Энциклопедия двигателей: Двигатели — MOTORTOP [Энциклопедия двигателей автомобилей] — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Энциклопедия автокаталога :: Двигатели, КПП, ТНВД :: Выбор марки

8 800 700-05-95 Все контакты

C 9:00 до 20:00. Звонок по РФ бесплатный

Отправить
заявку

Главная
Автокаталог
Энциклопедия Автокаталога
Двигатели, КПП, ТНВД

АвтокаталогСтатьи об автозапчастяхТехническая информацияЭнциклопедия автомобилейПомощь

АвтокаталогСтатьи об автозапчастяхТехническая информацияЭнциклопедия автомобилейПомощь

Все марки (227) Легковые автомобили (18) Грузовики и прицепы (33) Автобусы (19) Трактора и комбайны (49) Спецтехника (102) Двигатели, КПП, ТНВД (34) Мотоциклы и снегоходы (13)

ГАЗ

Doosan
КамАЗ
ЧТЗ
ЮМЗ
ЯМЗ
ЯЗДА
ММЗ
СМД
ТМЗ
Алтайдизель
Great Wall
Weichai
SDEC
ZF
Raywin
ВТЗ
XINCHAI
ЗиД
УМЗ
ЗМЗ
Барнаултрансмаш
Caterpillar
HSW
Cummins
Perkins
Yuchai
HOWO
IVECO
FAW
Komatsu
BAW
Valmet
DCEC
Если вы впервые на сайте, заполните регистрационную форму.
Забыли пароль? Восстановить
Ваше имя
Ваш телефон
Согласие на обработку персональных данных
Все поля обязательны для заполенния
Спасибо! Мы свяжемся с вами в течение 30 минут
Двигателестроение :: Татарская энциклопедия TATARICA
В промышленности Республики Татарстан представлена производством авиационных, воздушно-реактивных двигателей в Казанском моторостроительном производственном объединении (КМПО) и дизельных двигателей на заводе «КамАЗ-Дизель» АО «КамАЗ».
В 1932 г. в Казани началось строительство авиационного комплекса, состоящего из 2 совместно работающих заводов — авиационного и моторостроительного.

Выпуск продукции на моторостроительном заводе начался в 1938 г.
Основной частью его производственной программы был выпуск авиационного центробежного нагнетателя АЦН-2 для мотора М-103.
Первый двигатель ВК-105 конструкции В.Я.Климова, собранный из деталей, изготовленных на моторостроительном заводе, прошёл испытания в 1941 г. и был установлен на пикирующем бомбардировщике Пе-2 конструкции В.М.Петлякова.
В 1941–1945 гг. для установки на самолётах Пе-2, ЛаГГ-3, Як-1/9 было выпущено более 15 тысяч двигателей ВК-105 различной модификации.
В 1940–1945 гг. при моторостроительном заводе работало ОКБ по жидкостным ракетным двигателям (ЖРД), возглавляемое В.П.Глушко. Было разработано семейство вспомогательных авиационных ЖРД: РД-1, РД-1Х3, РД-2, РД-3 с насосной подачей компонентов топлива — азотной кислоты и керосина.

В 1943 г. были проведены официальные стендовые и лётные испытания на самолёте Пе-2Р, а с 1944 г. по решению Государственного Комитета Обороны на заводе было освоено серийное производство двигателя РД-1Х3.
Переход к выпуску реактивной техники начался в 1946 г. с освоения производства реактивного двигателя первого поколения РД-20 конструкции С.Д.Колосова для самолёта МиГ-9 (поколения авиационных двигателей различаются по основным техническим показателям: сила тяги, мощность, величина удельного расхода топлива, а также прогрессивностью конструкции и эффективностью эксплуатации).
В 1948 г. было начато производство двигателя РД-500С, устанавливавшегося на самолёте Як-23.
В 1951 г. завод приступил к выпуску двигателя ВК-1 конструкции В.Я.Климова для самолёта МиГ-15.
Двигатель конструкции А.А.Микулина РД-ЗМ-500 с тягой 95 кН (двигатель второго поколения) обеспечил полёт первого в мире реактивного пассажирского самолёта Ту-104, который начал регулярные полёты в 1956 г. (этот же двигатель был установлен на бомбардировщике Ту-16).

С 1962 г. Казанский моторостроительный завод приступил к производству двигателя третьего поколения — двухконтурного двухвального турбореактивного двигателя с реверсивным устройством НК-8-4 конструкции Н. Д.Кузнецова с тягой 105 кН для первого советского дальнемагистрального самолёта Ил-62. По показателям надёжности и ресурса двигатели НК-8-4 находились на уровне лучших отечественных и зарубежных образцов. Для самолёта средней дальности Ту-154Б под руководством Н.Д.Кузнецова ОКБ разработало вариант этого двигателя — НК-8-2У.
В 1980 г. на воздушных трассах страны появились первые советские широкофюзеляжные аэробусы Ил-86 на 350 пассажиров с двигателями четвёртого поколения НК-86 с тягой 130 кН, которые производились в КМПО. Они имели улучшенные данные по экономичности, взлётной тяге и были оснащены автоматической бортовой системой диагностирования технического состояния работы двигателя.

В процессе серийного производства двигателей работы по увеличению их ресурса, надёжности, экономичности, экологичности осуществлял филиал ОКБ, преобразованный в дальнейшем в самостоятельную организацию — Казанское проектное бюро машиностроения.
С 1977 г. ведётся опытно-промышленная эксплуатация двигателя НК-38СТ с более высоким коэффициентом полезного действия, предназначенного для замены в действующих газоперекачивающих агрегатах (ГПА) двигателей НК-16-18СТ, а также для установки их на ГПА-16-«Волга», которые создаются совместно с Казанским заводом компрессорного машиностроения и заводом «Электроприбор».
С 1982 г. КМПО выпускает газотурбинные двигатели НК-16СТ и НК-16-18СТ наземного применения для привода компрессоров магистральных газоперекачивающих станций (более 1тысяч), которые эксплуатируются в различных климатических зонах страны.

В 1985 г. в городе Зеленодольск построен филиал КМПО — Зеленодольский машинно-строительный завод по производству двигателей для газоперекачивающих агрегатов.
С 2002 г. КМПО осваивает производство двигателя пятого поколения — винтовентиляторного двигателя НК-93 конструкции Н.Д.Кузнецова для самолётов Ил-96, Ту-204, Ан-70 с высокой степенью двухконтурности.
Казанский моторостроительный завод совместно с моторостроительным КБ «Прогресс» (город Запорожье, Украина) начал производство двигателя Аи-22, предназначенного для самолётов Ту-324, Як-48 и другие.
Выпуск автомобильных двигателей в Республике Татарстан осуществляется с 1976 г. на заводе «КамАЗ-Дизель» АО «КамАЗ» — крупнейшем в Европе предприятии по производству дизельных силовых агрегатов, за годы своего существования выпустившем более 2,5 млн.
дизельных двигателей различных модификаций.
В 1975 г. на заводе двигателей был собран первый силовой агрегат по временной технологии, а к 1979 г. изготовлен 100-тысячный силовой агрегат. В 1995 г. двигатели моделей 740.11–240, 740.21–240 и 740.20–260 впервые в России получили сертификаты соответствия международному экологическому стандарту Евро-1.
Совершенствование двигателей на основе использования топливных насосов высокого давления и других научно-технологических разработок позволило сертифицировать двигатели автомобилей «КАМАЗ» моделей 740.30–260, 740.52–260, 740.53–290, 740.51–320, 740.50–360 на соответствие стандарту Евро-2.
На КамАЗе проводятся также работы по адаптации двигателей автомобиля «КАМАЗ» в составе транспортных средств различного назначения. Двигатель модели 740.10–20 используется для привода электроагрегатов и передвижных электростанций, а также авиационного передвижного агрегата, предназначенного для обслуживания самолётов на аэродромах.
В ряду двигателей для сельского хозяйства первым стал силовой агрегат с двигателем модели 740. 22–240, разработанным на базе сертифицированного на соответствие требованиям Евро-1 двигателя модели 740.20–260 и имеющим турбонаддув и промежуточное охлаждение наддувочного воздуха.
На КамАЗе разработаны целевые программы модернизации имеющихся и создания новых типов грузовых автомобилей:
транспортных автомобилей «КАМАЗ-65115–04» с полной массой до 24 т с двигателем мощностью 260 лошадиных сил;
полноприводных автомобилей «КАМАЗ-43118» с двигателем мощностью 260 лошадиных сил;
автомобилей «КАМАЗ-6520» повышенной грузоподъёмности с полной массой до 33 т с двигателем мощностью 320 лошадиных сил;
магистральных автомобилей «КАМАЗ-5460-06» с двигателем мощностью 360 лошадиных сил.
Для осуществления этих программ в АО «КамАЗ» ведутся работы по созданию двигателей мощностью до 450 л.с. с достижением экологических показателей, удовлетворяющих требованиям международных стандартов Евро-1, Евро-2, Евро-3.
Теория воздушно-реактивных двигателей. М., 1975;
Казанскому моторостроительному — 70 лет. Казань, 2001;
Фасхиев Х.А., Костин И.М. Обеспечение конкурентоспособности грузовых автомобилей на этапе разработки. Наб. Челны, 2001;
Большая энциклопедия транспорта. М., 1995. Т. 2;
Авиационный транспорт. М., 1995;
Политехнический словарь. М., 1977.
Автор – Р.И.Адгамов
Ядерные двигатели
С. В. Каплун
Введение
    Двигательные установки на борту транспортного средства предназначены для создания силы тяги или момента импульса. В последние десятилетия все большее внимание уделяется таким характеристикам как расход топлива и создаваемая тяга. Все большее внимание начинает уделяться разработкам ядерных двигателей на транспортных средствах. Одной из наиболее перспективных областей применения ядерных ракетных двигателей является космонавтика. В настоящее время для полетов на другие планеты, не говоря уж о звездах, применение жидкостных ракетных двигателей и твердотопливных ракетных двигателей становится все более невыгодным, хотя и было разработано множество ракетных двигателей.
    Таким образом, для достижения пилотируемыми экипажами даже ближайших планет необходимо развивать ракетоносители на двигателях, работающих на принципах, отличных от химических двигательных установок. Наиболее перспективными в этом плане являются электрические реактивные двигатели, лазерные реактивные двигатели и ядерные реактивные.
1. Силовые установки
    Ядерная силовая установка (ЯСУ) — это силовая установка, работающая на энергии цепной реакции деления ядра. ЯСУ состоит из ядерного реактора и паро- или газотурбинной установки, в которой тепловая энергия, выделяющаяся в реакторе, преобразуется в механическую или электрическую энергию. Преимуществами подобной установки являются неограниченная автономность передвижения (дальность хода), и большая мощность двигателей: и как следствие, возможность длительно использовать высокую скорость движения, транспортировать более тяжёлые грузы и способность работать в тяжёлых условиях.
    Основная сфера применения ЯСУ — морской флот: как надводный, так и подводный, также потенциально ЯСУ может быть использована в автомобильном, железнодорожном, авиационном и космическом транспортном средстве.

