Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Типы двигателей

Типы двигателей

Первичные двигатели

Описание и классификация

Суть первичных сводится к тому, что необходимая энергия вырабатывается из природных источников, которые поставляются в специальное устройство, где и происходит преобразование, а, точнее, в большинстве случаев, сжигание.

Дополнительная информация! Как ясно из определения, природными источниками могут быть самые разные ресурсы, в том числе ветер, вода и пар, а также топливо.

Двигатели Стирлинга

Приблизительно через 30 лет после того, как Уайт усовершенствовал свой паровой механизм, шотландец Стирлинг разработал иную конструкцию, которая в принципе являлась устройством внешнего сгорания. Её принцип заключался в том, что нагревание и охлаждение рабочих объёмов элемента происходит в отдельных камерах. Осуществляется этот процесс через стенку, поэтому такая изолированность позволяет работать независимо от природы нагревателя и охладителя. А это, в свою очередь, способствует, чтобы использовать такие механизмы внешнего сгорания, разработанные Стирлингом в самых разных условиях эксплуатации. В том числе и в космосе.

Важно! Несмотря на то что КПД такой конструкции должен быть значительно выше, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, в реальности не удалось добиться такого эффекта. Сейчас стирлинги имеют ровно такой же уровень КПД, как и механизмы внутреннего сгорания.

Паровая турбина

Паровые турбины по своим конструктивным особенностям представляют собой крыльчатку, то есть колесо с крольчатами лопастями, которые вращаются под воздействием какой-либо среды. Несмотря на то что прототипы таких движущих элементов были предложены ещё в ранний период развития человечества, найти отражение в различных машинах и механизмах они смогли только в середине XIX века. Дело в том, что только в этот период стали интенсивно развиваться различные конструкционные материалы, которые позволили реализовать данный тип. Ведь далеко не каждый материал мог вынести интенсивную скорость вращения до нескольких тысяч оборотов в минуту.

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания, а точнее, его первый прототип был предложен ещё Гюйгенсом в далёком XVII веке. Тогда, в качестве активизирующей силы предлагалось использовать порох. Но попытки так и остались лишь разработками. Первый, основанный на внутреннем сгорании возник в 1860 году. Его автором стал Ленуар, который в качестве топлива использовал газ.

Далее разработка продолжила совершенствоваться и через несколько десятилетий в Германии был предложен усовершенствованный четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания.

Интересно! Только в начале XX века он приобретает тот вид и конструкцию, которые взяты за основу в современных двигателях.

Паровые машины

В середине XVII века появились первые прототипы паровых машин. Они на протяжении 100 лет усовершенствовались и видоизменялись. И только когда к концу XVIII века Джеймс Уайт создал более совершённый прототип, он получил название универсального парового. Именно его изобретением является поршень двойного хода, центробежный предохранитель, а также автоматическая коробка с клапанным принципом работы, устранившие монотонную тяжёлую работу оператора, который должен был постоянно переключает рычаги для подачи воды и пара.

Плавность работы на машине Уайта обеспечивал кривошипно-шатунный механизм. Таким образом, английский механик внёс достаточно большой вклад в развитие паровых конструкций. Его полная конструкция, а также отдельные элементы в дальнейшем входили во все паровые машины.

Вторичные двигатели

Описание и классификация

К вторичному типу относятся такие, основным рабочим элементом которого является не привычный бензин или дизельное топливо, а элементы приводятся в движение при помощи электричества или сжатого воздуха.

Электродвигатели

Первый электрический появился в середине XIX века, а точнее, в 1834 году Борис Якоби предложил первую работоспособную конструкцию, которая приводилась в движение от электрических импульсов. Впоследствии его наработки были усовершенствованы талантливым сербским студентом, о котором потом услышал весь мир. Это был великий Тесла, предложивший миру принцип работы основанный на двухфазном токе.

Но и его наработки не остались на месте. Русский учёные Доливо-Добровольский пошёл ещё дальше и предложил не двухфазный принцип работы, а трёхступенчатый асинхронный прибор, который работал по трёхфазному режиму. На данный момент именно такой принцип положен в основу большинства электрических машин.

Пневмодвигатели и гидромашины

Эти два типа соответственно работают от сжатого воздуха или воды, подаваемой под давлением. Сегодня такие конструкции достаточно интенсивно применяются в самых различных механизмах и устройствах.

Дополнительная информация! Отличительная особенность такого способа функционирования двигателя заключается в его полной экологичности, так как отсутствуют различного рода выбросы.

По источнику энергии

Описание и классификация

В зависимости от этого источника энергии, который может быть использован в механизме, различают:

  • Работающие от двухфазного и трёхфазного электричества.
  • Работающие от электростатического поля.
  • Функционирующее от ядерной реакции.
  • Использующие результат химической реакции.
  • Лежащие в основе действия гравитационного поля.
  • Функционирующие на основе действия гидравлики или пневматики.
  • Задействующие непривычную энергию лазера.
Читать еще:  Эфиры для быстрого запуска двигателя

По типам движения

Описание и классификация

В зависимости от того, какое движение совершает механизм, различают:

  • Поступательное.
  • Вращательное.
  • Возвратно-поступательное.
  • Лежащее в основе движения гидроструи.
  • Другие типы.

По устройству

Описание и классификация

В зависимости от того, как устроена внутренняя система двигателя, могут быть выделены:

  • Конструкции с поршнями.
  • Стирлинги.
  • Паровые турбины или стандартные двигатели.

Реактивные двигатели

Реактивные работают по принципу выброса струи воды в сторону, противоположную движению. Именно за счёт переносимой энергии обеспечивается передвижение механизма.

Ракетные двигатели

Ракетные двигатели могут работать совершенно на разном топливе, включая ядерное, твёрдое, жидкостное и даже электрическое.

По применению

Описание и классификация

Эти механизмы различаются также по применению. Они могут приводить в движение не только транспортные средства, но и различные механизмы и устройства. На сегодня существует несколько основных видов двигателей. Каждый из них призван работать на основе того или иного вида топлива и по своему принципу.

Инжекторный

Принцип действия в инжекторном двигателе заключается в следующем — топливо подаётся при помощи мелкодисперсного расписывания в полую камеру сгорания. Благодаря такому способу подачи получается существенно сэкономить расход топлива, а также уменьшить количество выхлопных газов при движении транспортного средства.

Инжекторные двигатели подразделяются:

  • Электрические – количество подаваемого топлива регулируются специальной электрической системой. Благодаря чему дозировка рассчитана настолько верно, что это позволяет существенно уменьшить количество выхлопных газов, а также максимально полно и эффективно использовать топливо.
  • Механические – система регулировки интенсивности впрыска организуется при помощи специальных рычагов.

Карбюраторный

Карбюраторный тип двигателя считается устаревшим. Его основной способ функционирования заключается в том, что топливо подаётся в специальную камеру (инжектор) где происходит его смешение с воздухом, и только потом данная смесь поступает на цилиндры двигателя, где происходит поджиг при помощи искры.

Дизельный

Сразу стоит отметить, что данный тип двигателя имеет следующие преимущества:

  • Больший коэффициент полезного действия.
  • Меньший расход топлива.
  • Незначительный выброс вредных веществ в окружающую атмосферу.

Принцип действия заключается в том, что дизель самовоспламеняется, когда он существенно сжимается под напором втягивающегося воздуха. Прямой и обратный ход поршня вызывают сначала воспламеняющийся дизель, а потом отработанные газы.

Гибридный

Этот тип является комбинированным. Его работа частично происходит под воздействием электричества, вырабатываемого аккумуляторной батареей. Частично транспорт или машина перемещается за счёт сжигания топлива.

Важно! Если говорить о преимуществах такого типа, то они несомненны – это тихоходность, уменьшенный расход топлива, высокий уровень экологичности.

Развитие отрасли позволяет сейчас всё больше и быстрее развиваться самым разным механизмам. Сегодня, благодаря движению за экологию, всё больше находят применение исключительно те типы, которые работают от электричества или функционирующие на водороде.

Паровые автомобили, обгоняющие самолеты: история

Несмотря на архаичность конструкции, повозка развила приличную скорость, о чем свидетельствует конец первого в истории заезда: водитель не справился с управлением и врезался в стенку. Спустя сто лет паровые автомобили вовсю носились по городским улицам, развивая приличные даже по сегодняшним меркам скорости.

В январе 1906 года Фред Мариотт на паровичке с удивительно скромным названием «Ракета», построенном компанией «Братья Стенлей», впервые в мире преодолел 200-километровую отметку, развив скорость в 205,4 км/ч. «Ракета» обгоняла не только любой автомобиль того времени, но и даже самолет. В следующем году прославленный гонщик разбился — опять же на паровом автомобиле. Как показало расследование, на скорости 240 км/ч. Напомним, шел 1907 год. К началу XX века по дорогам колесили уже десятки тысяч паровых автомобилей, в основном грузовиков. От бензиновых собратьев они отличались чрезвычайной долговечностью и надежностью и могли работать на всем, что горит, — угле, дровах, соломе. У этих машин была небольшая скорость (до 50 км/ч), они брали на борт сотни литров воды и выпускали пар в атмосферу.

В Европе паровые автомобили продержались до начала Второй мировой войны и еще в 50-е годы серийно выпускались в Бразилии. Однако были у замечательных машин и серьезные недостатки: после твердого топлива остается много золы и шлака, в его дымесодержится копоть и сера, что абсолютно неприемлемо для городских улиц. Но даже не копоть поставила крест на таких автомобилях. Дело в том, что растопка котла на твердом топливе длилась около двух часов. Поэтому их старались не гасить вовсе — на ночь котел подключали к зданию, нуждавшемуся в тепле, а утром через 10−15 минут автомобиль был готов отправиться в путь. Аналогично использовались железнодорожные паровозы — для отопления небольших поселков.

Читать еще:  Двигатель 4zz плохо заводится

Автомобиль на спирте

Альтернативой стал паровой автомобиль на жидком топливе: бензине, керосине и спирте. Казалось бы, зачем применять паровой котел, если жидкое топливо прекрасно горит и в двигателе внутреннего сгорания (ДВС)?

Но инженеры того времени рассуждали иначе. Многим из них казалось, что ДВС для транспорта не пригоден: его нельзя запустить, не размыкая трансмиссию, достаточно его притормозить, и он глохнет. ДВС не развивает достаточную тягу во всем диапазоне скоростей, и его приходится дополнять коробкой передач. А теперь посмотрите на паровую машину. Она обладает способностью автоматически приспосабливаться к дорожным условиям. Если сопротивление движению возрастает, она замедляет вращение и увеличивает крутящий момент. Если же сопротивление движению уменьшается, она вращается все быстрее и быстрее.

Вспомним паровоз. Поршень его паровой машины соединялся шатуном непосредственно с колесами. Сцепления и коробки передач не было и в помине. Простой подачей пара в цилиндр паровозы трогали с места тысячетонные составы, постепенно увеличивая их скорость, иной раз километров под двести. И все это делал без каких-либо промежуточных элементов простейший (если сравнивать с ДВС) двигатель.

Поэтому инженеры предпочитали изготовить легкий компактный парогенератор и обойтись лишь одной только паровой машиной, не прибегая к коробке передач и сцеплению.

Первые паровые автомобили на жидком топливе начинали движение уже через 23 минуты. Они выпускали пар в атмосферу, и им требовалось около 30 л бензина и более 70 л воды на 100 км пути. Именно такой двигатель стоял на чемпионской «Ракете».

Автомобиль для миллионеров

В 1935 году на Московском автозаводе им. Сталина (ныне ЗИЛ) появился легковой автомобиль высшего класса с кузовом из красного дерева на шасси «Паккард» из хромоникелевой стали. Этот автомобиль, сделанный американской фирмой «Беслер» по лицензии компании «Добль» в 1924 году, был паровым. Под его капотом размещались парогенератор и два (один за другим) радиатора. На заднем мосту стояла небольшая паровая машина, выполненная в едином блоке с дифференциалом. Сцепления, коробки передач и карданного вала на автомобиле не было. Управление двигателем осуществлялось педалью подачи пара. Изредка приходилось изменять отсечку — фазу прекращения впуска пара в цилиндр. Обычный поворот ключа зажигания — и через 45 секунд автомобиль трогается с места. Еще пара минут — и он готов начать разгон до скорости 150 км/ч с ускорением 2,7 м/с 2 .

Паровая звезда

В этом двигателе все предельно просто и предельно же эффективно, он- воплощенное совершенство и, судя по всему, достойный конкурент ДВС.

Простота эта, разумеется, относительная, но тем не менее при просмотре ролика так и крутится мысль: неужели подобное чудо не могло быть создано еще во времена королевы Виктории! А может быть, что то и существовало уже тогда, опередив паровую «звезду» самолета братьев Беслер на многие и многие годы… сколько талантливых изобретателей и самых совершенных конструкций кануло безвестно в Лету!
Кстати, в 1936 году в СССР был построен прототип шести цилиндрового звездообразного парового двигателя. Но работы свернули, посчитав паровые машины «прошлым веком».

Диаметр шестицилиндровой звезды 600мм. Диаметр цилиндра 80мм. Ход поршня 72мм. Число оборотов 1800 в минуту. Толщина стенок цилиндра 2,5мм. Двигатель рассчитан на давление пара 60 ат при температуре перегрева 380 градусов. Общий вес двигателя 90 кг или 0,9 кг на 1 л.с. Для сравнения двигатель М-22 стоящий на И-5 при мощности 435 л.с. (при 1575 оборотах/минуту) имел массу 330 кг, то есть, паровой двигатель не сильно уступал М-22 удельной мощности в расчете на массу. Но, в отличие от М-22 и других двигателей внутреннего сгорания при наборе высота мощность не терял. В принципе, весьма любопытная конструкция могла получится, так как уже опытный образец был довольно неплох. Особенно для малых самолетов. Например, на том же У-2 стоял М-11 дающий 110 л.с. при 1650 оборотах/минуту при массе 165 кг. Но указанный паровой двигатель, в отличие от М-11 был практически бесшумен.
Материалы и изображения частично заимствованы с сайта forum.amahrov.ru/viewtopic.php?id=7263&p=11

  • nevis
  • 21 октября 2013, 01:36 4
    0 0 0

32 комментария

Общий вес двигателя 90 кг или 0,9 кг на 1 л.с.

  • AleksSi
  • 21 октября 2013, 11:13
  • +2

  • nevis
  • 21 октября 2013, 19:26

  • leatherworks
  • 21 октября 2013, 11:53
  • +2

  • nevis
  • 21 октября 2013, 19:28

  • Dmitry123
  • 21 октября 2013, 13:05
  • +1

  • AleksSi
  • 21 октября 2013, 15:35

  • nevis
  • 21 октября 2013, 21:17

  • Iridium
  • 21 октября 2013, 19:20

Ну, не любое, а то же самое, что и ДВС. Т.е. топливо с максимальным тепловыделением при сгорании. Дровами и углём топить не будете, это же не паровоз.

Современные паровые двигатели

Современный мир заставляет многих изобретателей снова возвращаться к идее применения паровой установки в средствах, предназначенных для перемещения. В машинах есть возможность использовать несколько вариантов силовых агрегатов, работающих на пару.

Содержание:

Поршневой мотор

Современные паровые двигатели можно распределить на несколько групп:

  • с парогенераторным устройством прямоточного типа и обогревом факелом;
  • с образованием пара внутри цилиндров при факельном подогреве;
  • с аккумуляторными батареями теплового типа;
  • комбинированного вида.

Конструктивно установка включает в себя:

  • пусковое устройство;
  • силовой блок двухцилиндровый;
  • парогенератор в специальном контейнере, снабженный змеевиком.

Принцип работы

Процесс происходит следующим образом. После включения зажигания начинает поступать питание от аккумуляторной электробатареи трех двигателей. От первого в работу приводится воздуходувка, прокачивающая воздушные массы по радиатору и передающая их по воздушным каналам в смесительное устройство с горелкой.

Одновременно с этим очередной электромотор активирует насос перекачки топлива, подающий конденсатные массы из бачка по змеевидному устройству подогревательного элемента в корпусную часть отделителя воды и подогреватель, находящийся в экономайзере, в паровой генератор.
До начала запуска пару нет возможности пройти к цилиндрам, так как путь ему перекрывают клапан дросселя или золотник, которые приводятся в управление кулисной механикой. Поворачивая ручки в сторону, необходимую для передвижения, и приоткрывая клапан, механик приводит в работу паровой механизм.
Отработанные пары по единому коллектору поступают на распределительный кран, в котором разделяются на пару неодинаковых долей. Меньшая по объему часть попадает в сопло смесительной горелки, перемешивается с воздушной массой, воспламеняется от свечи. Появившееся пламя начинает подогревать контейнер. После этого продукт сгорания переходит в водоотделитель, происходит конденсирование влаги, стекающей в специальный бак для воды. Оставшийся газ уходит наружу.


Вторая часть пара, большая по объему, по крану-распределителю переходит в турбину, приводящую во вращение роторное устройство электрического генератора. Далее пары проходят в сопловую часть конденсатора, потом – в радиатор, в котором охлаждаются, передавая тепловую энергию воздуху, и попадают в водяную емкость.

Правила эксплуатации автомобилей с паровым двигателем

Паровая установка может напрямую соединяться с приводным устройством трансмиссии машины, и с началом ее работы машина приходит в движение. Но с целью повышения кпд специалисты рекомендуют использовать механику сцепления. Это удобно при буксировочных работах и разных проверочных действиях.


В процессе движения механик, учитывая обстановку, может изменить скорость, манипулируя мощностью парового поршня. Это можно выполнить, дросселируя пар клапаном, или изменять подачу пара кулисным устройством. На практике лучше использовать первый вариант, так как действия напоминают работу педалью газа, но более экономичный способ – задействование кулисного механизма.

Для непродолжительных остановок водитель притормаживает и кулисой останавливает работу агрегата. Для длительной стоянки отключается электрическая схема, обесточивающая воздуходувку и топливный насос.

Преимущества машины

Аппарат отличается способностью работать практически без ограничений, возможны перегрузки, имеется большой диапазон регулировки мощностных показателей. Следует добавить, что во время любой остановки паровой двигатель перестает работать, чего нельзя сказать про мотор.

В конструкции нет необходимости устанавливать коробку переключения скоростей, страртерное устройство, фильтр для очистки воздуха, карбюратор, турбонаддув. Кроме этого, система зажигания в упрощенном варианте, свеча только одна.

В завершении можно добавить, что производство таких машин и их эксплуатация будут обходиться дешевле, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания, так как топливо будет недорогим, материалы, применяемые в производстве – самыми дешевыми.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector