои характерные особенности, которые могут являться как преимуществами, так и недостатками в зависимости от требований того или иного приложения

Чем отличается бензиновый двигатель от дизельного

Бензин против Дизеля: в чем разница.

На базовом уровне современные двигатели внутреннего сгорания работают по принципу четырех простых шагов (тактов), т.е.- всасывание, сжатие, воспламенение и выхлоп. Эти циклы снова и снова периодически повторяются когда двигатель находится в рабочем состоянии. Таким образом создается крутящий момент который передается на трансмиссию, а далее уже на колеса. Причем эти такты  работы двигателя не зависят от конкретного типа используемого мотора, будь это дизельный или бензиновый двигатель. Но у этих двух моторов имеются определенные различия, в том как они выполняют данные циклы работы. 

 

Различия в работе бензиновых и дизельных двигателей

 

Для бензиновых двигателей этап впуска обычно заключается во всасывании одновременно воздуха и топлива в камеру сгорания. Если же сравнивать работу с дизельным мотором, то в этот рабочий момент дизельный агрегат только всасывает воздух без топлива. Далее происходит сжатие воздуха в камере сгорания. 

 

Зажигание тоже контролируется в каждом типе двигателей по-разному. Бензиновые моторы используют у себя свечи зажигания, которые с помощью электрической искры воспламеняют в камере сгорания топливную смесь (кислород + бензин) и тем самым запускают двигатель. В результате воспламенения топлива образуется энергия которая начинает двигать поршни в моторе. 

 

Что касаемо дизельного двигателя, то в отличие от бензинового силового агрегата воспламенение дизельного топлива в камере сгорания происходит от силы сжатия. То есть, после этого сжатия происходит самовоспламенение топливной смеси. Как видите, все очень просто.

 

Как мы уже сказали, сначала в камеру сгорания дизельного мотора подается только лишь воздух, который сжимается по ходу движения поршня. В результате сильного сжатия кислород в камере сгорания сильно нагревается. В этот момент и подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется от горячего кислорода в камере сгорания и тем самым запускается мотор. 

 

Смотрите также: Почему двигатели V4 редко встречаются в автомобилях?

 

Таким образом момент воспламенения топлива в дизельных моторах контролируют топливные форсунки, тогда как в бензиновых моторах это регулируют свечи зажигания.

 

Стоит также отметить, что оба типа двигателей используют как правило, одинаковую систему выпуска, чтобы выпустить из камеры сгорания в результате воспламенения топлива скопившиеся газы. Это регулируется клапанами путем их открытия и закрытия когда необходимо выпустить отработанные газы, тем самым направляя их в выхлопную систему автомобиля.

 

Какой двигатель эффективней- Дизель или бензин?

 

[media=https://youtu.be/ilZyCD-QlJg]

 

Дизельные двигатели продолжают совершенствоваться в экологическом плане, постепенно доказывая специалистам и экологам что уровень вредных веществ в выхлопе может быть почти таким же, как и в бензиновых автомобилях. Но пока что  бензиновые двигатели по-прежнему считаются более экологичными по сравнению с дизельными. Но есть в этих дизельных моторах неоспоримое преимущество, которое заключается в следующем, по сравнению с теми же бензиновыми моторами они намного экономичнее.

 

Действительно, в большинстве случаев дизельные двигатели значительно превосходят бензиновые агрегаты по топливной эффективности. 

 

Это объясняется особенностью температуры самовоспламенения дизельного топлива в камере сгорания. Температурой самовоспламенения считается такая температура, при которой соотношение в смеси кислорода с топливом приводит к самовоспламенению топливной смеси. 

 

В бензиновых же моторах наоборот, там важно, чтобы температура в соотношении бензин-кислород в камере сгорания не приводила к самовоспламенению бензина во время сжатия, поскольку это может привести к воспламенению топлива до подачи искры свечами зажигания. Это может привести к повреждению двигателя. 

 

Чтобы этого не происходило бензиновые моторы имеют довольно низкие коэффициенты сжатия (такт сжатия, это когда определенное количество кислорода и бензина попадают в камеру сгорания). Это необходимо для того, чтобы во время сжатия резко не повышалась температура воздуха. 

 

Поскольку дизельные моторы во время такта сжатия (впуска) не имеют внутри камеры сгорания дизельного топлива, то они могут сжимать всасываемый кислород намного сильнее, чем бензиновые двигатели. В результате такого сильного сжатия воздух в камере сгорания очень сильно нагревается и после чего в камеру сгорания попадает само дизельное топливо, которое в итоге самовоспламеняется.

 

Другим преимуществом эффективности дизельного двигателя является отсутствие в нем дроссельной заслонки. Когда вы нажимаете педаль газа в бензиновом автомобиле, это позволяет открывать впускные клапана в двигателе, что в свою очередь позволяет большому количеству воздуха попадать в мотор.

 

Соответственно получается, чем больше кислорода, тем больше энергии образуется в результате воспламенения топлива, которое в этом случае также начинает подаваться в повышенном объеме. Стоит здесь отметить, что этот процесс контролирует компьютер, который и определяет необходимое количество топлива. 

 

В дизельных же моторах дроссельные клапана не нужны. При нажатии педали газа компьютер сам определяет, какое количество топлива необходимо подать в камеру сгорания.

 

В результате этого при работе дизельного мотора теряется совсем немного топлива в отличии от тех же бензиновых моторов, которые сжигают бензина зря на много больше. 

 

Разница в соотношении топливной смеси, — воздух / топливо

 

 

Дизельные двигатели имеют способность работать в очень широком диапазоне соотношений самого кислорода и топлива в топливной смеси, которая подается в камеру сгорания.

 

Бензиновые же моторы работают обычно в диапазоне от 12 до 18 частей воздуха на 1 часть топлива (по массе).

Обычно такое соотношение остается близким к 14,7:1. Дело вот в чем, при  коэффициенте соотношения кислорода и топлива вся топливная смесь полностью сгорает в камере сгорания. 

 

Однако, в дизельных моторах все происходит совсем по-другому. Например, как правило, дизельный мотор работает в соотношениях кислорода от 18:1 до 70:1

 

Когда вы нажимаете педаль газа в дизельном автомобиле, то это приводит к уменьшению соотношения воздуха с дизельным топливом и все за счет увеличения впрыска дизеля в камеру сгорания.

 

Соответственно получается, чем больше топлива, тем больше мощность. Правда, здесь надо уточнить, когда дизельные моторы работают при низком соотношении кислорода с топливом, то в процессе самого сгорания образуется много сажи.

 

Именно по этой причине несмотря даже на наличие системы очистки мы с вами можем наблюдать черный дым исходящий от грузовиков в тот момент, когда они начинают трогаться с места. В этот момент водители дизельных грузовиков сильно нажимают на педаль газа, чтобы сдвинуть с места эту тяжелую машину.

 

В этот самый момент в дизельный двигатель начинает поступать меньше кислорода, а поступает больше топлива.

 

Помимо всего этого существует еще множество отличий дизельных моторов от тех же бензиновых. Например, каждый тип мотора по-разному может замедлять транспортное средство при торможении двигателем. 

 

Для получения дополнительной информации посмотрите ниже несколько видео-роликов. 

Перед самим просмотром включите показ субтитров и их перевод.

 

 

Отличие двухтактного двигателя от четырехтактного

Современные автомобили отличаются не только марками и используемым топливом. Существует еще разница в типе двигателя. Предлагаемая публикация подробно познакомит читателей с двухтактным и четырехтактным силовыми агрегатами.

1

Что необходимо знать каждому автолюбителю о работе двигателя

Следует отметить, что любое современное транспортное средство представляет собой сложнейшую систему взаимосвязанных между собой механизмов. Подобно человеческому организму, в котором работа всех органов зависит от здорового сердца, нормальное функционирование автомобиля обеспечивается исправным мотором.

Чтобы четко понять, в чем состоит отличие двухтактного двигателя от четырехтактного, для начала следует ознакомиться с принципом действия нормально функционирующего механизма. Основным его предназначением является создание определенного усилия, принуждающего коленчатый вал совершать вращательные движения.

Нормальный рабочий цикл исправного ДВС представляется несколькими этапами:

  1. Внутреннее пространство цилиндра заполняется горючей смесью;
  2. Топливо, разбавленное некоторым количеством воздуха, подвергается сжатию;
  3. Определенными условиями вызывается воспламенение смеси;
  4. Разогретые газы расширяются и покидают внутреннее пространство цилиндра.

В исправно функционирующем силовом агрегате поршень совершает поступательные движения, поднимаясь вверх и опускаясь вниз. Его действия сопровождаются полным периодом вращения коленчатого вала. Движение поршня в одном определенном направлении называется тактом.

При одном из них сгоревшие газы расширяются, выполняя полезную работу. Описываемый процесс получил название рабочего хода поршня. Отдельно необходимо отметить, что полный оборот коленчатого вала совершается на протяжении двух тактов.

Что касается непосредственно темы настоящей публикации, то двухтактным называют силовой агрегат, совершающий рабочий цикл в течение одного периода вращения коленвала, состоящего из двух тактов.

Два полных оборота коленчатого вала, выполняемые на протяжении четырех тактов, характерны для другого типа двигателя, именуемого четырехтактным. Чтобы определить, в чем заключается разница между рассматриваемыми моторами, необходимо детально изучить принцип их действия.

Подробности о работе четырехтактного силового агрегата

Рассмотрим подробнее принцип действия четырехтактного мотора. В нем каждый второй период вращения коленчатого вала сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси. Особым кулачковым валом, последовательно нажимающим на коромысла, поочередно открываются впускные и выпускные клапаны. Специальная пружина возвращает клапан в исходное положение, закрывая его.

Необходимо обеспечить достаточно плотный контакт клапанов с головкой блока цилиндров. Это позволит не допустить нежелательной потери компрессии.

Итак, принцип действия четырехтактного силового агрегата представляется четырьмя тактами:

  1. Сначала происходит опускание поршня из верхнего положения до нижней мертвой точки, сопровождающееся открыванием кулачковым механизмом распределительного вала впускного клапана. Внутреннее пространство цилиндра заполняется смесью топлива с воздухом;
  2. Поршень начинает подниматься в обратном направлении, из нижнего положения в верхнее. Процесс сопровождается сжатием горючего при значительном увеличении его температуры;
  3. Выполнение полезной работы осуществляется за счет горючих газов, направляющих поршень к нижней мертвой точке. Их образование происходит в результате сгорания топливной смеси, воспламененной искрой от свечи зажигания, возникающей на завершающем этапе сжатия;
  4. Далее следует выпуск, представленный выталкиванием поршнем выхлопных газов из внутреннего пространства цилиндра, сопровождается открыванием выпускного клапана. Его закрытие происходит в верхней мертвой точке. Затем описываемый процесс повторяется.

Принцип действия двухтактного силового агрегата

Поставка смеси воздуха с горючим в двухтактном моторе совмещается с процессом ее сжатия, а удаление отработанных газов происходит одновременно с их расширением. Иными словами, рабочий цикл представляется всего двумя тактами и осуществляется за один период вращения коленвала.

При поднимании поршня в направлении из нижней точки в верхнюю, вначале перекрывается специальное продувочное окно, поставляющее горючую смесь в цилиндр. При закрытии выпускного отверстия, способствующего выходу отработанных газов, начинается процесс сжатия топлива вперемешку с воздухом. Благодаря разрежению, возникающему в кривошипной камере, из карбюратора подается следующая порция горючей смеси.

Газы, образованные после сгорания топлива, воспламененного от искры свечи у верхней мертвой точки хода поршня, принуждают его опуститься вниз. Коленчатый вал начинает вращение, выполняя полезную работу.

Благодаря осуществлению рабочего хода повышается давление внутри кривошипной камеры. Смесь горючего с воздухом, доставленная туда на предыдущем этапе, подвергается сжатию. Поршень поднимается до выпускного отверстия, открывая его. Отработанные газы покидают камеру, попадая в глушитель. Продолжающееся движение поршня способствует открыванию продувочного окна.

Благодаря повышенному давлению воздушно-топливная смесь из кривошипной камеры заполняет внутреннее пространство цилиндра. Одновременно вытесняются остатки отработанных газов, происходит заполнение надпоршневого пространства. При достижении поршнем крайнего нижнего положения возобновляется цикличный процесс.

Конструктивные отличия

Из рассмотренного выше принципа действия двух типов двигателей можно определить, чем отличается двухтактный от четырехтактного силового агрегата. Основная разница заключается в конструктивных особенностях механизмов.

Принципиальное отличие состоит в системе газообмена, снабжающей мотор воздушно-топливной смесью и отвечающей за удаление отработанных газов из внутреннего пространства цилиндров.

Четырехтактный двигатель осуществляет процесс за счет специального газораспределительного устройства, дополненного особым клапанным механизмом. Подача и выпуск осуществляется во время отдельных тактов. Это несколько усложняет конструкцию силового агрегата.

Двухтактные двигатели устроены намного проще. В них такты сжатия и расширения совмещены с заполнением и опустошением цилиндров. Система клапанов заменена двумя специальными отверстиями в стенках, через которые в камеру поставляется топливно-воздушная смесь и удаляются отработанные газы. Отсутствие газораспределительного механизма не только значительно упрощает конструкцию силового агрегата, но и существенно снижает его вес.

Сравнительный анализ двухтактного и четырехтактного моторов

Чтобы лучше понять, чем отличаются рассматриваемые типы силовых агрегатов, следует ознакомиться с их основными характеристиками, представленными в виде таблицы.

Четырехтактный двигатель Двухтактный двигатель
Количество тактов рабочего хода поршня на полный оборот коленчатого вала
2 1
Сбалансированность работы
Компенсировать вибрации, вызванные неравномерностью распределения крутящего момента, приходится тяжелым маховиком Мотор работает достаточно равномерно, что позволяет применять маховик гораздо меньшего веса
Масса двигателя
Тяжелый за счет дополнительного оборудования Намного легче
Конструкция
Достаточно сложная из-за необходимости применения газораспределительного устройства с клапанным механизмом Упрощенная благодаря отсутствию клапанной системы
Стоимость
Высокая Ниже, чем у четырехтактного
Механический КПД
Пониженный из-за большого числа трущихся деталей Высокий за счет уменьшения количества подвижных элементов, подвергающихся трению
Производительность
Высокая, объясняемая полной заменой отработанных газов свежей топливно-воздушной смесью Несколько ниже из-за перемешивания отработанных газов с новой порцией горючей смеси
Рабочая температура
Низкая Более высокая
Охлаждение
Жидкостное Воздушное
Расход топлива
Пониженный за счет полного сгорания Завышенный из-за перемешивания нового впрыска с остатками отработанных газов
Габариты
Такой двигатель имеет большие размеры Двухтактным моторам свойственны меньшие габариты
Система смазки
Сложная Упрощенная
Звуковые характеристики
Сравнительно тихая работа Более шумный
Потребление смазки
Низкое Повышенное
Тепловая эффективность
Высокая Пониженная
Подверженность износу
Трущиеся детали изнашиваются меньше, что продлевает срок службы силового агрегата Более быстрое изнашивание подвижных элементов способствует сокращению срока эксплуатации мотора

Некоторые позиции приведенной таблицы требуют детального рассмотрения.

Система смазки рассматриваемых моделей двигателей

Принцип смазки является очередным существенным различием, характеризующим работу двухтактных и четырехтактных моделей силовых агрегатов. Первые из них предполагают перемешивание определенного количества моторного масла с бензином. Существуют установленные пропорции такой смеси.

Чаще всего на одну часть масла приходится от 25 до 50 частей бензина. При возгорании горючей смеси смазка, представленная в виде мельчайших распыленных частиц, сгорает вместе с топливом. Вещества, образующиеся в результате сгорания, удаляются совместно с выхлопными газами.

Существует два способа получения масляно-бензиновой смеси:

  • обычное механическое перемешивание при непосредственной подаче горючего в топливный бак;
  • все необходимые компоненты поставляются внутрь системы по отдельности. Для получения требуемой топливно-масляной смеси предназначен специальный патрубок. Располагается деталь в пространстве, отделяющем цилиндр от карбюратора.

Для четырехтактного мотора применяется исключительно раздельная подача бензина и масла. Топливо не перемешивается со смазкой, независимо выполняя предписанные функции. Поэтому конструкция двигателя несколько усложняется за счет необходимости существования отдельной системы, снабжающей силовой агрегат требуемым количеством масла. Дополнительным оборудованием для смазки является масляный бачок, фильтр, помпа, клапаны и трубопроводная магистраль.

Требования к маслу, применяющемуся для двухтактных двигателей, ужесточаются из-за его полного сгорания. Необходимым условием является минимальное количество продуктов горения в виде нагара и сажи.

Смазка четырехтактного двигателя обязана обеспечивать стабильные характеристики на протяжении долгого периода времени эксплуатации.

Сфера применения

Отдельно следует отметить, что с точки зрения экономичности четырехтактный двигатель несколько выгоднее двухтактного мотора. Это объясняется пониженным расходом топлива, что немаловажно при нынешней стоимости горючего. Несмотря на это, значительные габариты позволяют использовать такое оборудование только для крупной техники, наподобие грузовых и легковых автомобилей, автобусов и пр.

Небольшие размеры, дополненные пониженной массой агрегата, допускают применения двухтактных двигателей для мопедов, скутеров, мотоциклов и прочих мелкогабаритных устройств. Используется такая модель мотора и в газонокосилках, моторных лодках и т.д.

Заключение

Проведенное исследование позволило определить достоинства и недостатки двух типов двигателей. Невзирая на неоспоримые преимущества двухтактных моторов, они все же несколько проигрывают четырехтактным из-за токсичности выхлопа и чрезвычайно шумной работы.

Однако, предприимчивые производители нашли способ нивелировать эти досадные недочеты. Несколько усложнив конструкцию дополнительным оборудованием, они предлагают использовать для продувки мотора чистый воздух. Такое нововведение позволит значительно повысить экономичность двухтактного силового агрегата наряду с экологичностью.

Конденсаторный двигатель

Конденсаторный двигатель или конденсаторный асинхронный электродвигатель — двухфазный асинхронный электродвигатель одна фаза которого постоянно подключена к сети переменного тока через конденсатор.

В ГОСТ 27471-87 [1] дано следующее определение:
Конденсаторный двигатель — двигатель с расщепленной фазой, у которого в цепь вспомогательной обмотки постоянно включен конденсатор.

Конденсаторный двигатель, хотя и питается от однофазной сети, по существу является двухфазным.

Ёмкостной сдвиг фаз с рабочим конденсатором

Ёмкостной сдвиг фаз с пусковым и рабочим конденсатором

Конструктивно конденсаторный асинхронный двигатель представляет из себя двухфазный двигатель. На статоре располагают две обмотки фаз, оси которых смещены относительно друг друга на 90 электрических градусов. Обе обмотки занимают равное число пазов. Питание электродвигателя осуществляется от однофазной сети переменного тока, при этом одна обмотка подключается непосредственно к сети, а другая через конденсатор. Таким образом, в отличии от однофазного двигателя, который после пуска работает с пульсирующим магнитным потоком, конденсаторный электродвигатель работает с вращающимся магнитным потоком.

Емкость рабочего конденсатора, требуемая для получения кругового вращающегося поля, определяется по формуле [2]

,

  • где Сраб – емкость рабочего конденсатора, Ф,
  • IA — ток обмотки A, А,
  • IB — ток обмотки B, А,
  • — угол фазового сдвига между током IA и напряжением питания U при круговом вращающемся поле, градусов,
  • U — напряжение питания сети, В,
  • f — частота сети, Гц,
  • k — коэффициент, определяемый отношением эффективных чисел витков в обмотках фаз статора B и A.

,

  • где – число последовательно соединенных витков в обмотки фазы А и B статора,
  • kобА и kобВ — обмоточный коэффициент обмоток фаз статора А и B

Для повышения пускового момента параллельно рабочему конденсатору Ср включают пусковой конденсатор Cп. Для создания пускового момента, равного номинальному, требуется пусковой конденсатор Cп в 2 — 2,5 раза больше рабочего Cр.


Чем отличается двухтактный двигатель от четырехтактного

Двигателя внутреннего сгорания работает по определенным принципам. Результатом рабочего цикла является выделение порции мощности, воздействующей на коленчатый вал. Тактом двигателя называется движение поршня в одном направлении. Исходя из этого все двигатели внутреннего сгорания делятся на двухтактные и четырехтактные. В чем же разница между ними?

Один оборот коленчатого вала двигателя состоит из двух тактов. Следовательно, устройства, рабочий цикл которых совершается за один оборот коленвала, называются двухтактными. И напротив, если рабочий цикл двигателя совершается за два оборота, то есть четыре такта, называются четырехтактными. Оба варианта механизмов могут быть дизельными или бензиновыми. Отличия между двухтактными и четырехтактными двигателями заключаются в эксплуатационных и конструктивных особенностях.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя состоит из впуска, сжатия, расширения и выпуска. При впуске поршень опускается из верхней мертвой точки в нижнюю. При помощи кулачков распределительного вала открывается впускной клапан, впускающий в цилиндр топливную смесь. Затем происходит сжатие и нагрев топливной смеси. Между электродами свечи загорается искра. При горении топлива выделяются горючие газы, приводящие в движение поршень. Затем происходит выпуск отработанных газов. В верхней мертвой точке выпускной клапан закрывается, и цикл повторяется снова.

Рабочий цикл двухтактного двигателя состоит из сжатия и расширения. Впуск топливной смеси и выпуск отработанных газов происходят внутри этих процессов, а не отдельно. Для этого в стенках цилиндра имеются два отверстия — продувочное и выпускное. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует, что существенно облегчает и упрощает его конструкцию. В этом ключевое отличие двухтактных и четырехтактных двигателей.

Особенности строения обуславливают и другие отличия. К примеру, двухтактный двигатель имеет большую литровую мощность, превышающую мощность четырехтактного примерно в  1,5 раза.

Четырехтактный двигатель считается более экономичным. В двухтактном двигателе внутреннего сгорания часть топливной смеси удаляется вместе с газами, не производя полезной работы.

Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя. В первых она осуществляется смешиванием в определенных пропорциях моторного масла с бензином. В четырехтактном двигателе масло не смешивается с бензином, а подается отдельно. По той причине, что в двухтактных двигателях масло сгорает, а в четырехтактных нет, требования к его свойствам значительно отличаются. Для первых масло должно оставлять незначительное количество нагара. Для вторых этот параметр не так важен, однако учитывается стабильное поддержание характеристик на протяжении длительного промежутка времени.

Эксплуатационные отличия двух- и четырехтактных двигателей проявляются и в скорости износа. Благодаря совершенной системе смазки, четырехтактные двигатели имеют больший рабочий ресурс. Кроме того, такие модели экологичнее и более тихие.

К преимуществам двухтактных двигателей можно отнести относительную дешевизну, малый вес и простоту обслуживания.

Выводы:

  1. Рабочий цикл двухтактного двигателя совершается за один оборот коленвала, четырехтактного – за два.
  2. Газораспределительный механизм с клапанами у двухтактного двигателя отсутствует.
  3. Конструкция четырехтактного двигателя гораздо сложнее.
  4. Двухтактный двигатель имеет большую литровую и удельную мощность.
  5. Четырехтактный двигатель считается более экономичным.
  6. Двухтактные и четырехтактные двигатели имеют различный принцип смазки двигателя.
  7. Четырехтактные двигатели имеют больший рабочий ресурс.
  8. Четырехтактные двигатели работают тише и экологичнее, чем двухтактные.
  9. Двухтактные двигатели дешевле и проще в обслуживании.

 

Руководство по двигательной установке для новичков

Общее происхождение уравнения тяги показывает, что количество создаваемой тяги зависит от массового расхода через двигатель и скорость выхода газа. Различные двигательные установки генерировать тягу немного по-разному. Мы обсудим четыре основные двигательные установки: пропеллер, турбинный (или реактивный) двигатель, ПВРД, и ракета.

Почему там разные типы двигателей? Если мы подумаем о первом Ньютоне закон движения, мы понимаем, что двигательная установка самолета должен служить двум целям. Во-первых, тяга от двигательной установки. должен уравновесить сопротивление самолета когда самолет летит. Во-вторых, тяга от движителя. система должна превышать сопротивление самолета чтобы самолет разогнался.На самом деле, чем больше разница между тягой и сопротивлением, называемой избытком тяги, тем быстрее самолет будет разгоняться.

Некоторые самолеты, как авиалайнеры и грузовые самолеты, проводят большую часть своей жизни в круизе состояние. Для этих самолетов лишняя тяга не так важна. как высокий КПД двигателя и низкий расход топлива. Поскольку тяга зависит как от количества перемещаемого газа, так и от скорости, мы можем создать высокую тягу за счет ускорения большой массы газа на небольшую величину или за счет ускорения небольшой массы газа большим количество.Из-за аэродинамической эффективности гребных винтов. и вентиляторы, экономичнее ускорить большую массу малым. Вот почему мы находим высокие байпасные вентиляторы и турбовинтовые двигатели на грузовых самолетах и ​​авиалайнерах.

Некоторые самолеты, как истребители или экспериментальные высокоскоростные самолеты, требуют очень высокая избыточная тяга для быстрого ускорения и преодоления высокое лобовое сопротивление, связанное с высокими скоростями.Для этих самолетов двигатель КПД не так важен, как очень большая тяга. Современный военный самолет обычно используют форсажные камеры на активной зоне ТРДД с низким байпасом. В будущих гиперзвуковых самолетах будет использоваться ПВРД или ракетный двигатель. В Руководстве для начинающих есть специальный раздел, посвященный сжимаемый, или высокая скорость, аэродинамика.Этот раздел предназначен для студентов , которые учатся ударные волны или изэнтропические потоки и содержит несколько калькуляторы и тренажеры для этого режима потока.

Сайт был подготовлено в NASA Glenn в рамках проекта Learning Technologies Project (LTP) предоставить справочную информацию по основной силовой установке для средняя учителей математики и естественных наук .Страницы изначально были подготовлено как учебных пособий в поддержку EngineSim, интерактивная образовательная компьютерная программа, которая позволяет студентам проектировать и испытывать реактивные двигатели на персональном компьютере. Другие слайды были подготовлены для поддержки семинаров LTP по видеоконференцсвязи (http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/CoE/Coemain.html) для учителей и студенты. И другие слайды подготовлены в рамках Презентации Power Point для Сеть цифрового обучения.

Мы намеренно организовал этот сайт, чтобы отразить неструктурированную природу мира Интернет. Здесь связано много страниц друг к другу через гиперссылки. Затем вы можете перемещаться по ссылки, основанные на вашем собственном интересе и запросе. Однако если вы предпочитаете более структурированный подход, вы также можете воспользоваться одним из наших Экскурсии по сайту.Каждый тур предоставляет последовательность страниц, посвященных некоторым аспектам движения.


Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице доступно на Детская страница.


УВЕДОМЛЕНИЕ — Сайт недавно был изменен в соответствии с разделом 508 Закона о реабилитации. Многие страницы содержат математические уравнения, представленные графически. и которые слишком длинные или сложные для использования в теге «ALT».Для этих страниц мы сохранили (несоответствующую) графическую страницу и предоставили отдельную (совместимая) текстовая страница, которая содержит всю информацию исходной страницы. Две страницы связаны гиперссылками.


Действия:
Наборы задач для BGP

Навигация ..
Руководство для начинающих Домашняя страница
Бесплатное программное обеспечение

ПВРД

Тяга — это сила, которая перемещает любой самолет по воздуху.Тяга создается силовая установка самолета. Различные двигательные установки развивают тягу в разными способами, но вся тяга создается за счет некоторых применение третьего закона Ньютона движение. На каждое действие есть равная и противоположная реакция. В любой двигательной установке рабочее тело ускоряется системой и реакция на это ускорение создает силу в системе. А общий вывод уравнения тяги показывает, что величина создаваемой тяги зависит от массовый поток через двигатель и скорость на выходе газа.Инженеры используют термодинамический анализ ПВРД для прогнозирования тяги и расхода топлива на особый дизайн.

В начале 1900-х годов некоторые оригинальные идеи, касающиеся ПВРД были впервые разработаны в Европа. Тяга создается за счет прохождения горячего выхлопа из сжигание топлива через насадку. Сопло ускоряет поток, и реакция на это ускорение производит тягу. Для поддержания потока через сопла, горение должно происходить при давлении что выше давления на выходе из сопла.В ПВРД высокое давление создается за счет «набивания» внешнего воздуха в камера сгорания, используя скорость движения транспортного средства. Внешний воздух который вводится в двигательную установку, становится рабочим телом , очень похож на турбореактивный двигатель. В турбореактивном двигателе двигатель, высокое давление в камере сгорания создается куском техника называется компрессором. Но там В ПВРД нет компрессоров. Следовательно, ПВРД легче и проще турбореактивного. ПВРД создают тягу только тогда, когда машина уже движется; ПВРД не могут создавать тягу, когда двигатель стационарный или статический .Поскольку ПВРД не может создавать статическую тягу, некоторые другая силовая установка должна использоваться для ускорения транспортного средства до скорость, при которой ПВРД начинает создавать тягу. Чем выше скорость автомобиля, тем лучше работает ПВРД. пока аэродинамические потери не станут доминирующим фактором.

Возгорание, вызывающее тягу в ПВРД, происходит при дозвуковая скорость в камере сгорания. Для путешествующего автомобиля сверхзвуковой, воздух, поступающий в двигатель, должен быть замедлен до дозвуковых скоростей. самолетом впуск.Ударные волны присутствуют во впускном отверстии, вызывают снижение производительности движителя. система. При скорости выше 5 Маха ПВРД становится очень неэффективным. Новый ПВРД сверхзвукового горения , или ГПВРД решает эту проблему за счет сверхзвукового сжигания в горелке.

Выше показаны фотографии реактивного самолета Х-15 с ПВРД подвешен под корпус и испытание ПВРД в аэродинамической трубе вход, используемый на ракете. В обоих двигателях систем, ракета используется для того, чтобы разогнать ПВРД до того, как он производит тягу.Поскольку ПВРД использует внешний воздух для сгорания, это более эффективная силовая установка для полета в атмосферы, чем ракета, которая должна нести весь его кислород. Ramjets идеально подходят для очень высокая скорость полет в атмосфере.

EngineSim это интерактивный Java-апплет, который позволяет тестировать дизайн прямоточные воздушно-реактивные двигатели. Вы можете изучить основы ПВРД двигательная установка с симулятором EngineSim.


Действия:

Экскурсии с гидом
  • Силовые установки:
  • ПВРД:

Навигация..


Руководство для начинающих Домашняя страница

Гребной винт

Тяга — это сила, которая перемещает любой самолет по воздуху. Тяга создается силовая установка самолета. Различные двигательные установки развивают тягу в разными способами, но вся тяга создается за счет некоторых применение третьего закона Ньютона движение. На каждое действие есть равная и противоположная реакция. В любой двигательной установке рабочее тело ускоряется системой и реакция на это ускорение создает силу в системе.А общий вывод уравнения тяги показывает, что величина создаваемой тяги зависит от массовый поток через двигатель и изменение скорости газа, проходящего через двигательную установку.

Тяга винта

В течение сорока лет после первый полет братьев Райт использовались самолеты двигатель внутреннего сгорания повернуть винты на генерировать тягу. Сегодня большинство самолетов гражданской авиации или частных самолетов все еще находятся в эксплуатации. с пропеллерами и двигателями внутреннего сгорания, как и ваш автомобильный двигатель.Двигатель берет воздух из окрестностей, смешивает он с топливом, сжигает топливо, чтобы высвободить энергия в топливе, и использует выхлоп нагретого газа для перемещения поршень который прикреплен к коленчатому валу. В автомобиле вал используется для поворота колес автомобиля. В самолете Вал соединен с гребным винтом .

Гребные винты в виде крыльев

На этом слайде мы показываем фотографии винтового двигателя П-51. самолет времен Второй мировой войны и пропеллер проходят испытания в НАСА Аэродинамическая труба Гленна.Детали пропеллерные двигатели очень сложны, но мы можем изучить некоторые из основы, используя простой импульс Теория . Детали сложны, потому что пропеллер действует как вращающееся крыло, создающее подъемную силу за счет движется по воздуху. Для винтового самолета газ что ускоряется, или рабочая жидкость , — это окружающий воздух, проходящий через винт. Воздух, который есть Используемый для сгорания в двигателе обеспечивает очень небольшую тягу.Пропеллеры могут иметь от 2 до 6 лопастей. Как показано в аэродинамической трубе На картинке лопасти обычно длинные и тонкие. Разрез через лопасть, перпендикулярная большому размеру, даст аэродинамический профиль форма. Поскольку лезвия вращаются, наконечники движутся быстрее, чем центр. Поэтому, чтобы винт был эффективным, лопасти обычно перекручен от ступицы до кончика. Угол атаки крылья на вершине ниже, чем на ступице.

Винты привода других двигателей

Как уже отмечалось, в P-51 использовался двигатель внутреннего сгорания. двигатель.После Второй мировой войны, как реактивный самолет завоевали популярность двигатели, аэродинамики использовали реактивные двигатели для включите пропеллеры на некоторых самолетах. Эта двигательная установка называется турбовинтовой. Транспортный самолет С-130 турбовинтовой самолет. Его основная тяга исходит от гребных винтов, но пропеллеры вращаются турбинными двигателями. Человеческое питание самолеты середины 80-х тоже были винтовые, но «Двигатель» был предоставлен человеком с помощью велосипедной зубчатой ​​передачи. В настоящее время НАСА управляет самолетом с электрическим двигателем на солнечной энергии. который также использует пропеллеры.Винтовые самолеты очень эффективны для полет на малой скорости. Но как скорость самолета увеличивается, регионы сверхзвуковой поток, с сопутствующими потерями производительности из-за ударные волны возникают на винте. Пропеллеры не используются на высокоскоростной самолет.


Действия:

Экскурсии с гидом
  • Силовые установки:
  • Винты:

Навигация..


Руководство для начинающих Домашняя страница

Силовая установка

Есть четыре основных компоненты на любую полномасштабную ракету; в структурная система, или рамка, система полезной нагрузки, система наведения, и двигательная установка . Двигатель ракеты включает в себя все детали, из которых состоит ракетный двигатель; танки насосы, топливо, силовая головка и ракетное сопло.Функция двигательной установки производить тягу.

Тяга — это сила, которая перемещает ракета в воздухе и в космосе. Тяга создается силовая установка ракеты. Различные двигательные установки развивают тягу в разными способами, но вся тяга создается за счет некоторых применение третьего закона Ньютона движение. На каждое действие есть равная и противоположная реакция. В любой двигательной установке рабочее тело ускоряется системой и реакция на это ускорение создает силу в системе.А общий вывод уравнения тяги показывает, что величина создаваемой тяги зависит от массовый поток через двигатель и скорость на выходе газа.

В ракетном двигателе топливо и источник кислорода, называемый окислителем, смешивается и взрывается в камере сгорания. В горение производит горячий выхлоп, который проходит через сопло чтобы ускорить поток и производить тягу.Для ракеты ускоренный газ, или рабочее тело, — горячий выхлоп, образующийся при сгорании. Это другая рабочая жидкость, чем в газотурбинный двигатель или винтовые самолеты. Турбинные двигатели и винты используют воздух из атмосферы в качестве рабочего тела, но ракеты используют выхлопные газы сгорания. В космосе нет атмосферы, поэтому турбины и пропеллеры не может там работать. Это объясняет, почему ракета работает в космосе. но газотурбинный двигатель или пропеллер не работают.

Есть две основные категории ракетных двигателей; жидких ракет и твердотопливных ракет . В жидкостная ракета пороха , топливо и окислитель, хранятся отдельно как жидкости и закачиваются в камера сгорания форсунки где происходит горение. В твердотопливная ракета пропелленты смешиваются вместе и упакованы в прочный баллон. В нормальных температурных условиях порох не горит; но они будут гореть при воздействии источник тепла от воспламенителя.Как только начнется горение, это продолжается до тех пор, пока не будет исчерпано все топливо. С жидкостной ракетой вы можете остановить тягу, отключив поток пропелленты; а твердотопливной ракетой нужно разрушить корпус, чтобы остановить двигатель. Жидкостные ракеты, как правило, тяжелее и тяжелее. сложный из-за насосов и резервуаров. Пропелленты загружается в ракету непосредственно перед запуском. Твердотопливная ракета намного проще в обращении и может простоять годами перед стрельбой.

На этом слайде мы показываем изображение Saturn 1B. слева и фотография испытания ракетного двигателя на право. На картинке справа мы видим только вне сопла ракеты, при этом горячий газ выходит из Нижний. В первый этап Сатурн 1В был оснащен восемью жидкостными ракетными двигателями. углеводородное топливо с жидким кислородом. Вторая ступень использовалась один двигатель, работающий на жидком водороде и жидком кислороде, и был использован для вывода космического корабля «Аполлон» на низкую околоземную орбиту.


Экскурсии с гидом
Действия:
Ракетная силовая установка Активность: 9-10 классы

Сайты по теме:
Rocket Index
Rocket Home
Руководство для начинающих Главная

MIT School of Engineering | »В чем разница между мотором и двигателем?

В чем разница между мотором и двигателем?

Как и почти любое слово, все зависит от того, как далеко вы вернетесь во времени для своего определения…

Сара Дженсен

По мере развития технологий и устройств язык должен оставаться в тонусе, если мы рассчитываем понимать друг друга, когда говорим о них.Англоговорящие люди особенно гибки в адаптации к прогрессу. Они готовы придумывать новые термины, изменять старые значения и позволять словам, которые больше не являются полезными, уходить из общего употребления. «Этимологии« мотор »и« двигатель »отражают то, как язык развивается, чтобы представить происходящее в мире», — говорит профессор литературы Массачусетского технологического института Мэри Фуллер.

Оксфордский словарь английского языка определяет «двигатель» как машину, которая обеспечивает движущую силу для транспортного средства или другого устройства с движущимися частями.Точно так же он говорит нам, что двигатель — это машина с движущимися частями, которая преобразует мощность в движение. «Сейчас мы используем эти слова как синонимы», — говорит Фуллер. «Но изначально они имели в виду совсем другие вещи».

«Мотор» происходит от классического латинского movere , «двигаться». Сначала он относился к движущей силе, а затем к человеку или устройству, которое что-то перемещало или вызывало движение. «Поскольку это слово пришло из французского в английский, оно использовалось в значении« инициатор », — говорит Фуллер.«Человек может быть двигателем заговора или политической организации». К концу 19 века Вторая промышленная революция усеяла ландшафт сталелитейными заводами и заводами, пароходами и железными дорогами, и потребовалось новое слово для механизмов, которые их приводили в действие. Основанное на концепции движения, «мотор» было логичным выбором, и к 1899 году оно вошло в обиход как слово для новомодных безлошадных экипажей Дурьи и Олдса.

«Двигатель» происходит от латинского ingenium : характер, умственные способности, талант, интеллект или сообразительность.В своем путешествии по французскому и английскому языкам это слово стало означать изобретательность, изобретательность, хитрость или злобу. «В 15 веке это также относилось к физическому устройству: орудие пыток, устройство для ловли дичи, сеть, ловушка или приманка», — говорит Фуллер.

В начале 19 века понятия «двигатель» и «двигатель» уже начали сходиться, оба относились к механизму, обеспечивающему движущую силу. «Первое зарегистрированное использование слова« двигатель »для обозначения электрической машины, приводимой в движение нефтяным двигателем, произошло в 1853 году», — говорит Фуллер.

Сегодня эти слова практически синонимы. «Язык развивается, чтобы браться за новые задачи», — объясняет она. «Не задумываясь, мы приспосабливаемся к новым значениям и оставляем старое позади». Мы говорим о приборной панели нашего компьютера, не зная, что в 1840-х годах это слово относилось к доске в передней части кареты, которая предотвращала попадание грязи на кучера. Точно так же термин «поисковая машина» восходит к старому значению «машина» как приспособление, предполагает Фуллер. Эта фраза, впервые использованная в 1984 году для обозначения «части оборудования или программного обеспечения», могла быть связана с тем, что в 1822 году Чарльз Бэббидж использовал термин «двигатель» для обозначения вычислительной машины.

Родственное слово «инженер» впервые было использовано в 1380 году для обозначения конструктора военных машин, таких как осадные сооружения и катапульты, а к началу 18 века — конкретно для изготовителя двигателей и машин. В OED также приводится второе определение слова «инженер». «Это синоним старого использования, означающего« уловка », — говорит Фуллер. «Инженер — это автор или конструктор чего-либо, человек, придумывающий сюжет, интриган». Остается только надеяться, что определение скоро выйдет из обихода.

Спасибо Джесси Стеффен из Хатчинсона, штат Канзас, за этот вопрос.

Отправлено: 23 февраля 2013 г.

различных типов морских силовых установок, используемых в мире судоходства

Используя двигательные силы, корабли могут маневрировать в воде. Первоначально, хотя количество судовых двигательных установок было ограниченным, в настоящее время существует несколько инновационных систем, которыми может быть оснащено судно.

Сегодня движение корабля — это не только успешное движение корабля по воде.Это также включает использование наилучшего режима движения для обеспечения более высоких стандартов безопасности для морской экосистемы наряду с экономической эффективностью.

Некоторые из различных типов силовых установок, используемых на судах, можно перечислить следующим образом:

1. Дизельная силовая установка

Дизельная силовая установка — это наиболее часто используемая морская силовая установка, преобразующая механическую энергию из тепловых сил. Дизельные силовые установки в основном используются практически на всех типах судов, а также на небольших лодках и прогулочных судах.

2. Ветровая установка

Ветровая силовая установка возникла как альтернатива системам, выбрасывающим в морскую атмосферу огромное количество CO 2 газов. Однако использование морских силовых установок ветряных турбин на крупных коммерческих судах не получило широкого распространения из-за необходимости постоянной ветрености. Две ветряные двигательные установки для судов, которые в последнее время стали воздушными змеевыми двигателями, и парусные двигательные установки для торговых судов.

3.Ядерная энергетическая установка

Военно-морские суда используют ядерную морскую двигательную установку. Ядерная силовая установка, использующая процесс ядерного деления, представляет собой очень сложную систему, состоящую из водяных реакторов и другого оборудования для заправки судна. Ядерные реакторы на кораблях также используются для выработки электроэнергии для корабля. Также планируется построить несколько торговых судов с этой двигательной установкой

.

4. Силовая установка газовой турбины

Газотурбинная силовая установка используется как на военно-морских, так и невоенно-морских кораблях.В случае с военно-морскими кораблями, газотурбинная силовая установка способствует более быстрому движению кораблей, что необходимо в случае нападения на корабль.

5. Силовая установка на топливных элементах

Двигательные установки на топливных элементах используют водород в качестве основного топливного компонента. Электричество создается в топливном элементе без какого-либо сгорания. Этот процесс является чистым и поэтому считается очень важной альтернативной морской силовой установкой. Под двигательной головкой топливного элемента находятся различные типы движителей, такие как PEM (фотонно-обменная мембрана) и системы с расплавленным карбонатом.

6. Тяговая установка на биодизельном топливе

Биодизельная силовая установка рассматривается как потенциальная судовая силовая установка будущего. В настоящее время проводятся испытания для выяснения жизнеспособности этой двигательной установки, которая, как ожидается, будет полностью введена в эксплуатацию к 2017 году.

7. Солнечная тяга

Солнечная силовая установка для кораблей была впервые использована в 2008 году. Преимущества солнечной силовой установки включают значительное сокращение выбросов ядовитого углекислого газа.Солнечные двигатели способны генерировать емкость до 40 киловатт (кВт).

8. Привод паровой турбины

Привод паровой турбины предполагает использование угля или другого паропроизводящего топлива для приведения в движение судна. Морская двигательная установка с паровой турбиной широко использовалась между концом 19 -го -го и началом 20-го -го века.

9. Дизель-электрическая силовая установка

Проще говоря, дизель-электрические судовые двигательные установки используют комбинацию генератора, работающего от электричества, подключенного к дизельному двигателю.Технология используется с начала 1900-х годов. В наши дни подводные лодки и торговые суда оснащены дизель-электрической силовой установкой для самостоятельного движения.

10. Гидрореактивный двигатель

Водометный движитель используется с 1954 года. Наиболее важным преимуществом водометного движителя является то, что он не вызывает шумового загрязнения и обеспечивает высокую скорость судов. В отличие от этого водометная двигательная установка в качестве судовой двигательной установки является более дорогостоящей в обслуживании, что может создать проблемы для пользователя.

11. Газовое топливо или Tri Fuel Propulsion Топливо

СПГ теперь используется для сжигания в главном двигателе после внесения некоторых изменений в двигатель для снижения выбросов с корабля. Он известен как три топлива, потому что он может сжигать газовое топливо, дизельное и тяжелое топливо.

Различные типы силовых установок предлагают судну свои уникальные преимущества. В зависимости от необходимости и требований должен быть установлен лучший тип судовой двигательной установки.Только тогда судно сможет предложить оптимальную рабочую емкость.

Вы также можете прочитать — Ротор Флеттнера для кораблей — Использование, история и проблемы

Теги: морской движитель движитель корабля

Импульсные детонационные двигатели

Двигатели с импульсной детонацией
Обязательно посмотрите видео и презентации PDE!

PDE — это силовая установка, которая вызывает значительный интерес в последнее десятилетие из-за многочисленных преимуществ, которые она предлагает по сравнению с традиционными реактивными двигателями.PDE работают в прерывистом циклическом режиме, вызывая детонационные волны, которые сжигают смесь топлива и окислителя в двигателе, высвобождают огромное количество энергии и создают гораздо более высокое давление, чем процесс дефлаграции.

Рисунок 1: Схема турбореактивного двигателя

В обычных реактивных двигателях воздух сжимается и замедляется с помощью компрессора, а затем смешивается с топливом перед стадией сгорания, где сгорание также является медленным дозвуковым процессом.Затем горячие продукты реакции приводят в движение турбину, которая также приводит в движение компрессор, а затем ускоряются через сопло, создавая тягу. Тот факт, что турбина и компрессор соединены, означает, что двигатель не может запуститься в состоянии покоя сам по себе, и требует использования стартера, чтобы разогнать компрессор до скорости, прежде чем двигатель сможет поддерживать себя. Реактивные двигатели следуют циклу Брайтона, который требует сжатия воздуха до высокого давления, прежде чем станет возможным выделение тепла, что требует использования тяжелого компрессора и турбинного оборудования.

PDE, с другой стороны, теоретически могут работать в неподвижном состоянии до числа Маха 5. PDE не требуют тяжелого роторного оборудования для сжатия воздуха перед сгоранием, тем самым снижая общий вес и сложность двигатель. Кроме того, геометрия PDE очень проста и состоит в основном из трубы с регулирующими клапанами для подачи жидкости.Процесс детонации также обеспечивает более высокое давление и температуру реакции и обеспечивает лучшую эффективность. PDE перекрывают разрыв между дозвуковым режимом и гиперзвуковым режимом, когда на смену приходят реактивные двигатели и ракеты. Как видно на рис. 2, PDE предлагают более высокие удельные импульсы, чем ракеты и обычные воздушно-реактивные двигатели при всех числах Маха. Таким образом, в настоящее время проводятся исследования, пытающиеся объединить импульсный детонационный режим сгорания в ракетах и ​​реактивных двигателях с газораспределением, в которых используется преимущество повышения производительности, достигаемого за счет процесса детонации по сравнению с процессом дефлаграции.Все вышеперечисленное объясняет взрыв в области детонации и исследований PDE в последнее время. Это привело к запуску нескольких конкурирующих исследовательских программ с целью разработки работающей системы PDE.

Рисунок 2: Число Маха в зависимости от удельного импульса для различных силовых установок

Рисунок 3: Различные стадии цикла PDE показаны выше

Рис. 4. Диаграммы T-S и графики зависимости давления от удельного объема для различных циклов двигателя, цикл турбореактивного двигателя Brayton показан в правом нижнем углу.

Разница между детонацией и дефлаграцией

Детонация — это процесс сверхзвукового горения, тогда как дефлаграция — это процесс дозвукового горения. Почти все двигатели, работающие на топливе, используют дефлаграцию для высвобождения энергии, содержащейся в топливе. При взрыве ударная волна сжимает газ, после чего следует быстрое выделение тепла и резкое повышение давления.В теории Чепмена-Жуге детонационная волна состоит из ударной волны и фронта пламени. Когда фронт волны проходит через газ, газ сжимается, и химическая реакция завершается в задней части фронта волны. Другая теория, известная как теория Зельдовича-фон Неймана-Деринга (ZND), использует химию конечных скоростей для описания модели. В модели ZND волна детонации изображается как ударная волна, за которой следует фронт реакции, причем зона индукции разделяет их.На самом деле волна детонации — это не двумерный волновой фронт, а состоящий из более мелких вейвлетов, которые создают за собой ромбовидные ячеистые структуры.

Одним из факторов, влияющих на практическую реализацию PDE, является сложность достижения согласованных детонаций в камере сгорания при небольшой длине трубы. Часто трудно инициировать детонацию в топливно-воздушной смеси в более коротких трубках, что требует добавления большого количества энергии.Более полезный метод — запустить дефлаграционное горение, а затем вызвать реакцию на детонацию, поместив препятствия на пути, которые будут создавать турбулентное перемешивание, а также ускорять поток. Процесс ускорения волны давления в детонационную волну известен.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.