Рис. 1. Схема отсеков атомной подводной лодки проекта 949А «Антей»
    Атомный флот. Название атомохо́д (атомное судно) носят суда, использующие ядерную энергетическую установку в качестве двигателя. Различают атомоходы гражданские (атомные ледоколы, транспортные суда) и военные (авианосцы, подводные лодки, крейсеры, тяжёлые фрегаты). Первым в мире атомоходом является подводная лодка «Наутилус», построенная в 1954 году в США.
    Рассмотрим подробнее внутреннее строение атомной подводной лодки (АПЛ) на примере отечественной субмарины проекта 949А «Антей» (рис. 1). Для повышения живучести создатели продублировали многие важные компоненты этой АПЛ. Такие лодки получили по паре реакторов, турбин и винтов. Выход из строя одного из них, согласно задумке, не должен стать для лодки смертельным. Все 10 отсеков субмарины разделяют межотсечные переборки: они рассчитаны на давление в 10 атмосфер и сообщаются люками, которые можно герметизировать, если это необходимо.
    В пятом отсеке находится вырабатывающий энергию дизель-генератор. Тут же можно видеть электролизную установку для регенерации воздуха, компрессоры высокого давления, щит берегового питания, запасы дизтоплива и масла. Помещение 5-бис нужно для деконтаминации, т.е. удаления радиоактивных веществ с поверхностей и снижении уровня загрязнения радиоактивными веществами членов экипажа, которые работали в отсеке с реакторами.
    Шестой отсек, находится в самом центре АПЛ. Он имеет особую важность, ведь именно здесь находятся два ядерных реактора мощностью по 190 МВт. Реактор относится к серии ОК-650 – это серия водо-водяных ядерных реакторов на тепловых нейтронах. Роль ядерного топлива исполняет высокообогащенная по ²³⁵U двуокись урана. Отсек имеет объем 641 м³. Над реактором находятся два коридора, позволяющие попасть в другие части АПЛ.
    Атомным подводным флотом обладают шесть стран: США, Россия, Великобритания, Франция, Китай и Индия, имеющие суммарно более ста АПЛ на вооружении. Гражданским атомным флотом располагает Россия. В него входят два атомных ледокола типа Арктика с двухреакторной ядерной энергетической установкой мощностью 75 тысяч лошадиных сил и два ледокола типа Таймыр с однореакторной установкой мощностью 40 тысяч лошадиных сил, а также атомный лихтеровоз. Россия является мировым лидером в применении атомного ледокольного флота в морях Арктики и неарктических замерзающих морях. В первую очередь это транзитная навигация по трассам Северного морского пути, имеющем исключительно важное экономическое значение как на национальном, так и на международном уровне.
    Неудавшиеся проекты применения ЯСУ. В силу трудностей при использовании ядерной силовой установки не все проекты по её применению могли быть осуществлены. Например, атомовоз — автономный локомотив, приводимый в движение за счёт использования атомной энергии разрабатывался в середине 20-го века, как и атомолёт, но из-за множества нерешённых проблем, в том числе с обеспечением безопасности, проекты были закрыты.
2. Ядерные ракетные двигатели (ЯРД)
    Ракетный двигатель является единственным почти освоенным способом вывода полезной нагрузки на орбиту Земли [1, 3]. За счёт преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи реактивного тела в ракетном двигателе возникает сила тяги. Классификацию ракетных двигателей можно провести по виду энергии, которая преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи. Различают такие виды, как химические, ядерные и электрические ракетные двигатели.
    Показателем эффективности ракетного двигателя является удельный импульс (иногда применяется термин «удельная тяга») — отношение количества движения, получаемого ракетным двигателем, к массе израсходованного рабочего тела. Размерность удельного импульса совпадает с размерностью скорости, то есть м/с. Теоретически (при условии равенства давления окружающей среды и давления газов в срезе сопла) удельный импульс равен скорости истечения рабочего тела из сопла, но фактически может от неё отличаться.
    История создания ЯРД. Ядерный ракетный двигатель вырабатывает энергию не при сгорании топлива, как в химическом РД, а в результате нагревания рабочего тела энергией ядерных реакций. Традиционный двигатель этого типа состоит из нагревательной камеры с ядерным реактором, как источником тепла, системы подачи рабочего тела, и сопла. Рабочее тело (в большинстве случаев — водород) — подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая реактивную тягу.
    Конструкция и принцип работы ЯРД были разработаны еще в 50-х годах. Уже в 70-х годах в США и СССР были готовы экспериментальные образцы, которые успешно проходили испытания. Твердофазный советский двигатель РД-0410 с тягой в 3.6 тонны испытывался на стендовой базе, а американский реактор «NERVA» по плану должен был быть установлен на ракету «Сатурн V», однако спонсирование лунной программы было остановлено. Параллельно велись работы и над созданием газофазных ЯРД.

Рис. 2. Модель американского двигателя «Nerva»
2.1. Устройство и принцип действия ЯРД.
    Ядерные ракетные двигатели бывают газофазными, жидкофазными и твердофазными в зависимости от агрегатного состояния ядерного топлива. Также они могут подразделяться на жидкостные и импульсно-взрывные. Жидкостные ядерные ракетные двигатели используют нагрев жидкого рабочего тела в нагревательной камере от ядерного реактора и вывод газа через сопло, а импульсно-взрывные основаны на создании ядерных взрывов малой мощности через равные промежутки времени.
    ТЯРД может использовать различные виды термоядерных реакций в зависимости от вида применяемого топлива. В частности, на настоящее время принципиально осуществимы следующие типы реакций:
Реакция дейтерий + тритий (топливо D-T)
²H + ³H = ⁴He + n + 17.6 МэВ
    Такая реакция наиболее легко осуществима с точки зрения современных технологий, даёт значительный выход энергии, топливные компоненты относительно дёшевы. Недостаток её — весьма большой выход нежелательной (и бесполезной для прямого создания тяги) нейтронной радиации, уносящей большую часть выходной энергии реакции и, как следствие, резко снижающей КПД двигателя. Тритий радиоактивен, период его полураспада около 12 лет, то есть долговременное хранение трития невозможно. В то же время, возможно окружить дейтериево-тритиевый реактор оболочкой, содержащей литий: последний, в результате облучения нейтронным потоком, превращается в тритий, что приводит к замыканию топливного цикла, поскольку реактор работает в режиме размножителя (бридера). Таким образом, топливом для D-T-реактора фактически служат дейтерий и литий.
Реакция дейтерий + гелий-3
²H + ³He = ⁴He + p + 18.3 МэВ
    Условия её достижения значительно сложнее. Гелий-3, кроме того, редкий и чрезвычайно дорогой изотоп. В промышленных масштабах на настоящее время не производится. Кроме того, что энергетический выход этой реакции выше, чем у D-T-реакции, она имеет следующие дополнительные преимущества:
Сниженный нейтронный поток (реакцию можно отнести к «безнейтронным»),
Меньшая масса радиационной защиты,
Меньшая масса магнитных катушек реактора.
    При реакции D-³He в форме нейтронов выделяется всего около 5% мощности (против 80% для D-T). Около 20% выделяется в форме рентгеновского излучения. Вся остальная энергия может быть непосредственно использована для создания реактивной тяги. Таким образом, реакция D-³He намного более перспективна для применения в реакторе ТЯРД.
Другие виды реакций
    Реакции между ядрами дейтерия (D-D, монотопливо):
²H + ²H → ³He + n + 3.3 МэВ,
²H + ²H →> ³H + p + 4 МэВ.
Нейтронный выход в данном случае весьма значителен.
    Возможны и некоторые другие типы реакций:
p + ⁶Li → ⁴He (1.7 MeV) + ³He (2.3 MэВ)
³He + ⁶Li → 2⁴He + p + 16.9 MэВ
p + ¹¹B → 3⁴He + 8.7 MэВ

Рис. 3 Строение жидкофазного ядерного двигателя
    Рабочее тело, контактируя с ТВЭЛом, поглощает энергию и нагревается, увеличивается в объеме, после чего выходит через сопло двигателя под высоким давлением.
    Принцип работы жидкофазного ЯРД и его устройство аналогично твердофазным, только топливо находится в жидком состоянии, что позволяет увеличить температуру, а значит и тягу.
    Газофазные ЯРД работают на топливе в газообразном состоянии. Газообразное топливо может удерживаться в корпусе электрическим полем или же находится в герметичной прозрачной колбе – ядерной лампе. В первом случае возникает контакт рабочего тела с топливом, а также частичная утечка последнего, поэтому кроме основной массы топлива в двигателе должен быть предусмотрен его запас для периодического пополнения. В случае с ядерной лампой утечки не происходит, а топливо полностью изолировано от потока рабочего тела.
2.2 Ядерный импульсный двигатель
    В основе импульсного двигателя для космического аппарата лежит концепция атомного взрыва. Атомные заряды мощностью примерно в килотонну на этапе взлёта должны были взрываться со скоростью один заряд в секунду. Ударная волна — расширяющееся плазменное облако — должна была приниматься «толкателем» — мощным металлическим диском с теплозащитным покрытием, и, потом, отразившись от него, создать реактивную тягу. Импульс, принятый плитой толкателя, через элементы конструкции передавался кораблю. Затем, когда высота и скорость вырастут, частоту взрывов можно было уменьшить. При взлёте корабль должен был лететь строго вертикально, с целью минимизировать площадь радиоактивного загрязнения атмосферы.
    В США были проведены несколько испытаний модели летательного аппарата с импульсным приводом (для взрывов использовалась обычная химическая взрывчатка). Получены положительные результаты о принципиальной возможности управляемого полёта аппарата с импульсным двигателем.
    В США космические разработки с использованием импульсных ядерных ракетных двигателей осуществлялись с 1958 по 1965 год в рамках проекта «Орион» компанией «General Atomics») по заказу ВВС США. Программа развития проекта «Орион» была рассчитана на 12 лет. Однако приоритеты изменились, и в 1965 году проект был закрыт.
    В СССР аналогичный проект разрабатывался в 1950—70-х годах. Основной проблемой была прочность экрана-толкателя, который не выдерживал огромных тепловых нагрузок от близких ядерных взрывов. Вместе с тем были предложены несколько технических решений, позволяющих разработать конструкцию плиты-толкателя с достаточным ресурсом. Проект не был завершён.
    Реальных испытаний импульсного ЯРД с подрывом ядерных устройств не проводилось.
2.3 Другие разработки
    В 1960-х годах США были на пути к Луне. Менее известным является тот факт, что на полигоне Невады учёные работали над одним амбициозным проектом — полётом на Марс на ядерных двигателях. Проект был назван NERVA. В январе 1965 года были произведены испытания ядерного ракетного двигателя под кодовым названием «КИВИ» (KIWI). При испытаниях реактору ЯРД специально позволили перегреться. При температуре в 4000 °C реактор взорвался. Пять месяцев спустя произошла настоящая авария, когда перегрелся ядерный двигатель другой сборки, который носил кодовое название Феб (Phoebus).
    Также в США разрабатывался ядерный ракетный двигатель прямоточной конструкции в рамках проекта Pluto (рис. 4). Американцы сумели создать два прототипа нового двигателя — Tory-IIA и Tory-IIC, на которых даже производились включения реакторов. Мощность установки должна была составить 600 мегаватт.

Рис. 4. Прототип двигателя в рамках проекта Pluto
    Двигатели, разработанные в рамках проекта Pluto, планировалось устанавливать на крылатые ракеты, которые в 1950-х годах создавались под обозначением SLAM (Supersonic Low Altitude Missile (сверхзвуковая маловысотная ракета)). Планировалось построить ракету длиной 26.8 метра, диаметром три метра, и массой в 28 тонн. В корпусе ракеты должен был располагаться ядерный боезаряд, а также ядерная двигательная установка, имеющая длину 1.6 метра и диаметр 1.5 метра. На фоне других размеров установка выглядела весьма компактной, что и объясняет её прямоточный принцип работы.
    Разработчики полагали, что, благодаря ядерному двигателю, дальность полета ракеты SLAM составит, по меньшей мере, 182 тысячи километров.
    В 1964 году министерство обороны США проект закрыло. Официальной причиной послужило то, что в полете крылатая ракета с ядерным двигателем слишком сильно загрязняет все вокруг. Но в действительности причина состояла в значительных затратах на обслуживание таких ракет, тем более к тому времени бурно развивалось ракетостроение на основе жидкостных реактивных ракетных двигателей, обслуживание которых было значительно дешевле.

Рис. 5. Двигатель РД-0410
    СССР оставался верной идеи создания ЯРД прямоточной конструкции значительно дольше, чем США, закрыв проект только в 1985 году. Но и результаты получились значительно весомее. Так, первый и единственный советский ядерный ракетный двигатель был разработан в конструкторском бюро «Химавтоматика», Воронеж. Это РД-0410 (Индекс ГРАУ — 11Б91, известен также как «Ирбит» и «ИР-100»).
    В РД-0410 (рис. 5) был применён гетерогенный реактор на тепловых нейтронах, замедлителем служил гидрид циркония, отражатели нейтронов были выполнены из бериллия, в качестве ядерного топлива служил материал на основе карбидов урана и вольфрама, с обогащенный изотопом ²³⁵U до концентрации около 80 %.
    Конструкция включала в себя 37 тепловыделяющих сборок, покрытых теплоизоляцией, отделявшей их от замедлителя. Проектом предусматривалось, что поток водорода вначале проходил через отражатель и замедлитель, поддерживая их температуру на уровне комнатной, а затем поступал в активную зону, где охлаждал тепловыделяющие сборки, достигая при этом температур до 3100 К. На стенде и отражатель, и замедлитель охлаждались отдельным потоком водорода.
    Реактор прошёл значительную серию испытаний, но ни разу не испытывался на полную длительность работы. Однако вне реакторные узлы были отработаны полностью.
Технические характеристики РД 0410 [9]:
Тяга в пустоте: 3,59 тс (35,2 кН)
Тепловая мощность реактора: 196 МВт
Удельный импульс тяги в пустоте: 910 кгс·с/кг (8927 м/с)
Число включений: 10
Ресурс работы: 1 час
Компоненты топлива: рабочее тело — жидкий водород, вспомогательное вещество — гептан
Масса с радиационной защитой: 2 тонны
Габариты двигателя: высота 3,5 м, диаметр 1,6 м.
    Относительно небольшие габаритные размеры и вес, высокая температура ядерного топлива (3100 K) при эффективной системе охлаждения потоком водорода свидетельствует о том, что РД-0410 является почти идеальным прототипом ЯРД для современных крылатых ракет. А, учитывая современные технологии получения самоостанавливающегося ядерного топлива, увеличение ресурса с часа до нескольких часов является вполне реальной задачей.
    Также в настоящее время ведется разработка ядерной электродвигательной установки — двигательной установки космического аппарата, включающая в себя комплекс бортовых систем, таких как: электрический ракетный двигатель, система электропитания, обеспечиваемого ядерным реактором, система хранения и подачи рабочего тела, система автоматического управления.
3. Проблема межпланетных полетов
3.1 Использование гравитационного маневра при полете к Марсу
Рассмотрим изменение характеристической скорости при полёте с околоземной круговой (опорной) орбиты к Марсу с использованием гравитационного манёвра у Луны [7].

Рис. 6. Эллиптическая орбита Гомана
    Для перехода с круговой орбиты Земли вокруг Солнца на эллиптическую орбиту перелёта к Марсу (орбиту Гомана) необходима дополнительная характеристическая скорость (рис. 6) [8]:
где V_кр1 – первая (круговая) скорость относительно Солнца на орбите Земли, R₁ – радиус орбиты Земли, R₂ – радиус орбиты Марса.
    Но, чтобы выйти на круговую орбиту Земли вокруг Солнца, нужно выйти из сферы притяжения Земли, т.е. получить вторую космическую (параболическую) V_пар01 = √2V_кр01 скорость относительно Земли. Следовательно, мы должны дать космическому аппарату такую кинетическую энергию на околоземной круговой орбите, что бы её хватило на выход из сферы притяжения Земли и переход на эллиптическую орбиту перелёта к Марсу (рис. 7)

Рис. 7. 1 – Орбита Земли вокруг Солнца, 2 – Эллиптическая орбита Гомана
Здесь V₁ – скорость отлёта из неподвижной относительно Земли точки, расположенной на круговой околоземной орбите. Учитывая, что мы уже движемся по этой орбите с круговой скоростью, для окончательной скорости отлёта к Марсу требуется скорость
    Аналогично для перехода с эллиптической орбиты на орбиту вокруг Марса имеем
где
Здесь – первая (круговая) скорость относительно Марса, – первая (круговая) скорость на орбите Земли (рис. 6), – первая (круговая) скорость на орбите Марса (рис. 6), – первая (круговая) скорость относительно Земли, μ = GM – произведение массы тела M на гравитационную постоянную G. Значения параметра μ для Солнца, Земли и Марса
μ_с = 1.327·10²⁰ м³/с², μ_з = 3.99·10¹⁴ м³/с², μ_мар = 4.228·10¹³ м³/с²
    С учётом дополнительных затрат на управление и ориентацию (добавляем 5%) получим полную характеристическую скорость:
V_хар1 = 1.05·(ΔV_з + ΔV_мар).
    Если использовать гравитационный манёвр, то характеристическая скорость уменьшится
V_хар2 = V_хар1 –   ΔV_грав
    Соответственно выигрыш в скорости составит
    Проведём расчёт характеристической скорости с учетом следующих значений радиусов орбит движения Земли и Марса вокруг Солнца:
R₁ = 1. 5·10¹¹ м, R₂ = 2.28·10¹¹ м,
а также примем значения радиусов околоземной орбиты и орбиты около Марса
R₀₁ = 6.8·10⁶ м, R₀₂ = 3.4·10⁶ м
    Максимальная скорость, которую мы можем получить при использовании гравитационного маневра у Луны, равняется:
    ΔV_грав = 1680 м/с
Тогда имеем
ΔV_з = 3561 м/с,    ΔV_мар = 2133 м/с,
ΔV_хар1 = 5979 м/с,    ΔV_хар2 = 4379 м/с.
Выигрыш в скорости при использовании гравитационного маневра
ΔV% = 26.8%.
При дальнейших расчетах будем использовать значение скорости ΔV_хар2 так как это позволяет нам сэкономить топливо.
3.2 Время полета к Марсу по орбите Гомана
    Также необходимо рассчитать время полета к Марсу по выбранной нами траектории. Для этого используем формулы [8]:
Тогда время полета составит: Т ≈ 260 суток.
3.3 Сравнение затрат топлива жидкостного (Ж) и твердофазного ядерного (ТЯ) ракетного двигателя при полете к Марсу
    Для нахождения массы топлива используем формулу К. Э. Циолковского [3]:
V_хар2 = V_к – V₀ = W_{ln(1 + M_т/M_к),}
где M_т − масса топлива, M_к − конечная масса ракеты (без топлива), V_к − конечная скорость полета, V₀ − начальная скорость, W − скорость истечения газов из двигателя.
Обозначим:

Тогда
Здесь: k_ТО – весовой коэффициент топливного отсека, k_су – весовой коэффициент системы управления, k_ду – весовой коэффициент двигательной установки, n – коэффициент перегрузки, g₀ – ускорение силы тяжести,_{M_пг–
масса полезного груза. Также можно
рассчитать какой процент топлива мы
сэкономим при использовании ТЯРД по
формуле:}
Произведем расчеты при следующих параметрах для ЖРД и ЯРД:
ЖРД:   W = 4599 м/с, k_ду = 0. 001, k_су = 0.01,    k_ТО = 0.1
ЯРД:   W = 9000 м/с, k_ду = 0.01, k_су = 0.01,    k_ТО = 0.1
n = 1, g = 9.81 мс^-2, M_пг = 128000 кг
Тогда имеем: D_ж = 1.65, D_я = 0.63, M_ж = 269903 кг, M_я = 105994 кг
    Соответствующая экономия топлива составит ΔM = 69.7%.
    Таким образом, использование гравитационного маневра у Луны дает значительный выигрыш в скорости, также следует отметить преимущество использования ТЯРД перед ЖРД.
Заключение
    Преимущество, заключающееся в высоком показателе удельного импульса ядерных ракетных двигателей по сравнению с химическими, очевидно. Для твердофазных моделей величина удельного импульса составляет 8000-9000 м/с, для жидкофазных – 14000 м/с, для газофазных – 30000 м/с. Однако, когда речь идет о ядерном топливе, никогда не следует забывать о пагубном воздействии на экологию нашей планеты. Так и в случае с ядерными ракетными двигателями необходимо учитывать загрязнение атмосферы Земли. Поэтому, несмотря на существование действующих моделей ядерных ракетных двигателей, пока ни один из них так и не был задействован вне лабораторий или научных баз. Потенциал таких двигателей высочайший, однако, и риск, связанный с их использованием, тоже немалый, так что пока они существуют только в проектах.
Литература
Новый политехнический словарь / Гл. ред. А.Ю. Ишлинский. — М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.
Рылев Ю. 6000 изобретений XX и XXI веков, изменившие мир. М.: Эксмо. 2017.
Космонавтика: Энциклопедия. М.: Сов. Энциклопедия, 1985
Феодосьев В.И. Основы техники ракетного полета. М.: Наука, 1979.
Свободная интернет-энциклопедия Википедия.
Дорофеев А.А. Основы теории тепловых ракетных двигателей. М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014.
Руппе Г. Введение в астронавтику.- М.: Наука, 1970.
Фертрегт М. Основы космонавтики.- М.: Просвещение, 1969.
КБ Химавтоматика. Перспективные космические аппараты. Интернет-ресурс: http://www.kbkha.ru/?p=8&cat=11&prod=66

Двигатель — Энциклопедия Нового Света
Школьная модель двигателя.
Двигатель — это машина, которая может преобразовывать некоторую форму энергии (полученной из топлива) в полезную механическую энергию или движение. Если двигатель производит кинетическую энергию (энергию движения) из источника топлива, он называется первичным двигателем; если он производит кинетическую энергию из предварительно обработанного «топлива» (например, электричества, потока гидравлической жидкости или сжатого воздуха), он называется двигателем. Таким образом, основное устройство, приводящее в движение автомобиль, называется двигателем. Локомотив также часто называют двигателем.
Содержание
1 Использование термина «двигатель»
2 Двигатели в древности
3 Средневековые двигатели
4 Современные двигатели
5 Воздушно-реактивные двигатели
6 Воздействие на окружающую среду
7 См. также
8 Примечания
9 Каталожные номера
10 Внешние ссылки
11 кредитов
Использование термина «двигатель»
Первоначально двигатель представлял собой механическое устройство, преобразующее силу в движение. Военные устройства, такие как катапульты, требушеты и тараны, назывались «осадными машинами». Термин «джин», как и в хлопковом джине, распознается как краткая форма старофранцузского слова 9.0039 engin, в свою очередь от латинского ingenium, связанного с гениальным . Большинство устройств, использовавшихся во время промышленной революции, назывались двигателями, поэтому паровой двигатель и получил свое название.
В более современном использовании термин «двигатель» используется для описания устройств, выполняющих механическую работу, являющихся продолжением исходного парового двигателя. В большинстве случаев работа обеспечивается крутящим моментом, который используется для работы других механизмов, выработки электроэнергии, перекачки воды или сжатого газа. В контексте двигательных установок воздушно-реактивный двигатель — это двигатель, который использует атмосферный воздух для окисления перевозимого топлива, а не несет окислитель, как в ракете.
Этот термин используется в информатике в терминах «поисковая система», «игровой движок с трехмерной графикой», «движок рендеринга» и «движок преобразования текста в речь». Хотя эти «двигатели» не являются механическими и не выполняют никаких механических действий, они производят полезную продукцию.
Двигатели в древности
Простые механизмы, такие как дубина и весло (примеры рычага), являются доисторическими. Более сложные двигатели, использующие силу человека, животных, воды, ветра и даже пара, относятся к древности.
Человеческая сила была связана с использованием простых двигателей, таких как кабестан, лебедка или беговая дорожка, а с помощью канатов, шкивов и блоков и талей эта сила передавалась и умножалась. Они использовались в кранах и на кораблях в Древней Греции, а также в шахтах, водяных насосах и осадных машинах в Древнем Риме. Писатели того времени, в том числе Витрувий, Фронтин и Плиний Старший, относятся к этим двигателям как к обыденным, поэтому их изобретение может быть гораздо более древним. К первому веку C.E. , различные породы крупного рогатого скота и лошадей использовались для мельниц с машинами, подобными тем, которые приводились в движение людьми в прежние времена.
Согласно Страбону, водяная мельница была построена в Каберии в царстве Митридата в I веке г. до н.э. Использование водяных колес на мельницах распространилось по всей Римской империи в течение следующих нескольких столетий. Некоторые из них были довольно сложными, с акведуками, плотинами и шлюзами для поддержания и направления воды, а также с системами шестерен или зубчатых колес из дерева с металлом, используемых для регулирования скорости вращения. В поэме четвертого века Авзоний упоминает камнерезную пилу, работающую от воды. Герой Александрийский продемонстрировал как ветряные, так и паровые машины в первом веке, хотя неизвестно, нашли ли они какое-либо применение.
Средневековые двигатели
Во время мусульманской сельскохозяйственной революции с седьмого по тринадцатый века мусульманские инженеры разработали множество инновационных промышленных применений гидроэнергетики, раннее промышленное использование энергии приливов, энергии ветра и ископаемого топлива (например, нефти), а также самые ранние крупные заводские комплексы ( тираз по-арабски). ^[1] Промышленное использование водяных мельниц в исламском мире восходит к седьмому веку, а водяные мельницы с горизонтальными и вертикальными колесами широко использовались, по крайней мере, с девятого века.
В исламском мире были изобретены различные промышленные мельницы, в том числе валяльные мельницы, зернодробилки, шелушильные, бумажные, лесопильные, корабельные, штамповочные, сталелитейные, сахарные заводы, приливные мельницы и ветряные мельницы. К XI веку в каждой провинции исламского мира, от Ближнего Востока и Средней Азии до Аль-Андалуса и Северной Африки, работали эти промышленные предприятия. ^[2]
Мусульманские инженеры также изобрели коленчатые валы и водяные турбины, использовали шестерни в мельницах и водоподъемных машинах, а также впервые использовали плотины в качестве источника энергии воды для обеспечения дополнительной энергией водяных мельниц и водоподъемных машин. ^[3] Такие достижения сделали возможным механизировать многие промышленные задачи, которые раньше выполнялись ручным трудом в древние времена, и до некоторой степени выполнять их с помощью машин в средневековом исламском мире. Перенос этих технологий в средневековую Европу позже заложил основы промышленной революции в Европе восемнадцатого века. ^[2]
В 1206 году аль-Джазари изобрел коленчатый вал и шатун и использовал их в системе кривошип-шатун для двух своих водоподъемных машин. Его изобретение коленчатого вала считается одним из самых важных механических изобретений после колеса, поскольку оно преобразует непрерывное вращательное движение в линейное возвратно-поступательное движение и занимает центральное место в современных машинах, таких как паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания. ^[4] В 1551 году Таки ад-Дин изобрел практическую паровую турбину в качестве первичного двигателя для вращения косы. Спустя столетие аналогичная паровая турбина появилась в Европе, что в конечном итоге привело к паровому двигателю и промышленной революции в Европе. ^[5]
Современные двигатели
Анимация, показывающая четыре этапа цикла двигателя внутреннего сгорания
Английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд предположительно использовал порох для привода водяных насосов в семнадцатом веке. Для более традиционных поршневых двигателей внутреннего сгорания фундаментальная теория двухтактных двигателей была создана Сади Карно во Франции в 1824 г., а американец Сэмюэл Мори получил патент 1 апреля 1826 г. Сэр Дугальд Кларк (1854–1819 гг.).32) сконструировал первый двухтактный двигатель в 1878 году и запатентовал его в Англии в 1881 году.
В автомобилестроении используется целый ряд систем преобразования энергии. К ним относятся электрические, паровые, солнечные, турбинные, роторные и поршневые двигатели внутреннего сгорания. Бензиновый (бензиновый) двигатель внутреннего сгорания, работающий по четырехтактному циклу Отто, оказался наиболее удачным для автомобилей, тогда как дизельные двигатели используются для грузовых автомобилей и автобусов.
Карл Бенц был одним из лидеров в разработке новых двигателей. В 1878 году он начал работать над новыми проектами. Он сосредоточил свои усилия на создании надежного газового двухтактного двигателя, который был бы более мощным, на основе конструкции четырехтактного двигателя Николауса Отто. Однако Карл Бенц продемонстрировал свою истинную гениальность благодаря своим последовательным изобретениям, зарегистрированным при разработке того, что стало производственным стандартом для его двухтактного двигателя. Бенц получил на него патент в 1879 году..
В 1896 году Карл Бенц получил патент на свою конструкцию первого двигателя с горизонтально расположенными поршнями. Многие мотоциклы BMW используют этот тип двигателя. Его конструкция создала двигатель, в котором соответствующие поршни движутся в горизонтальных цилиндрах и одновременно достигают верхней мертвой точки, таким образом, автоматически уравновешивая друг друга по отношению к их индивидуальным импульсам. Двигатели этой конструкции часто называют плоскими двигателями из-за их формы и более низкого профиля. У них должно быть четное количество цилиндров, и все шести-, четырех- или двухцилиндровые плоские двигатели были обычным явлением. Самый известный двигатель этого типа, вероятно, двигатель Volkswagen Beetle. Двигатели этого типа по-прежнему являются общим принципом проектирования высокопроизводительных авиационных двигателей (для винтовых самолетов) и двигателей, используемых производителями автомобилей, такими как Porsche и Subaru.
Продолжающееся использование двигателя внутреннего сгорания в автомобилях отчасти связано с улучшением систем управления двигателем (бортовые компьютеры, обеспечивающие процессы управления двигателем, и электронный впрыск топлива). Принудительная подача воздуха за счет турбонаддува и наддува позволила увеличить выходную мощность и эффективность. Аналогичные изменения были применены к дизельным двигателям меньшего размера, что дало им почти те же характеристики мощности, что и бензиновые двигатели. Это особенно очевидно в связи с популярностью в Европе автомобилей с дизельным двигателем меньшего размера. Дизельные двигатели большего размера по-прежнему часто используются в грузовиках и тяжелой технике. Они не так чисто горят, как бензиновые двигатели, но имеют гораздо больший крутящий момент.
Двигатель внутреннего сгорания изначально был выбран для автомобиля из-за его гибкости в широком диапазоне скоростей. Кроме того, мощность, развиваемая для двигателя данного веса, была разумной; его можно производить экономичными методами массового производства; и он использовал бензин, легкодоступное топливо по умеренной цене.
Двигатель Mercedes V6 1996 года выпуска.
Все большее внимание уделяется характеристикам автомобильных энергетических систем, вызывающим загрязнение окружающей среды. Это вызвало новый интерес к альтернативным источникам энергии и усовершенствованиям двигателей внутреннего сгорания. Хотя появилось несколько электромобилей с батарейным питанием, выпущенных ограниченным тиражом, они оказались неконкурентоспособными из-за стоимости и эксплуатационных характеристик. В двадцать первом веке дизельный двигатель становится все более популярным среди автовладельцев. Тем не менее, бензиновый двигатель с его новыми устройствами контроля выбросов для улучшения характеристик выбросов еще не подвергался серьезным испытаниям.
В первой половине двадцатого века наблюдается тенденция к увеличению мощности двигателей, особенно в американских моделях. Конструктивные изменения включали в себя все известные методы повышения мощности двигателя, в том числе увеличение давления в цилиндрах для повышения эффективности, увеличение размера двигателя и увеличение скорости выработки мощности. Более высокие силы и давления, создаваемые этими изменениями, создавали проблемы с вибрацией и размером двигателя, что привело к созданию более жестких и компактных двигателей с V-образным расположением цилиндров и оппозитным расположением цилиндров, заменяющих более длинные прямолинейные конструкции. В легковых автомобилях компоновка V-8 была принята для всех поршней с рабочим объемом более 250 кубических дюймов (4 литра).
В Европе из-за экономических и других ограничений (таких как более узкие и извилистые дороги) принципы проектирования склонялись к меньшим автомобилям с более высокой эффективностью сгорания по сравнению с меньшими двигателями. Это привело к созданию более экономичных двигателей с более ранними четырехцилиндровыми двигателями мощностью 40 лошадиных сил (30 кВт) и шестицилиндровыми двигателями мощностью всего 80 лошадиных сил (60 кВт) по сравнению с американскими двигателями V-8 большого объема с номинальной мощностью от от 250 до 350 л.с. (от 190 до 260 кВт).
Ранние разработки автомобильных двигателей производили гораздо более широкий ассортимент двигателей, чем широко используемые сегодня. Двигатели имеют конструкцию от 1 до 16 цилиндров с соответствующими различиями в габаритных размерах, весе, смещении поршня и диаметре цилиндров. Четыре цилиндра и номинальная мощность от 19до 120 л. с. (от 14 до 90 кВт) следовали в большинстве моделей. Было построено несколько трехцилиндровых двухтактных моделей, в то время как большинство двигателей имели прямые или рядные цилиндры. Было несколько моделей V-образного типа, а также горизонтально расположенные двух- и четырехцилиндровые модели. Часто использовались верхние распределительные валы. Двигатели меньшего размера обычно имели воздушное охлаждение и располагались в задней части автомобиля; степень сжатия была относительно низкой.
В 1970-х и 1980-х годах возрос интерес к экономии топлива, что привело к возврату к меньшим двигателям V-6 и четырехцилиндровым компоновкам с пятью клапанами на цилиндр для повышения эффективности. Bugatti Veyron 16.4 работает с двигателем W16, а это означает, что два расположения цилиндров V8 расположены рядом друг с другом, создавая форму буквы W. Таким образом, у Veyron самое большое количество цилиндров среди серийных автомобилей.
Самый большой из когда-либо созданных двигателей внутреннего сгорания — Wärtsilä-Sulzer RTA96-C. Это 14-цилиндровый двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, который был разработан для Emma Maersk, самого большого контейнеровоза в мире. Этот двигатель весит 2300 метрических тонн и при работе со скоростью 102 об / мин развивает мощность 109 000 л.с. (80 080 кВт), потребляя около 13,7 метрических тонн топлива в час.
Воздушно-реактивные двигатели
Воздушно-реактивные двигатели используют атмосферный воздух для окисления перевозимого топлива, а не несут окислитель, как ракета. Теоретически это должно обеспечить лучший удельный импульс, чем ракетные двигатели.
Воздушно-реактивные двигатели включают:
Двигатель внутреннего сгорания
Реактивный двигатель
ПВРД
ГПВРД
Двигатель диафрагмы
Импульсный детонационный двигатель
Импульсная струя
Двигатель жидкостно-воздушного цикла/SABRE
Воздействие на окружающую среду
Эксплуатация двигателей обычно отрицательно влияет на качество воздуха и уровень окружающего шума. Хотя выхлоп содержит в основном безвредный азот, водяной пар и углекислый газ; нежелательные газы, такие как окись углерода, углеводороды и оксиды азота, составляют лишь небольшую часть выхлопных газов двигателя. Что касается уровней звука, то работа двигателя оказывает наибольшее влияние на мобильные источники, такие как автомобили и грузовики. Шум двигателя является особенно значительным компонентом шума от мобильных источников для транспортных средств, работающих на более низких скоростях, где аэродинамический шум и шум шин менее значимы. ^[6]
См. также
Станок
Двигатель
Турбина
Тепловая машина
Паровой двигатель
Двигатель внутреннего сгорания
Ракета
Примечания
↑ Майя Шацмиллер, Труд в средневековом исламском мире (Нью-Йорк: EJ Brill, 1994, ISBN 98968).
↑ ^2.0 ^2.1 Адам Роберт Лукас, «Промышленное измельчение в древнем и средневековом мире: обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 (1): 1–30.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Передача исламских технологий на Запад, Часть II: Передача исламской инженерии. Проверено 23 июля 2008 г.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Система кривошип-шатун в машине с непрерывным вращением. Проверено 23 июля 2008 г.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Таки ад-Дин и арабское машиностроение (Институт истории арабских наук, Университет Алеппо, 1976).
↑ К. Майкл Хоган, Анализ дорожного шума, Journal of Water, Air, and Soil Pollution 2 (3): 387-392. Проверено 23 июля 2008 г.
Ссылки
Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов
Gunston, Bill. Разработка реактивных и турбинных авиационных двигателей, , 4-е изд. Спаркфорд, Великобритания: паб Haynes, 2006. ISBN 978-1852606183.
Кирби, Ричард С. и др. Инженерное дело в истории. Нью-Йорк: Dover Publications, 19.90. ISBN 0486264122.
Ландельс, Дж.Г. Инженерное дело в Древнем мире . Беркли, Калифорния: University of California Press, 1981. ISBN 0520041275.
Ламли, Джон Л. Двигатели: введение. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 1999. ISBN 0521644895.
Склейтер, Нил и Николас П. Хиронис. Справочник по механизмам и механическим устройствам. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2007. ISBN 0071467610.
Стоун, Ричард. Введение в двигатели внутреннего сгорания, 3-е изд. Уоррендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров, 1999. ISBN 0768004950 .
Внешние ссылки
Все ссылки получены 6 сентября 2017 г.
Как работают автомобильные двигатели. Как это работает.
Кредиты
Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на New World Encyclopedia участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:
Двигатель ^{история}
История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :
История «Двигателя»
Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.
Двигатель — Энциклопедия Нового Света
Школьная модель двигателя.
Двигатель — это машина, которая может преобразовывать некоторую форму энергии (полученной из топлива) в полезную механическую энергию или движение. Если двигатель производит кинетическую энергию (энергию движения) из источника топлива, он называется первичным двигателем; если он производит кинетическую энергию из предварительно обработанного «топлива» (например, электричества, потока гидравлической жидкости или сжатого воздуха), он называется двигателем. Таким образом, основное устройство, приводящее в движение автомобиль, называется двигателем. Локомотив также часто называют двигателем.
Содержание
1 Использование термина «двигатель»
2 Двигатели в древности
3 Средневековые двигатели
4 Современные двигатели
5 Воздушно-реактивные двигатели
6 Воздействие на окружающую среду
7 См. также
8 Примечания
9 Каталожные номера
10 Внешние ссылки
11 кредитов
Использование термина «двигатель»
Первоначально двигатель представлял собой механическое устройство, преобразующее силу в движение. Военные устройства, такие как катапульты, требушеты и тараны, назывались «осадными машинами». Термин «джин», как и в хлопковом джине, распознается как краткая форма старофранцузского слова 9.0039 engin, в свою очередь от латинского ingenium, связанного с гениальным . Большинство устройств, использовавшихся во время промышленной революции, назывались двигателями, поэтому паровой двигатель и получил свое название.
В более современном использовании термин «двигатель» используется для описания устройств, выполняющих механическую работу, являющихся продолжением исходного парового двигателя. В большинстве случаев работа обеспечивается крутящим моментом, который используется для работы других механизмов, выработки электроэнергии, перекачки воды или сжатого газа. В контексте двигательных установок воздушно-реактивный двигатель — это двигатель, который использует атмосферный воздух для окисления перевозимого топлива, а не несет окислитель, как в ракете.
Этот термин используется в информатике в терминах «поисковая система», «игровой движок с трехмерной графикой», «движок рендеринга» и «движок преобразования текста в речь». Хотя эти «двигатели» не являются механическими и не выполняют никаких механических действий, они производят полезную продукцию.
Двигатели в древности
Простые механизмы, такие как дубина и весло (примеры рычага), являются доисторическими. Более сложные двигатели, использующие силу человека, животных, воды, ветра и даже пара, относятся к древности.
Человеческая сила была связана с использованием простых двигателей, таких как кабестан, лебедка или беговая дорожка, а с помощью канатов, шкивов и блоков и талей эта сила передавалась и умножалась. Они использовались в кранах и на кораблях в Древней Греции, а также в шахтах, водяных насосах и осадных машинах в Древнем Риме. Писатели того времени, в том числе Витрувий, Фронтин и Плиний Старший, относятся к этим двигателям как к обыденным, поэтому их изобретение может быть гораздо более древним. К первому веку C.E. , различные породы крупного рогатого скота и лошадей использовались для мельниц с машинами, подобными тем, которые приводились в движение людьми в прежние времена.
Согласно Страбону, водяная мельница была построена в Каберии в царстве Митридата в I веке г. до н.э. Использование водяных колес на мельницах распространилось по всей Римской империи в течение следующих нескольких столетий. Некоторые из них были довольно сложными, с акведуками, плотинами и шлюзами для поддержания и направления воды, а также с системами шестерен или зубчатых колес из дерева с металлом, используемых для регулирования скорости вращения. В поэме четвертого века Авзоний упоминает камнерезную пилу, работающую от воды. Герой Александрийский продемонстрировал как ветряные, так и паровые машины в первом веке, хотя неизвестно, нашли ли они какое-либо применение.
Средневековые двигатели
Во время мусульманской сельскохозяйственной революции с седьмого по тринадцатый века мусульманские инженеры разработали множество инновационных промышленных применений гидроэнергетики, раннее промышленное использование энергии приливов, энергии ветра и ископаемого топлива (например, нефти), а также самые ранние крупные заводские комплексы ( тираз по-арабски). ^[1] Промышленное использование водяных мельниц в исламском мире восходит к седьмому веку, а водяные мельницы с горизонтальными и вертикальными колесами широко использовались, по крайней мере, с девятого века.
В исламском мире были изобретены различные промышленные мельницы, в том числе валяльные мельницы, зернодробилки, шелушильные, бумажные, лесопильные, корабельные, штамповочные, сталелитейные, сахарные заводы, приливные мельницы и ветряные мельницы. К XI веку в каждой провинции исламского мира, от Ближнего Востока и Средней Азии до Аль-Андалуса и Северной Африки, работали эти промышленные предприятия. ^[2]
Мусульманские инженеры также изобрели коленчатые валы и водяные турбины, использовали шестерни в мельницах и водоподъемных машинах, а также впервые использовали плотины в качестве источника энергии воды для обеспечения дополнительной энергией водяных мельниц и водоподъемных машин. ^[3] Такие достижения сделали возможным механизировать многие промышленные задачи, которые раньше выполнялись ручным трудом в древние времена, и до некоторой степени выполнять их с помощью машин в средневековом исламском мире. Перенос этих технологий в средневековую Европу позже заложил основы промышленной революции в Европе восемнадцатого века. ^[2]
В 1206 году аль-Джазари изобрел коленчатый вал и шатун и использовал их в системе кривошип-шатун для двух своих водоподъемных машин. Его изобретение коленчатого вала считается одним из самых важных механических изобретений после колеса, поскольку оно преобразует непрерывное вращательное движение в линейное возвратно-поступательное движение и занимает центральное место в современных машинах, таких как паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания. ^[4] В 1551 году Таки ад-Дин изобрел практическую паровую турбину в качестве первичного двигателя для вращения косы. Спустя столетие аналогичная паровая турбина появилась в Европе, что в конечном итоге привело к паровому двигателю и промышленной революции в Европе. ^[5]
Современные двигатели
Анимация, показывающая четыре этапа цикла двигателя внутреннего сгорания
Английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд предположительно использовал порох для привода водяных насосов в семнадцатом веке. Для более традиционных поршневых двигателей внутреннего сгорания фундаментальная теория двухтактных двигателей была создана Сади Карно во Франции в 1824 г., а американец Сэмюэл Мори получил патент 1 апреля 1826 г. Сэр Дугальд Кларк (1854–1819 гг.).32) сконструировал первый двухтактный двигатель в 1878 году и запатентовал его в Англии в 1881 году.
В автомобилестроении используется целый ряд систем преобразования энергии. К ним относятся электрические, паровые, солнечные, турбинные, роторные и поршневые двигатели внутреннего сгорания. Бензиновый (бензиновый) двигатель внутреннего сгорания, работающий по четырехтактному циклу Отто, оказался наиболее удачным для автомобилей, тогда как дизельные двигатели используются для грузовых автомобилей и автобусов.
Карл Бенц был одним из лидеров в разработке новых двигателей. В 1878 году он начал работать над новыми проектами. Он сосредоточил свои усилия на создании надежного газового двухтактного двигателя, который был бы более мощным, на основе конструкции четырехтактного двигателя Николауса Отто. Однако Карл Бенц продемонстрировал свою истинную гениальность благодаря своим последовательным изобретениям, зарегистрированным при разработке того, что стало производственным стандартом для его двухтактного двигателя. Бенц получил на него патент в 1879 году..
В 1896 году Карл Бенц получил патент на свою конструкцию первого двигателя с горизонтально расположенными поршнями. Многие мотоциклы BMW используют этот тип двигателя. Его конструкция создала двигатель, в котором соответствующие поршни движутся в горизонтальных цилиндрах и одновременно достигают верхней мертвой точки, таким образом, автоматически уравновешивая друг друга по отношению к их индивидуальным импульсам. Двигатели этой конструкции часто называют плоскими двигателями из-за их формы и более низкого профиля. У них должно быть четное количество цилиндров, и все шести-, четырех- или двухцилиндровые плоские двигатели были обычным явлением. Самый известный двигатель этого типа, вероятно, двигатель Volkswagen Beetle. Двигатели этого типа по-прежнему являются общим принципом проектирования высокопроизводительных авиационных двигателей (для винтовых самолетов) и двигателей, используемых производителями автомобилей, такими как Porsche и Subaru.
Продолжающееся использование двигателя внутреннего сгорания в автомобилях отчасти связано с улучшением систем управления двигателем (бортовые компьютеры, обеспечивающие процессы управления двигателем, и электронный впрыск топлива). Принудительная подача воздуха за счет турбонаддува и наддува позволила увеличить выходную мощность и эффективность. Аналогичные изменения были применены к дизельным двигателям меньшего размера, что дало им почти те же характеристики мощности, что и бензиновые двигатели. Это особенно очевидно в связи с популярностью в Европе автомобилей с дизельным двигателем меньшего размера. Дизельные двигатели большего размера по-прежнему часто используются в грузовиках и тяжелой технике. Они не так чисто горят, как бензиновые двигатели, но имеют гораздо больший крутящий момент.
Двигатель внутреннего сгорания изначально был выбран для автомобиля из-за его гибкости в широком диапазоне скоростей. Кроме того, мощность, развиваемая для двигателя данного веса, была разумной; его можно производить экономичными методами массового производства; и он использовал бензин, легкодоступное топливо по умеренной цене.
Двигатель Mercedes V6 1996 года выпуска.
Все большее внимание уделяется характеристикам автомобильных энергетических систем, вызывающим загрязнение окружающей среды. Это вызвало новый интерес к альтернативным источникам энергии и усовершенствованиям двигателей внутреннего сгорания. Хотя появилось несколько электромобилей с батарейным питанием, выпущенных ограниченным тиражом, они оказались неконкурентоспособными из-за стоимости и эксплуатационных характеристик. В двадцать первом веке дизельный двигатель становится все более популярным среди автовладельцев. Тем не менее, бензиновый двигатель с его новыми устройствами контроля выбросов для улучшения характеристик выбросов еще не подвергался серьезным испытаниям.
В первой половине двадцатого века наблюдается тенденция к увеличению мощности двигателей, особенно в американских моделях. Конструктивные изменения включали в себя все известные методы повышения мощности двигателя, в том числе увеличение давления в цилиндрах для повышения эффективности, увеличение размера двигателя и увеличение скорости выработки мощности. Более высокие силы и давления, создаваемые этими изменениями, создавали проблемы с вибрацией и размером двигателя, что привело к созданию более жестких и компактных двигателей с V-образным расположением цилиндров и оппозитным расположением цилиндров, заменяющих более длинные прямолинейные конструкции. В легковых автомобилях компоновка V-8 была принята для всех поршней с рабочим объемом более 250 кубических дюймов (4 литра).
В Европе из-за экономических и других ограничений (таких как более узкие и извилистые дороги) принципы проектирования склонялись к меньшим автомобилям с более высокой эффективностью сгорания по сравнению с меньшими двигателями. Это привело к созданию более экономичных двигателей с более ранними четырехцилиндровыми двигателями мощностью 40 лошадиных сил (30 кВт) и шестицилиндровыми двигателями мощностью всего 80 лошадиных сил (60 кВт) по сравнению с американскими двигателями V-8 большого объема с номинальной мощностью от от 250 до 350 л.с. (от 190 до 260 кВт).
Ранние разработки автомобильных двигателей производили гораздо более широкий ассортимент двигателей, чем широко используемые сегодня. Двигатели имеют конструкцию от 1 до 16 цилиндров с соответствующими различиями в габаритных размерах, весе, смещении поршня и диаметре цилиндров. Четыре цилиндра и номинальная мощность от 19до 120 л.с. (от 14 до 90 кВт) следовали в большинстве моделей. Было построено несколько трехцилиндровых двухтактных моделей, в то время как большинство двигателей имели прямые или рядные цилиндры. Было несколько моделей V-образного типа, а также горизонтально расположенные двух- и четырехцилиндровые модели. Часто использовались верхние распределительные валы. Двигатели меньшего размера обычно имели воздушное охлаждение и располагались в задней части автомобиля; степень сжатия была относительно низкой.
В 1970-х и 1980-х годах возрос интерес к экономии топлива, что привело к возврату к меньшим двигателям V-6 и четырехцилиндровым компоновкам с пятью клапанами на цилиндр для повышения эффективности. Bugatti Veyron 16.4 работает с двигателем W16, а это означает, что два расположения цилиндров V8 расположены рядом друг с другом, создавая форму буквы W. Таким образом, у Veyron самое большое количество цилиндров среди серийных автомобилей.
Самый большой из когда-либо созданных двигателей внутреннего сгорания — Wärtsilä-Sulzer RTA96-C. Это 14-цилиндровый двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, который был разработан для Emma Maersk, самого большого контейнеровоза в мире. Этот двигатель весит 2300 метрических тонн и при работе со скоростью 102 об / мин развивает мощность 109 000 л.с. (80 080 кВт), потребляя около 13,7 метрических тонн топлива в час.
Воздушно-реактивные двигатели
Воздушно-реактивные двигатели используют атмосферный воздух для окисления перевозимого топлива, а не несут окислитель, как ракета. Теоретически это должно обеспечить лучший удельный импульс, чем ракетные двигатели.
Воздушно-реактивные двигатели включают:
Двигатель внутреннего сгорания
Реактивный двигатель
ПВРД
ГПВРД
Двигатель диафрагмы
Импульсный детонационный двигатель
Импульсная струя
Двигатель жидкостно-воздушного цикла/SABRE
Воздействие на окружающую среду
Эксплуатация двигателей обычно отрицательно влияет на качество воздуха и уровень окружающего шума. Хотя выхлоп содержит в основном безвредный азот, водяной пар и углекислый газ; нежелательные газы, такие как окись углерода, углеводороды и оксиды азота, составляют лишь небольшую часть выхлопных газов двигателя. Что касается уровней звука, то работа двигателя оказывает наибольшее влияние на мобильные источники, такие как автомобили и грузовики. Шум двигателя является особенно значительным компонентом шума от мобильных источников для транспортных средств, работающих на более низких скоростях, где аэродинамический шум и шум шин менее значимы. ^[6]
См. также
Станок
Двигатель
Турбина
Тепловая машина
Паровой двигатель
Двигатель внутреннего сгорания
Ракета
Примечания
↑ Майя Шацмиллер, Труд в средневековом исламском мире (Нью-Йорк: EJ Brill, 1994, ISBN 98968).
↑ ^2.0 ^2.1 Адам Роберт Лукас, «Промышленное измельчение в древнем и средневековом мире: обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 (1): 1–30.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Передача исламских технологий на Запад, Часть II: Передача исламской инженерии. Проверено 23 июля 2008 г.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Система кривошип-шатун в машине с непрерывным вращением. Проверено 23 июля 2008 г.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Таки ад-Дин и арабское машиностроение (Институт истории арабских наук, Университет Алеппо, 1976).
↑ К. Майкл Хоган, Анализ дорожного шума, Journal of Water, Air, and Soil Pollution 2 (3): 387-392. Проверено 23 июля 2008 г.
Ссылки
Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов
Gunston, Bill. Разработка реактивных и турбинных авиационных двигателей, , 4-е изд. Спаркфорд, Великобритания: паб Haynes, 2006. ISBN 978-1852606183.
Кирби, Ричард С. и др. Инженерное дело в истории. Нью-Йорк: Dover Publications, 19.90. ISBN 0486264122.
Ландельс, Дж.Г. Инженерное дело в Древнем мире . Беркли, Калифорния: University of California Press, 1981. ISBN 0520041275.
Ламли, Джон Л. Двигатели: введение. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 1999. ISBN 0521644895.
Склейтер, Нил и Николас П. Хиронис. Справочник по механизмам и механическим устройствам. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2007. ISBN 0071467610.
Стоун, Ричард. Введение в двигатели внутреннего сгорания, 3-е изд. Уоррендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров, 1999. ISBN 0768004950 .
Внешние ссылки
Все ссылки получены 6 сентября 2017 г.
Как работают автомобильные двигатели. Как это работает.
Кредиты
Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на New World Encyclopedia участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:
Двигатель ^{история}
История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :
История «Двигателя»
Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.
Двигатель — Энциклопедия Нового Света
Школьная модель двигателя.
Двигатель — это машина, которая может преобразовывать некоторую форму энергии (полученной из топлива) в полезную механическую энергию или движение. Если двигатель производит кинетическую энергию (энергию движения) из источника топлива, он называется первичным двигателем; если он производит кинетическую энергию из предварительно обработанного «топлива» (например, электричества, потока гидравлической жидкости или сжатого воздуха), он называется двигателем. Таким образом, основное устройство, приводящее в движение автомобиль, называется двигателем. Локомотив также часто называют двигателем.
Содержание
1 Использование термина «двигатель»
2 Двигатели в древности
3 Средневековые двигатели
4 Современные двигатели
5 Воздушно-реактивные двигатели
6 Воздействие на окружающую среду
7 См. также
8 Примечания
9 Каталожные номера
10 Внешние ссылки
11 кредитов
Использование термина «двигатель»
Первоначально двигатель представлял собой механическое устройство, преобразующее силу в движение. Военные устройства, такие как катапульты, требушеты и тараны, назывались «осадными машинами». Термин «джин», как и в хлопковом джине, распознается как краткая форма старофранцузского слова 9.0039 engin, в свою очередь от латинского ingenium, связанного с гениальным . Большинство устройств, использовавшихся во время промышленной революции, назывались двигателями, поэтому паровой двигатель и получил свое название.
В более современном использовании термин «двигатель» используется для описания устройств, выполняющих механическую работу, являющихся продолжением исходного парового двигателя. В большинстве случаев работа обеспечивается крутящим моментом, который используется для работы других механизмов, выработки электроэнергии, перекачки воды или сжатого газа. В контексте двигательных установок воздушно-реактивный двигатель — это двигатель, который использует атмосферный воздух для окисления перевозимого топлива, а не несет окислитель, как в ракете.
Этот термин используется в информатике в терминах «поисковая система», «игровой движок с трехмерной графикой», «движок рендеринга» и «движок преобразования текста в речь». Хотя эти «двигатели» не являются механическими и не выполняют никаких механических действий, они производят полезную продукцию.
Двигатели в древности
Простые механизмы, такие как дубина и весло (примеры рычага), являются доисторическими. Более сложные двигатели, использующие силу человека, животных, воды, ветра и даже пара, относятся к древности.
Человеческая сила была связана с использованием простых двигателей, таких как кабестан, лебедка или беговая дорожка, а с помощью канатов, шкивов и блоков и талей эта сила передавалась и умножалась. Они использовались в кранах и на кораблях в Древней Греции, а также в шахтах, водяных насосах и осадных машинах в Древнем Риме. Писатели того времени, в том числе Витрувий, Фронтин и Плиний Старший, относятся к этим двигателям как к обыденным, поэтому их изобретение может быть гораздо более древним. К первому веку C.E. , различные породы крупного рогатого скота и лошадей использовались для мельниц с машинами, подобными тем, которые приводились в движение людьми в прежние времена.
Согласно Страбону, водяная мельница была построена в Каберии в царстве Митридата в I веке г. до н.э. Использование водяных колес на мельницах распространилось по всей Римской империи в течение следующих нескольких столетий. Некоторые из них были довольно сложными, с акведуками, плотинами и шлюзами для поддержания и направления воды, а также с системами шестерен или зубчатых колес из дерева с металлом, используемых для регулирования скорости вращения. В поэме четвертого века Авзоний упоминает камнерезную пилу, работающую от воды. Герой Александрийский продемонстрировал как ветряные, так и паровые машины в первом веке, хотя неизвестно, нашли ли они какое-либо применение.
Средневековые двигатели
Во время мусульманской сельскохозяйственной революции с седьмого по тринадцатый века мусульманские инженеры разработали множество инновационных промышленных применений гидроэнергетики, раннее промышленное использование энергии приливов, энергии ветра и ископаемого топлива (например, нефти), а также самые ранние крупные заводские комплексы ( тираз по-арабски). ^[1] Промышленное использование водяных мельниц в исламском мире восходит к седьмому веку, а водяные мельницы с горизонтальными и вертикальными колесами широко использовались, по крайней мере, с девятого века.
В исламском мире были изобретены различные промышленные мельницы, в том числе валяльные мельницы, зернодробилки, шелушильные, бумажные, лесопильные, корабельные, штамповочные, сталелитейные, сахарные заводы, приливные мельницы и ветряные мельницы. К XI веку в каждой провинции исламского мира, от Ближнего Востока и Средней Азии до Аль-Андалуса и Северной Африки, работали эти промышленные предприятия. ^[2]
Мусульманские инженеры также изобрели коленчатые валы и водяные турбины, использовали шестерни в мельницах и водоподъемных машинах, а также впервые использовали плотины в качестве источника энергии воды для обеспечения дополнительной энергией водяных мельниц и водоподъемных машин. ^[3] Такие достижения сделали возможным механизировать многие промышленные задачи, которые раньше выполнялись ручным трудом в древние времена, и до некоторой степени выполнять их с помощью машин в средневековом исламском мире. Перенос этих технологий в средневековую Европу позже заложил основы промышленной революции в Европе восемнадцатого века. ^[2]
В 1206 году аль-Джазари изобрел коленчатый вал и шатун и использовал их в системе кривошип-шатун для двух своих водоподъемных машин. Его изобретение коленчатого вала считается одним из самых важных механических изобретений после колеса, поскольку оно преобразует непрерывное вращательное движение в линейное возвратно-поступательное движение и занимает центральное место в современных машинах, таких как паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания. ^[4] В 1551 году Таки ад-Дин изобрел практическую паровую турбину в качестве первичного двигателя для вращения косы. Спустя столетие аналогичная паровая турбина появилась в Европе, что в конечном итоге привело к паровому двигателю и промышленной революции в Европе. ^[5]
Современные двигатели
Анимация, показывающая четыре этапа цикла двигателя внутреннего сгорания
Английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд предположительно использовал порох для привода водяных насосов в семнадцатом веке. Для более традиционных поршневых двигателей внутреннего сгорания фундаментальная теория двухтактных двигателей была создана Сади Карно во Франции в 1824 г., а американец Сэмюэл Мори получил патент 1 апреля 1826 г. Сэр Дугальд Кларк (1854–1819 гг.).32) сконструировал первый двухтактный двигатель в 1878 году и запатентовал его в Англии в 1881 году.
В автомобилестроении используется целый ряд систем преобразования энергии. К ним относятся электрические, паровые, солнечные, турбинные, роторные и поршневые двигатели внутреннего сгорания. Бензиновый (бензиновый) двигатель внутреннего сгорания, работающий по четырехтактному циклу Отто, оказался наиболее удачным для автомобилей, тогда как дизельные двигатели используются для грузовых автомобилей и автобусов.
Карл Бенц был одним из лидеров в разработке новых двигателей. В 1878 году он начал работать над новыми проектами. Он сосредоточил свои усилия на создании надежного газового двухтактного двигателя, который был бы более мощным, на основе конструкции четырехтактного двигателя Николауса Отто. Однако Карл Бенц продемонстрировал свою истинную гениальность благодаря своим последовательным изобретениям, зарегистрированным при разработке того, что стало производственным стандартом для его двухтактного двигателя. Бенц получил на него патент в 1879 году..
В 1896 году Карл Бенц получил патент на свою конструкцию первого двигателя с горизонтально расположенными поршнями. Многие мотоциклы BMW используют этот тип двигателя. Его конструкция создала двигатель, в котором соответствующие поршни движутся в горизонтальных цилиндрах и одновременно достигают верхней мертвой точки, таким образом, автоматически уравновешивая друг друга по отношению к их индивидуальным импульсам. Двигатели этой конструкции часто называют плоскими двигателями из-за их формы и более низкого профиля. У них должно быть четное количество цилиндров, и все шести-, четырех- или двухцилиндровые плоские двигатели были обычным явлением. Самый известный двигатель этого типа, вероятно, двигатель Volkswagen Beetle. Двигатели этого типа по-прежнему являются общим принципом проектирования высокопроизводительных авиационных двигателей (для винтовых самолетов) и двигателей, используемых производителями автомобилей, такими как Porsche и Subaru.
Продолжающееся использование двигателя внутреннего сгорания в автомобилях отчасти связано с улучшением систем управления двигателем (бортовые компьютеры, обеспечивающие процессы управления двигателем, и электронный впрыск топлива). Принудительная подача воздуха за счет турбонаддува и наддува позволила увеличить выходную мощность и эффективность. Аналогичные изменения были применены к дизельным двигателям меньшего размера, что дало им почти те же характеристики мощности, что и бензиновые двигатели. Это особенно очевидно в связи с популярностью в Европе автомобилей с дизельным двигателем меньшего размера. Дизельные двигатели большего размера по-прежнему часто используются в грузовиках и тяжелой технике. Они не так чисто горят, как бензиновые двигатели, но имеют гораздо больший крутящий момент.
Двигатель внутреннего сгорания изначально был выбран для автомобиля из-за его гибкости в широком диапазоне скоростей. Кроме того, мощность, развиваемая для двигателя данного веса, была разумной; его можно производить экономичными методами массового производства; и он использовал бензин, легкодоступное топливо по умеренной цене.
Двигатель Mercedes V6 1996 года выпуска.
Все большее внимание уделяется характеристикам автомобильных энергетических систем, вызывающим загрязнение окружающей среды. Это вызвало новый интерес к альтернативным источникам энергии и усовершенствованиям двигателей внутреннего сгорания. Хотя появилось несколько электромобилей с батарейным питанием, выпущенных ограниченным тиражом, они оказались неконкурентоспособными из-за стоимости и эксплуатационных характеристик. В двадцать первом веке дизельный двигатель становится все более популярным среди автовладельцев. Тем не менее, бензиновый двигатель с его новыми устройствами контроля выбросов для улучшения характеристик выбросов еще не подвергался серьезным испытаниям.
В первой половине двадцатого века наблюдается тенденция к увеличению мощности двигателей, особенно в американских моделях. Конструктивные изменения включали в себя все известные методы повышения мощности двигателя, в том числе увеличение давления в цилиндрах для повышения эффективности, увеличение размера двигателя и увеличение скорости выработки мощности. Более высокие силы и давления, создаваемые этими изменениями, создавали проблемы с вибрацией и размером двигателя, что привело к созданию более жестких и компактных двигателей с V-образным расположением цилиндров и оппозитным расположением цилиндров, заменяющих более длинные прямолинейные конструкции. В легковых автомобилях компоновка V-8 была принята для всех поршней с рабочим объемом более 250 кубических дюймов (4 литра).
В Европе из-за экономических и других ограничений (таких как более узкие и извилистые дороги) принципы проектирования склонялись к меньшим автомобилям с более высокой эффективностью сгорания по сравнению с меньшими двигателями. Это привело к созданию более экономичных двигателей с более ранними четырехцилиндровыми двигателями мощностью 40 лошадиных сил (30 кВт) и шестицилиндровыми двигателями мощностью всего 80 лошадиных сил (60 кВт) по сравнению с американскими двигателями V-8 большого объема с номинальной мощностью от от 250 до 350 л.с. (от 190 до 260 кВт).
Ранние разработки автомобильных двигателей производили гораздо более широкий ассортимент двигателей, чем широко используемые сегодня. Двигатели имеют конструкцию от 1 до 16 цилиндров с соответствующими различиями в габаритных размерах, весе, смещении поршня и диаметре цилиндров. Четыре цилиндра и номинальная мощность от 19до 120 л.с. (от 14 до 90 кВт) следовали в большинстве моделей. Было построено несколько трехцилиндровых двухтактных моделей, в то время как большинство двигателей имели прямые или рядные цилиндры. Было несколько моделей V-образного типа, а также горизонтально расположенные двух- и четырехцилиндровые модели. Часто использовались верхние распределительные валы. Двигатели меньшего размера обычно имели воздушное охлаждение и располагались в задней части автомобиля; степень сжатия была относительно низкой.
В 1970-х и 1980-х годах возрос интерес к экономии топлива, что привело к возврату к меньшим двигателям V-6 и четырехцилиндровым компоновкам с пятью клапанами на цилиндр для повышения эффективности. Bugatti Veyron 16.4 работает с двигателем W16, а это означает, что два расположения цилиндров V8 расположены рядом друг с другом, создавая форму буквы W. Таким образом, у Veyron самое большое количество цилиндров среди серийных автомобилей.
Самый большой из когда-либо созданных двигателей внутреннего сгорания — Wärtsilä-Sulzer RTA96-C. Это 14-цилиндровый двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, который был разработан для Emma Maersk, самого большого контейнеровоза в мире. Этот двигатель весит 2300 метрических тонн и при работе со скоростью 102 об / мин развивает мощность 109 000 л.с. (80 080 кВт), потребляя около 13,7 метрических тонн топлива в час.
Воздушно-реактивные двигатели
Воздушно-реактивные двигатели используют атмосферный воздух для окисления перевозимого топлива, а не несут окислитель, как ракета. Теоретически это должно обеспечить лучший удельный импульс, чем ракетные двигатели.
Воздушно-реактивные двигатели включают:
Двигатель внутреннего сгорания
Реактивный двигатель
ПВРД
ГПВРД
Двигатель диафрагмы
Импульсный детонационный двигатель
Импульсная струя
Двигатель жидкостно-воздушного цикла/SABRE
Воздействие на окружающую среду
Эксплуатация двигателей обычно отрицательно влияет на качество воздуха и уровень окружающего шума. Хотя выхлоп содержит в основном безвредный азот, водяной пар и углекислый газ; нежелательные газы, такие как окись углерода, углеводороды и оксиды азота, составляют лишь небольшую часть выхлопных газов двигателя. Что касается уровней звука, то работа двигателя оказывает наибольшее влияние на мобильные источники, такие как автомобили и грузовики. Шум двигателя является особенно значительным компонентом шума от мобильных источников для транспортных средств, работающих на более низких скоростях, где аэродинамический шум и шум шин менее значимы. ^[6]
См. также
Станок
Двигатель
Турбина
Тепловая машина
Паровой двигатель
Двигатель внутреннего сгорания
Ракета
Примечания
↑ Майя Шацмиллер, Труд в средневековом исламском мире (Нью-Йорк: EJ Brill, 1994, ISBN 98968).
↑ ^2.0 ^2.1 Адам Роберт Лукас, «Промышленное измельчение в древнем и средневековом мире: обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 (1): 1–30.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Передача исламских технологий на Запад, Часть II: Передача исламской инженерии. Проверено 23 июля 2008 г.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Система кривошип-шатун в машине с непрерывным вращением. Проверено 23 июля 2008 г.
↑ Ахмад Ю. Хассан, Таки ад-Дин и арабское машиностроение (Институт истории арабских наук, Университет Алеппо, 1976).
↑ К. Майкл Хоган, Анализ дорожного шума, Journal of Water, Air, and Soil Pollution 2 (3): 387-392. Проверено 23 июля 2008 г.
Ссылки
Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов
Gunston, Bill. Разработка реактивных и турбинных авиационных двигателей, , 4-е изд. Спаркфорд, Великобритания: паб Haynes, 2006. ISBN 978-1852606183.
Кирби, Ричард С. и др. Инженерное дело в истории. Нью-Йорк: Dover Publications, 19.90. ISBN 0486264122.
Ландельс, Дж.Г. Инженерное дело в Древнем мире . Беркли, Калифорния: University of California Press, 1981. ISBN 0520041275.
Ламли, Джон Л. Двигатели: введение. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 1999. ISBN 0521644895.
Склейтер, Нил и Николас П. Хиронис. Справочник по механизмам и механическим устройствам. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2007. ISBN 0071467610.
Стоун, Ричард. Введение в двигатели внутреннего сгорания, 3-е изд. Уоррендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров, 1999. ISBN 0768004950 .
Внешние ссылки
Все ссылки получены 6 сентября 2017 г.
Как работают автомобильные двигатели. Как это работает.
Кредиты
Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на New World Encyclopedia участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа.