Машины-монстры: GE90-115B — самый большой и самый мощный в мире авиационный реактивный двигатель » DailyTechInfo
Когда самолет Флайер-1, созданный братьями Райт, в 1903 году впервые поднялся в воздух, его приводил в действие четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, мощностью всего в 12 лошадиных сил. В то время Орвил и Уилбур Райт еще даже не могли предположить, что благодаря их усилиями, положившим начало развитию моторной авиации, уже через 110 лет самолеты будут подниматься в воздух с помощью огромных реактивных двигателей, мощность которых превышает мощность двигателя Титаника сложенную с мощностью двигателей первых космических ракет. И к таким двигателям можно отнести двигатели серии GE90 производства компании GE Aviation, которые предназначены для использования в больших авиалайнерах компании Boeing 777-й серии.
Технологии, которые легли в основу создания двигателей серии GE90, были созданы на основе технологий, разработанных в 1970-е года в рамках программы НАСА Energy Efficient Engine. Первые двигатели GE90 дебютировали в 1995 году, подняв в воздух 777-е авиалайнеры компании British Airway. Первые три модели двигателей из серии GE90 обеспечивали тягу от 33.5 тонн (74 000 lbf) до 52 тонн (115 000 lbf). С того момента времени специалисты компании GE Aviation провели ряд улучшений конструкции двигателей и современные варианты, двигатели моделей GE90-110B1 и GE90-115B могут обеспечить тягу более 57 тонн (125 000 lbf). Эти два огромных реактивных двигателя предназначены исключительно для последних и самых больших моделей авиалайнеров Boeing 777 — 777-200LR, 777-300ER и 777-200F.
Самым большим по габаритным размерам является двигатель GE90-115B. Его длина составляет 5.5 метров, ширина — 3.4 метра, а диаметр турбины — 3.25 метра при общем весе двигателя 8282 килограмма. Несмотря на такие габариты и вес, GE90-115B является самым эффективным на сегодняшний день двигателем с точки зрения отношения мощности к количеству потребляемого топлива. Высокая эффективность была получена за счет использования 10-ступенчатого воздушного компрессора, за счет которого турбокомпрессор турбины двигателя позволяет сжать воздушно-топливную смесь до соотношения 23:1.
Конструкция двигателя GE90-115B столь же впечатляюща, как и его технические характеристики. Основным материалом, использованным в двигателе, является матричный композиционный материал, который без разрушения и деформации выдерживает более высокие температуры горения топлива, чем в других двигателях. Высокотемпературное сгорание топлива позволило добиться 10-процентной экономии топлива еще в ранних моделях двигателей, а в более современных моделях этот показатель еще выше.
В дополнение ко всему вышесказанному можно отметить, что с 2002 года двигатель GE90-115B является самым мощным авиационным реактивным двигателем на сегодняшний день, согласно Книге мировых рекордов Гиннеса. Но это не единственный мировой рекорд, который был установлен при помощи двигателя GE90-115B. Самый долгий непрерывный коммерческий перелет, длительностью 22 часа и 42 минуты из Гонконга в Лондон в 1995 году был осуществлен благодаря двигателям GE90-115B. За это время самолет пересек Тихий океан, Североамериканский континент, Атлантический океан и совершил посадку в аэропорту Хитроу.
Машины-монстры — все о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними.
Машины-монстры: GE9X — самый большой в мире реактивный двигатель
Машины-монстры: GE 9HA — самая мощная и самая эффективная энергетическая газовая турбина на сегодняшний день
Машины-монстры: MT30 — самый большой и мощный турбинный двигатель для морских судов
Машины-монстры: Trent XWB — самый эффективный на сегодняшний день авиационный двигатель
Машины-монстры: самый большой в мире дизельный двигатель.
Добавить свое объявление Загрузка…
Самые большие авиационные ТРД : GE90-115B и GE9X (США. 2000 / 2016 год).
Когда самолет Флайер-1, созданный братьями Райт, в 1903 году впервые поднялся в воздух, его приводил в действие четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, мощностью всего в 12 лошадиных сил. В то время Орвил и Уилбур Райт еще даже не могли предположить, что благодаря их усилиями, положившим начало развитию моторной авиации, уже через 110 лет самолеты будут подниматься в воздух с помощью огромных реактивных двигателей. И к таким двигателям можно отнести двигатели серии GE90 производства компании GE Aviation, которые предназначены для использования в больших авиалайнерах компании Boeing 777-й серии …
Технологии, которые легли в основу создания двигателей серии GE90, были созданы на основе технологий, разработанных в 1970-е года в рамках программы НАСА Energy Efficient Engine. Первые двигатели GE90 дебютировали в 1995 году, подняв в воздух 777-е авиалайнеры компании British Airway. Первые три модели двигателей из серии GE90 обеспечивали тягу от 33.5 тонн (74 000 lbf) до 52 тонн (115 000 lbf). С того момента времени специалисты компании GE Aviation провели ряд улучшений конструкции двигателей и современные варианты, двигатели моделей GE90-110B1 и GE90-115B могут обеспечить тягу более 57 тонн (125 000 lbf). Эти два огромных реактивных двигателя предназначены исключительно для последних и самых больших моделей авиалайнеров Boeing 777 — 777-200LR, 777-300ER и 777-200F.
Самым большим по габаритным размерам является двигатель GE90-115B. Его длина составляет 5.5 метров, ширина — 3.4 метра, а диаметр турбины — 3.25 метра при общем весе двигателя 8282 килограмма. Несмотря на такие габариты и вес, GE90-115B является самым эффективным на сегодняшний день двигателем с точки зрения отношения мощности к количеству потребляемого топлива. Высокая эффективность была получена за счет использования 10-ступенчатого воздушного компрессора, за счет которого турбокомпрессор турбины двигателя позволяет сжать воздушно-топливную смесь до соотношения 23:1.
Конструкция двигателя GE90-115B столь же впечатляюща, как и его технические характеристики. Основным материалом, использованным в двигателе, является матричный композиционный материал, который без разрушения и деформации выдерживает более высокие температуры горения топлива, чем в других двигателях. Высокотемпературное сгорание топлива позволило добиться 10-процентной экономии топлива еще в ранних моделях двигателей, а в более современных моделях этот показатель еще выше.
В дополнение ко всему вышесказанному можно отметить, что с 2002 года двигатель GE90-115B является самым мощным авиационным реактивным двигателем на сегодняшний день, согласно Книге мировых рекордов Гиннеса. Но это не единственный мировой рекорд, который был установлен при помощи двигателя GE90-115B. Самый долгий непрерывный коммерческий перелет, длительностью 22 часа и 42 минуты из Гонконга в Лондон в 1995 году был осуществлен благодаря двигателям GE90-115B. За это время самолет пересек Тихий океан, Североамериканский континент, Атлантический океан и совершил посадку в аэропорту Хитроу.
Источник — https://www.dailytechinfo.org/. 29 апреля 2013 года.
Небезызвестная американская компания General Electric закончила сборку и приступила к программе испытаний нового реактивного двигателя GE9X. Этот двигатель, установленный сейчас в промежутке между двумя железобетонными сооружениями на испытательном полигоне неподалеку Пиблса, Огайо. Он является первым опытным образцом и, одновременно, самым большим реактивным двигателем в мире на сегодняшний день. Диаметр лопастей двигателя GE9X равен 3.5 метрам, размеры входного возуховода составляют 5.5 метров на 3.7 метра и он способен вырабатывать 45.36 тонны (100 000 фунтов) реактивной тяги.
Новый двигатель-рекордсмен был разработан для того, чтобы поднимать в небо самолеты-авиалайнеры серии Boeing 777X, способные перевозить более 400 пассажиров за раз и которые должны поступить в эксплуатацию в 2020 году. Компания Boeing уже получила заказы на новые 777X-е от ведущих мировых авиаперевозчиков, среди которых такие известные компании, как Emirates, Lufthansa и Qatar Airways. Благодаря этому портфель заказов компании General Electric на двигатели GE9X, стоимость каждого из которых равна 29 миллионам долларов, насчитывает уже 700 таких двигателей. В конструкции двигателя GE9X использовано множество деталей и узлов, изготовленных из легковесных и термоустойчивых композитных керамических материалов (ceramic matrix composites, CMC).
Эти материалы способны выдерживать температуры до 1400 градусов Цельсия и это позволило значительно поднять температуру в камере сгорания двигателя. «Чем большую температуру можно получить в недрах двигателя, тем большую эффективность он демонстрирует» — рассказывает Рик Кеннеди (Rick Kennedy), представитель компании GE Aviation, — «При более высокой температуре происходит более полное сгорание топлива, оно меньше расходуется и уменьшаются выбросы вредных веществ в окружающую среду».
Большое значение при изготовлении некоторых узлов двигателя GE9X сыграли современные технологии трехмерной печати. При их помощи были созданы некоторые детали, включая инжекторы топлива, столь сложной формы, которую невозможно получить путем традиционной механической обработки. «Сложнейшая конфигурация топливных каналов — это тщательно охраняемая нами коммерческая тайна» — рассказывает Рик Кеннеди, — «Благодаря этим каналам топливо распределяется и распыляется в камере сгорания наиболее равномерным способом». Следует отметить, что недавние испытания являются первым разом, когда двигатель GE9X был запущен в его полностью собранном виде. А разработка этого двигателя, сопровождавшаяся стендовыми испытаниями отдельных узлов, производилась в течение нескольких последних лет.
И в заключении следует отметить, что несмотря на то, что двигатель GE9X носит титул самого большого в мире реактивного двигателя, он не является рекордсменом по силе создаваемой им реактивной тяги. Абсолютным рекордсменом по этому показателю является двигатель предыдущего поколения GE90-115B, способный развивать тягу в 57. 833 тонны (127 500 фунтов).
Источник — https://dailytechinfo.org/. 20 апреля 2016 года.
Семейство двигателей
GE90 | GE Aerospace
Двигатель
Выпущенный в 1990 году двигатель GE90 стал первым двигателем GE Aerospace в классе тяги 100 000 фунтов и стал самым технологически совершенным коммерческим турбовентиляторным двигателем за 25 лет.
Установленный на двухмоторном самолете Boeing 777 двигатель GE90 сочетает в себе рекордную тягу и высокую надежность с низким уровнем шума, выбросов и расхода топлива, что делает его культовым реактивным двигателем, признанным во всем мире благодаря своим размерам и инновациям.
Новаторские разработки
Первые лопасти вентилятора из композитного материала
Лопасти вентилятора из композитного материала
Коммерческий двигатель с лопастями вентилятора из композитных материалов, обеспечивающими двойную прочность при весе, в три раза превышающем вес традиционных титановых лопастей вентилятора. на широкофюзеляжных двигателях GE
Первым достиг тяги 127 тыс. фунтов
Мировой рекорд тяги
X при 134 300 фунтах во время сертификационных испытаний)
Первая сердцевина без ППП
Сердцевина без ППП
В двигатель встроены открывающиеся внутрь регулируемые выпускные клапаны для защиты от ППП (посторонних предметов)
Первая дополнительная часть 900
Присадка
Двигатель получил одобрение FAA для датчика компрессора, изготовленного присадкой
Представляем двигатель GE Aerospace GE90
Созревание во всей красе
GE продолжала вкладывать средства и улучшать двигатель. Инженеры GE усовершенствовали компрессор двигателя GE90-115B, камеру сгорания и компоненты турбины высокого и низкого давления, чтобы уменьшить вес, повысить эффективность использования топлива и увеличить срок службы.
Уменьшение расхода топлива на 3,6 % по сравнению с начальной спецификацией запуска
60-процентное увеличение времени полета на крыле
Уровень надежности мирового класса 99,98 %
Обслуживание в любом месте, где вам нужен уход
С более чем 2800 двигателей GE90, поставленных по всему миру, GE и ее глобальная сеть поставщиков услуг по техническому обслуживанию, ремонту и капитальному ремонту (ТОиР) находятся в любом месте, где наши клиенты нуждаются в поддержке. Благодаря набору услуг двигателя TrueChoice от GE операторы GE90 получают доступ к вариантам ТОиР, которые могут оптимизировать двигатель в соответствии с желаемым жизненным циклом с целевыми объемами работ, оптимизируя использование оборудования и сводя к минимуму стоимость владения.
ГЭ90-94B Двигатель
Рассчитан на 94 000 фунтов. тяги двигатель GE90-94B основывается на проверенном успехе ранних моделей двигателей GE90 для самолетов Boeing 777-200 и 777-300.
Двигатель GE90-115B
После выбора Boeing для разработки двигателя от 110 000 до 115 000 фунтов. тяги компания GE поставила двигатель GE90-115B, который теперь используется в дальнемагистральных самолетах Boeing 777-200LR, 777-300ER и 777 Freighter.
Сравнение моделей двигателей GE90
Стадии вентилятора/компрессора
1/3/10
Турбина с низким давлением/турбина с высоким давлением
Максимальный диаметр (дюймы)
Длина (дюймы)
Макс. Мощность на уровне моря
93,7009
Макс. 115 300
Коэффициент общего давления при максимальной мощности
110B/-115B — MTU Aero Engines
ГЭ90-110Б/-115Б
GE90 Growth — один из самых больших и мощных двигателей в мире. GE90 Версии Growth GE90-110B и -115B являются эксклюзивными двигателями для последних дополнений Boeing к семейству самолетов 777: 777-200 LR (Long Range), -300 ER (Extended Range) и -200F (Freighter). GE90 Growth одобрен в категории тяги до 115 000 фунтов силы.
MTU Maintenance Hannover является одним из первых в мире поставщиков услуг по техническому обслуживанию, получивших лицензию на ремонт и капитальный ремонт GE90 Growth. MTU уже более 10 лет предоставляет комплексные услуги MRO, On-Wing, On-Site и AOG.
Обзор возможностей обслуживания
Индивидуальные пакеты услуг, ориентированные на клиента; индивидуальные решения по ремонту
Ремонт, техническое обслуживание и капитальный ремонт
Руководство MTU по обслуживанию в цеху с приложениями для конкретных клиентов в качестве основы для ориентированного на клиента и оптимизированного профиля полета
Разработка и внедрение инновационных высокотехнологичных процессов ремонта
Комплексное поддержка крыла и на месте
Поддержка AOG
Гибкий мониторинг тенденций высокопроизводительных двигателей
Экспертная инженерная поддержка
Аренда двигателей
Компетенции МТУ
Техническое обслуживание в MTU Техническое обслуживание в Ганновере, а также сервисное обслуживание на месте
Год начала ТО: 2010 Объем работ: ТО двигателя Посещений мастерских: > 100 (2021)
Оппозитный двигатель — вид двигателей, до которого нельзя было не додуматься в процессе развития автомобилестроения. Все началось с желания сэкономить побольше пространства под капотом автомобиля. Но, обо всем по порядку. Для начала думаю стоит упомянуть, что типов оппозитных двигателей несколько — двигатели типа боксер (субару), в которых поршня в противоположных цилиндрах двигаются равно-удаленно, то есть, если один поршень находится в верхней мертвой точке, то противоположный ему, будет находится в нижней мертвой точке.
Оппозитные двигатели с устройством OPOC — были забыты но, сейчас снова начинается их разработка и усовершенствование благодаря нехилым бабло-вливаниям Билла Гейтса. OPOC имеет весьма усложненное устройство, в нем используется один коленвал, но при этом в каждом цилиндре работают по два поршня, двигаясь на встречу друг другу, о этом типе оппозитников напишу позже.
Советский оппозитник 5ТДФ устроен совсем по другому и имеет определенно отличающийся от боксера или OPOC принцип работы. В оппозитном двигателе 5ТДФ, поршня работают попарно в одном цилиндре, и двигаются навстречу друг другу. В момент достижения верхней мертвой точки обоих поршней, расстояние оставшееся между ними является камерой сгорания, в которую допустим у дизелей происходил непосредственный впрыск топлива, а у бензиновых оппозитников топливо как и положено подавалось через карбюратор. Так же стоит отметить что оппозитный двигатель 5ТДФ двухтактный, а не четырех, как у Subaru и Porshe, и газообмен происходит у него как у двухтактного двигателя. Имеет два коленвала, расположенные в тех местах, где у субаровского мотора головки. 5ТДФ — это много-топливный оппозитный дизель. Многотопливным он был потому, что мог работать как на солярке, так и на бензине, керосине, и даже мазуте, правда не долго. Все это благодаря его конструкции, которая предопределяла большую степень сжатия в цилидрах. Так же на 5ТДФ стоял принудительный турбонаддув, который значительно повышал мощность двигателя. После завершения производства танков Т-64, от оппозитника 5ТДФ отказались в пользу более современного его аналога, а в дальнейшем оппозитные двигателя были совсем вытеснены из военной промышленности V-образными моторами. Также очень широкое распространение получили оппозитные двигатели в производстве мотоциклов.
Нынешние оппозитники заметно эволюционировали по сравнению с их ранними моделями и до сих пор улучшаются и модернизируются, особенно благодаря иженерам Fuji Heavy Indastries Ltd. которые разрабатывают двигатели для субару. Заметными отличиями оппозитника от V-образного двигателя можно считать расположение кривошипов коленвала таких двигателей. Количество цилиндров в «боксерах»(так будет правильней их называть) Subaru колебалось от четырех до двенадцати, но самый оптимальный вариант — шестицилиндровый двигатель такого типа. Благодаря особенностям строения коленвала он имел самый низкий уровень вибрации, которая является одной из проблем четырехцилиндровых «боксеров». Проблему эту пытаются душить, и вроде как уже задушили разработав гидроопоры для двигателя. Ну в общем что ни говори, а самым оптимальным количеством цилиндров в двигателе пока является шестерка,это относится и к оппозитникам,и V-образным и рядным моторам.
Как было сказано выше горизонтальные оппозитники были призваны сэкономить место под капотом, но получилось вместо этого хер пойми что. Такой двигатель конечно короче, но насколько он шире, в два, а то и в три раза. Как мне кажется сэкономить место под капотом или получить дополнительную мощность от такого двигателя можно по минимуму.Что касается дополнительной мощности, то она достигается установкой турбонаддува, твин-турбо, би-турбо, благодаря которому снимается еще 30-40% дополнительной мощности. Также дополнительную мощность придают кованые поршни и Н-образные шатуны, считающиеся деталями для спорт моторов, и довольно часто используемые в современных двигателях Subaru. Расход топлива у Форестера с двухлитровым турбированным оппозитником на коробке автомат около 15-17 литров на 100км, что никак его не красит. Притом такая же Audi A4 все того же 2002 г.в, с рядным турбодвигателем 1.8литра не уступит Форестеру на трассе, но жрет гораздо меньше, 9-12литров на 100км.
Еще один недостаток субаровских оппозитных двигателей, это их страсть к пожиранию моторного масла, просто необходимая потребность, им по ТО положен незначительный расход масла, при этом другие двигателя с таким расходом отправляются прямиком на ремонт. Турбины этих двигателей как и у всех нормальных производителей с годами начинают гнать масло во впускной коллектор, но умные мозги двгателя не дадут ему пойти в разнос, поршневые кольца изнашиваются так же как у всех моторов. Появляется выработка на стенках цилиндров, благо гильзы съёмные, и их можно заменить. Но чтобы провести кап ремонт такого двигателя нужно его разобрать, что в общем то совсем не проблема. Другая проблема найти запчасти, которые стоят далеко не дёшево, и собрать обратно двигатель, причем собрать правильно. А этот процесс обычно доставляет нехилый высер кирпичей даже опытным мотористам, к слову пиздец как неудобно. Неудобно конечно и срать вверх ногами, но ко всему можно привыкнуть, вот и к субаровским двигателям рано или поздно привыкаешь, но геморой во время сборки они доставят в любом случае. Еще по теме: Роторный двигатель
Оппозиты BMW в мотодизайне — Мотобратва
Опубликовано: Joice от
в Концепты
BMW R32 — прадедушка современных оппозитов
Двухцилиндровый оппозитный двигатель, или по-народному просто «боксер» въелся в страницы истории баварских мотопромышленников так, что его уже не вырежешь. И, не смотря на все большее внимание BMW к рядным двигателям, оппозит остается иконой для немцев и периодически всплывает в концептах и разработках, направленных в будущее.
На сегодняшний день, мы знаем, что все мотоциклы BMW с оппозитными двигателями в начале кодового обозначения модели имеют приставку R. Далее идет условный рабочий объем двигателя, а следом тип мотоцикла, как например: дорожные эндуро — это «GS», спортивные «S», нейкиды «R», туристические «RT», а также специальная серия «HP». В результате, такой набор охватывает практически все сегменты рынка. А там, куда оппозит не добрался, встречаются частные поделки, вроде каферейсеров, круизеров, и мотоциклов прочих более редких мастей.
BMW R1200R Special Edition на EICMA 2009 {youtube}G8KRCx35i1Y{/youtube}
Вопрос о том, есть ли место в будущем BMW оппозитному двигателю еще актуален. И тут очень важно обратить взор на текущие разработки, концепты и проекты, которые окутывают эту конструкцию ДВС.
Одним из самых нашумевших концептов на «боксере» стал, конечно же Lo Rider, показанный на EICMA 2008. Еще бы, столь радикального дизайна от по-природе консервативных инженеров BMW не ожидал никто. Байк порадовал находящейся на грани разумного смесью круизерного стиля, позаимствовав некоторые элементы от скрамблеров, вроде Derbi Mulhacen 659, и даже отобрал что-то от уличных бойцов а-ля стритфайтеров.
Главная особенность BMW Lo Rider — это возможность настройки внешности в зависимости от пожеланий владельца. В список изменяемых элементов входят: выхлопная система, которую можно поднимать выше или ниже, двух— или одноместное седло, несколько видов передних фар, топливный бак с алюминиевыми вставками или без них.
Возможно, сий проект инженеры BMW лепили с оглядкой на прошлый концепт двух студентов из Интернациональной Школы Дизайна (Франция) Nicolas Bubar и Yves Dufeutrelle (22), посчитавшие, что концепция «спортбайк + оппозитный двигатель» требует развития. В основе у них лежал тот же 1200-вый боксер и они тоже предлагали возможность гибкой настройки мотоцикла под владельца. Мотоцикл, названный IMME в честь обанкротившегося немецкого производителя мотоциклов и легендарной модели R100 IMME 1948, был создан в виде прототипа и представлен на стенде BMW на моторшоу Intermot Motorcycle Show 2006.
Кастом BMW Le Rider по мотивам концепта Lo Rider (подробнее) »
Более реальней выглядит тюнинг BMW 1150GS, названный его создателем Клаусом Бетлером очень просто: Beutler Boxer. Да, это «всего лишь» тюнинг, зато какой!
Klaus Beutler сделал тюнинг BMW 1150GS »
CANJAMOTO Scorpion — еще один экстремальный тюнинг боксера от Jamaican Motosports из Канады. Образ «чужого» на любителя, но объем проделанных работ все же заставляет уважать создателей мотоцикла.
Тюнинг мотоцикла BMW от Jamaican Motosports (подробнее) »
Мировая премьера R 32 на Берлинской автомобильной выставке вызвала большой интерес. До конца Первой мировой войны на Баварских Моторных Заводах (BMW) строились только двигатели для самолётов, грузовиков и лодок. В 1920 году был создан первый оппозитный двигатель, который использовался многими немецкими производителями мотоциклов. С созданием R 32, BMW удалось ещё до начала производства автомобилей (1928 год) войти в круг фирм, производивших транспортные средства. Вместе с этим начинается и история оппозитных двигателей BMW, которая длится и по сей день вот уже на протяжении более чем 75 лет. Располагая рабочим объёмом 494 см? и мощностью 8,5 л.с., R 32, весивший всего 120 кг, развивал скорость более 90 км/ч. Не в последнюю очередь благодаря своему низкому центру тяжести он при этом неизменно хорошо слушался водителя. Сочетание простоты в обслуживании и высокой надёжности быстро принесло ему добрую славу. До 1926 года было продано более трёх тысяч R 32, каждый из которых стоил 2200 имперских марок — больше, чем модели конкурентов.
Никак не получится пропустить в данном обзоре радикальный The Harrier от шведа Stellan Egeland. Кастом на оппозите заслуженно был удостоен второго места на общеевропейском чемпионате по кастомайзингу European Championship Of Bike Building 2009.
Stellan Egeland: радикальный hi-tech в кастоме The Harrier »
И напоследок еще один концепт на оппозите, добравшийся до сборочного цеха — De Chaves Garage D1200R. Шасси, запатентованное владельцем компании, консольная передняя подвеска сбитый, грозный вид.
De Chaves Garage D1200R. Пусть будет так! »
Грозные футуристичные стритфайтеры на оппозите, это оригинально, но где еще мог бы быть установлен такой мотор? К примеру, в футуристичном супермото, развивающем идеи, заложенные в BMW HP2 Megamoto.
BMW HP2 Megamoto под итальянским соусом от MDM »
Копаясь в архивах Мотокафе можно найти и не такое: Оппозитный двигатель 325 л.с. дабл-турбо на трайке » Реплика футуроцикла из фильма Tron Legacy, вроде бы, тоже с оппозитником »
А вот, к примеру, кое что, о чем мы еще не успели рассказать — концепты от Николя Пети (Nicolas Petit), знакомого нам по трайку Ducati Desmosedici RR. Несколько скрамблеров на оппозите от французского дизайнера:
Из всего этого можно заключить, что оппозитный двигатель остается неотъемлемым атрибутом многих дизайнерских решений, а потому списывать его со счетов слишком рано. И, не смотря на появление от BMW нашумевших рядников S1000RR и 6-цилиндрового Concept 6, мы со своей стороны продолжаем ожидать развития старых и добрых, видавших виды, боксеров.
Назад
Вперед
Двигатели для мотоциклов Boxer — все, что вам нужно знать » BikesMedia.in
30 июня 2016 г.
| Комментарии
Двигатель оппозитного типа (также известный как плоский двухцилиндровый двигатель) обычно имеет горизонтально противоположные поршни. Цилиндры расположены на двух рядах с противоположных сторон, соединенных общим коленчатым валом. Он называется двигателем Boxer, потому что движение поршней двигателя напоминает движение кулаков боксера во время боя. Здесь половина общего количества цилиндров и их поршней лежали по обеим сторонам в конфигурации восток-запад, двигаясь в противоположных направлениях по отношению друг к другу.
Основное преимущество горизонтально-оппозитной компоновки двигателя Boxer, как правило, заключается не в его выходной мощности или производительности. Но свой вклад в управляемость и устойчивость мотоцикла, так как вес равномерно распределяется на обе стороны. Он наиболее широко используется для приключенческих мотоциклов повышенной проходимости, где вышеупомянутые характеристики идут рука об руку.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Популярные конфигурации двигателей мотоциклов и их характеристики
Поскольку половина цилиндров находится на одной стороне, а другая половина — на противоположной стороне с общим коленчатым валом посередине, распределение веса слева и справа одинаково, учитывая, что двигатель расположен в центре по отношению к шасси. Это оказывает большое влияние на управляемость, прохождение поворотов и выполнение крутых поворотов. Поскольку двигатель относительно короче по сравнению с рядной и V-образной конфигурацией, которая занимает больше вертикального пространства мотоцикла, в оппозитном двигателе можно разместить большее количество цилиндров.
Это снова помогает в общем равномерном распределении веса спереди и сзади, а также способствует низкому центру тяжести. Это также помогает легче управлять мотоциклом в поворотах, так как вес спереди более или менее равен весу сзади. Поскольку у него общий коленчатый вал, общий вес двигателя также меньше по сравнению с другими аналогами, что способствует широкой ухмылке внутри шлема при широко открытом дросселе. Поскольку поршни движутся в противоположных направлениях по отношению друг к другу, баланс вращения очень хороший из-за компенсации сил инерции поршня, которые движутся в противоположных направлениях. Это способствует плавной работе двигателя, поскольку внутри двигателя не действуют ненужные силы, которые могут испортить впечатление от вождения.
Двигатель Boxer также поддержит вас в случае аварии. Так как цилиндры расположены по обеим сторонам мотоцикла, двигатель вносит свой вклад в аварию, в значительной степени сохраняя вашу нижнюю часть тела. Но грустно то, что головки клапанов подвержены повреждениям из-за их расположения на крайних концах двигателя (хотя щитки и дуги немного помогают).
*** BMW B31 со сдвоенными оппозитными оппозитными двигателями
Пример мотоцикла с оппозитным двигателем в реальном времени можно увидеть в конюшне BMW. С начала девяностых BMW известна своими исключительными твиновскими двигателями Boxer. BMW R32 в 1923 году был первым мотоциклом немецкого производителя с двигателем Boxer. С тех пор у BMW была особая любовь к этому типу двигателя, которая даже сейчас проявляется в мотоциклах Adventure нынешнего поколения. BMW обычно использует карданную передачу для передачи мощности от мельницы на заднее колесо своих мотоциклов.
BMW R1200GS — один из самых успешных мотоциклов Adventure, продаваемых на сегодняшний день. В своей текущей версии мотоцикл обладает большим количеством функций, включая безупречную управляемость и производительность.
Помимо мотоциклов, четырехколесные аналоги также используют оппозитные двигатели для лучшего центра тяжести, что приводит к исключительной способности проходить повороты. Знаменитый «Порше» в изобилии использует двигатели этого типа для своих современных автомобилей (Porsche 911 серия, Boxster и др.). Также известно, что Subaru использовала двигатели Boxer в своих автомобилях. Преимущества двигателей оппозитного типа привлекли больше производителей автомобилей, чем двухколесных компаний в истории автомобилестроения.
С другой стороны, несмотря на такие особенности, как компактная конструкция, низкая вибрация и централизация массы, оппозитные или оппозитные двухцилиндровые двигатели остаются ограниченными несколькими марками двухколесных транспортных средств. По-видимому, из-за высокой стоимости производства и уязвимости, связанной с серьезными повреждениями в случае аварии, двигатели Boxer стали редкостью среди двигателей с двухцилиндровой конфигурацией.
По: Aravind Rb
Двухцилиндровый оппозитный двигатель BMW просто не остановится
By
José Rodríguez Jr. мотоцикл BMW на дороге, будь то большой GS с жесткими кузовами или нейкед R Nine T, обратите внимание на его двигатель. Он переживет всех нас.
Если у двухколесных транспортных средств BMW должен быть какой-либо символ, так это двигатель Boxer, в котором цилиндры расположены горизонтально. Я не могу представить себе ничего более подходящего для того, чтобы взять на себя историю и душу подразделения Motorrad, чем этот:
Фото: BMW Motorrad / BMW Group
Двухцилиндровый оппозитный двигатель уже давно является одним из основных продуктов линейки мотоциклов BMW. Он существует буквально с момента основания компании. Двигатель M2B15 Boxer был бьющимся сердцем BFW Helios и предшественником современных мотоциклов BMW. Однако в Helios Boxer был установлен с расположением цилиндров вперед и назад. Это мешало потоку воздуха к заднему цилиндру, поэтому BMW перевернул двигатель на 9 оборотов.0 градусов; теперь цилиндры торчали влево и вправо. Это обеспечивало одинаковое охлаждение воздушного потока обоих цилиндров. Остальное уже история — и будущее тоже.
Посмотрите это видео, чтобы поближе познакомиться с современной версией мотора:
Я до сих пор просто поражен тем, что эта штука используется как минимум в половине серийных мотоциклов BMW. Этот двигатель претерпел множество итераций за почти столетие своего существования, и это огромная мельница.
В своем последнем обновленном дизайне Boxer является ответом BMW на двигатели V-Twin большого объема, такие как Milwaukee Eight от Harley-Davidson и Thunderstroke от Indian Motorcycles.
Boxer, вероятно, лучше всего представлен на R18, представленном ранее в этом году. У него самая последняя версия двигателя, которую BMW по понятным причинам называет Big Boxer:
Фото: BMW Motorrad / BMW Group
На первый взгляд я не был поклонником R18. Это во многом ставка BMW на покупателей на американском рынке, те гонщики, которые, вероятно, смотрят на Harley или индийские круизеры. Он большой и тяжелый. Он поставляется со средними элементами управления для комфорта и предназначен для того, чтобы съедать мили.
Почему перегревается двигатель автомобиля — причины и как устранить
Перегрев двигателя автомобиля возникает при неисправности одной из его систем. Разберем основные и косвенные причины перегрева мотора — от чего греется, как найти и устранить их своими руками, какие последствия.
Содержание:
Почему возникает и чем опасен
Основные причины перегрева двигателя
Косвенные причины
Засорен радиатор
Не работает термостат
Воздушная пробка в системе охлаждения
Не работает вентилятор
Негерметична пробка радиатора
Если ничего не помогло
Почему возникает и чем опасен
Рабочая температура мотора считается от 75 до 105°C. Когда она превышает 75-90, то в действие вступает термостат. Он открывает поток охлаждающей жидкости через радиатор автомобиля. При достижении 95-105°C включается вентилятор, который дополнительно охлаждает мотор. Например, при температуре 105 градусов по сигналу датчика включается вентилятор. Он отключается, когда температура мотора будет меньше 90°.
Перегрев грозит большими неприятностями, самое страшное последствий из которых приводит к капитальному ремонту двигателя. При небольшом перегреве дело может ограничиться небольшими задирами и потерей упругости поршневых колец, что тоже приведёт к разборке.
Чтобы узнать температуру охлаждающей жидкости на панели приборов есть специальный указатель. Если стрелка перейдет в красную зону, то с машиной проблемы. В некоторых современных авто вместо данного датчика остался сигнальный указатель в виде пиктограммы. Он загорается, только когда возникают проблемы.
Если заметили, что температура охлаждающей жидкости быстро растёт и остается в красной зоне, то нужно срочно принять меры. Длительная езда с перегревом сокращает ресурс мотора, деформируется головка блока цилиндров. Расскажем почему перегревается двигатель и что делать автолюбителю в данной ситуации.
Основные причины перегрева двигателя
Неисправен термостат — заедает клапан (как проверить).
Утечка охлаждающей жидкости (если потек радиатор авто). Для этого нужно проверить уровень антифриза в расширительном бачке под капотом автомобиля.
Неисправен вентилятор с электроприводом.
Ослаб или порвался ремень привода водяного насоса (помпы).
Засорен радиатор снаружи или внутри.
Засорены или заблокированы шланги радиатора.
Неисправен клапан крышки радиатора.
Засорен воздушный фильтр (когда надо менять воздушный фильтр).
Надо ли рассказывать, насколько важно соблюдение теплового режима работы двигателя, особенно в жаркую погоду? В первую очередь нормальному охлаждению препятствуют засоры радиатора — его неспособность пропускать воздух. Радиаторы забиваются быстро — грязь, пыль, пух… Попав на горячий радиатор, все это высыхает, закупоривает соты.
У современных машин за решеткой радиатора скрывается несколько теплообменников. Это конденсатор кондиционера, радиаторы автоматической коробки передач, гидроусилителя рулевого управления и — самый дальний по направлению потока воздуха — радиатор двигателя. Весь этот «бутерброд» надо содержать в чистоте.
Также он может страдать от попадания мелких камушков через сетку в бампере. Они повреждают его соты — вследствие он теряет свою эффективность.
Двигатель начинает быстро перегреваться, особенно в пробках, когда забитый радиатор не справляется с охлаждением мотора. На помощь придет осмотр радиатора и возможная его промывка снаружи и внутри. Обычно эту операцию рекомендуют делать раз в 2-3 года.
Не работает термостат
Одна из основных причин перегрева двигателя – автомобильный термостат. Изначально охлаждающая жидкость — антифриз — проходит малый круг движения: от двигателя к помпе и обратно. Далее, при определенной температуре (75-90°C) нагрева охлаждающей жидкости открывается клапан термостата, и тогда антифризу открывается большой круг движения: к радиатору автомобиля.
Как определить что виной перегрева двигателя является термостат? Для этого нужно при горячем двигателе потрогать нижнюю часть радиатора автомобиля (или шланг) на ощупь. Если она холодная — то виной перегрева двигателя является термостат.
Убедиться в его отказе несложно. Двигатель перегревается, а радиатор холодный. Значит, не открывается термостат. Мотор может перегреваться даже на холостых оборотах. В этом случае едем в магазин, покупаем новый термостат и меняем его.
Воздушная пробка в системе охлаждения
Еще одна наиболее частая причина перегрева машины — паровая (воздушная) пробка в шлангах охлаждающей системы. Чтобы ее устранить, нужно тщательно прощупать все шланги руками. Таким образом, при нахождении воздушной пробке в шлангах, вы ее немедленно устраните. Если пробки нет, то ищите причину в другом месте.
Иногда виной перегрева мотора является старая охлаждающая жидкость, которая со временем теряет свои свойства и ухудшает теплопроводность. О том, когда нужно менять антифриз, читайте ЗДЕСЬ.
Не работает вентилятор
Первым делом слушаем, крутит вентилятор или нет. При достижении 95-105°C он должен сработать. Также при включении кондиционера машины автоматически включается вентилятор охлаждения. Это ещё один способ проверки его работы.
При оборудовании автомобиля электрическим вентилятором, возможная причина перегрева в отказе системы управления вентилятора, в которую входит температурный датчик, реле и плавкая вставка. Осмотр начинается с самого простого — с предохранителя. Благо на крышке коробки предохранителей понятными рисунками показано, за какой узел отвечает та или иная вставка.
Если, при замене предохранителя, вентилятор не заработал, обратимся к температурному датчику. Найти его не сложно. Это та деталь радиатора, к которой подводятся электрические провода. Вот эти провода и следует отсоединить от датчика и замкнуть между собой при включенном зажигании. Заработал вентилятор? Значит, причина именно в датчике и путь можно продолжить, несмотря на беспрерывно работающий обдув.
Если попытки с предохранительной вставкой и датчиком вентилятора оказались бесплодны, то следующим объектом изучения будет электрическое реле вентилятора. Оно также находится в коробке предохранителей. Необходимо вынуть его со штатного места и попробовать очистить контакты, если это не помогло, то лучше его заменить на новый.
Негерметична пробка радиатора
Температура закипания охлаждающей жидкости в системах охлаждения современных машин поддерживается на высоком уровне (до 125°C) из-за того, что система герметична. Не будет давления — жидкость закипит значительно раньше.
Пробка расширительного бачка или радиатор может быть неплотно завернута или не по резьбе. А также выходит из строя по естественным причинам из-за старения. При покупке новой пробки радиатора учитывайте, что давление открытия клапана должно быть выбито на корпусе. Оно не должно отличаться от штатного.
При неисправной пробке можно добрать до места ремонта, просто включив отопитель на максимум и ехать медленно.
Если ничего не помогло
Также отказывает мотор охлаждения, водяная помпа, различные датчики двигателя для инжектора. Причиной отказа может быть прогар прокладки двигателя, попадания масла в систему охлаждения, сломался насос охлаждающей жидкости (помпа) или его привод.
В этом случае следует вызывать двигаться в сторону автосервиса, небольшими отрезками, полностью исключив перегрев, останавливаться при приближении стрелки прибора к опасной зоне. Придется совершать частые остановки, открывать капот и терпеливо ждать. Или вызвать эвакуатор, чтобы не мучиться и полностью не «убить» двигатель.
Нормальное охлаждение автомобиля возможно при хорошем техническом состоянии двигателя и правильном антифризе. Не забывайте его периодически менять и заливать антифриз нужного цвета.
9+ причин и все последствия — журнал За рулем
Современные моторы перегреваются не так часто, как раньше, зато результаты «закипания» чаще бывают фатальными.
Материалы по теме
Турбомоторы: глушить сразу или дать остыть? Мнения экспертов
Современный двигатель перегревается быстро — зачастую водитель даже не успевает среагировать должным образом. Нынешние моторы «горячее» предшественников, ведь с увеличением рабочей температуры растет КПД. У современных двигателей обычно она не превышает 105 °C (у предшественников около 80 °C), а в пробках температура достигает 115–125 °C. Однако конструкционные материалы, равно как и смазки, имеют температурный предел работоспособности — и на этом рубеже каждый лишний градус становится реально опасным.
Любопытно, что на многих автомобилях (Nissan Note, Honda Jazz, Лада Гранта первых годов выпуска) указатель температуры охлаждающей жидкости отсутствует. Имеется лишь индикатор перегрева, срабатывающий, когда температура перешагивает критический рубеж. Бывают и «фиктивные» приборы: например, на автомобилях Renault Logan, Лада Ларгус или Nissan Almera на дисплее высвечиваются четыре деления как при 80 °C, так и при 105 °C.
Неудивительно, что водитель может оказаться не готов к оперативным действиям — особенно в сложной дорожной обстановке.
Материалы по теме
Заговор производителей: современные моторы обречены на перегревЗавод сэкономил, а нам расплачиваться — 11 примеровСамые выгодные двигатели при капиталке — рейтинг «За рулем»
Почему больше греются?
Помимо того, что современный мотор сам по себе больше нагревается, у него появились соседи, которые дополнительно подогревают обстановку. Например, каталитические нейтрализаторы, которые на большинстве современных автомобилей располагаются в непосредственной близости от мотора.
Материалы по теме
7 главных заблуждений о турбомоторах: развенчиваем все!
Кондиционер тоже способствует росту температуры: его конденсатор не только выделяет тепло, но и затрудняет проход воздуха к радиатору двигателя. Вдобавок между этими теплообменниками неизбежно скапливается грязь (пух, листья), препятствующая нормальному охлаждению. Кроме того, в угоду снижения общей массы радиаторы стали тонкими, а заправочные объемы антифризом уменьшились почти вдвое — в штатном режиме система охлаждения работает нормально, но аварийного запаса практически нет.
Автоматическая коробка — ещё один источник тепла, способствующий росту температуры под капотом.
Турбонаддув также повышает градус. Тем более, если мотор снабжен интеркулерами, которые тоже подогревают моторный отсек.
Эксплуатационные причины
Материалы по теме
Гаражные мифы: надо ли «крутить» мотор до отсечки?
Перегруз машины может запросто привести к перегреву мотора. Как и ухудшившаяся аэродинамика при перевозке объемного груза на крыше. Еще один вариант — движение по тяжелому бездорожью (колея, песок).
Эксплуатация в горных условиях ухудшает температурный режим двигателя сразу по двум причинам: растет нагрузка на двигатель и снижается плотность охлаждающего радиатор воздуха.
Дополнительную нагрузку на двигатель и, следовательно, перегрев могут вызвать неисправности в ходовой или трансмиссии, затрудняющие движение автомобиля: «прихватывают» тормоза, приспущены шины, нарушены углы установки колес, пробуксовывает сцепление или гидротрансформатор.
Причины в моторе
Недостаточное количество антифриза ухудшает охлаждение верхней, наиболее горячей части мотора — головки блока цилиндров, а затем приводит к полному прекращению циркуляции жидкости. Антифриз чаще всего уходит через резиновые патрубки или прохудившиеся радиаторы — основной и отопителя. Если паровой клапан пробки радиатора или расширительного бачка, призванный поддерживать повышенное давление в системе (у некоторых автомобилей до 1,5 бар), не герметичен, то температура кипения жидкости снизится. Тогда при повышенных нагрузках двигатель закипит.
Материалы по теме
Диагностика мотора своими силами: 4 полезных прибораСтранная лужа под машиной: 11+ причин и ваши действия13 самых тревожных пиктограмм на приборной панели
Заедание клапана термостата в закрытом положении не позволит жидкости циркулировать через радиатор и охлаждаться.
Насос системы охлаждения может перестать вращаться из-за обрыва ремня привода. Случается, что коррозия съедает лопасти крыльчатки, или она начинает проворачиваться на валу. На некоторых автомобилях привод насоса осуществляется через муфту, которая может выйти из строя.
Перегреваться мотор может, если не срабатывает электровентилятор охлаждения радиатора. Причин несколько: вышли из строя электродвигатель, реле включения или датчик, повреждена проводка.
У некоторых двигателей используется теплообменник «масло — охлаждающая жидкость». При его негерметичности масло будет продавливаться в систему охлаждения, образуя эмульсию. Она забивает тонкие трубки радиатора, ухудшая теплообмен. Тот же эффект вызовет негерметичность прокладки головки блока в зоне масляного канала.
Негерметичность прокладки головки блока цилиндров приводит к выдавливанию охлаждающей жидкости газами, которые первым делом осушают головку блока цилиндров.
Косвенно увеличивать нагрев двигателя могут низкооктановое топливо, неточно выставленные фазы газораспределения, разрушенные керамические блоки каталитического нейтрализатора, большое количество нагара в камерах сгорания, нерекомендованные свечи, вызывающие калильное зажигание.
Последствия перегрева
Материалы по теме
Chevrolet Aveo после 170 000 км: детальный разбор (+ видео)
При перегреве страдают обычно две зоны двигателя. Первая — уплотнение газового стыка. Деформация головки блока цилиндров и в меньшей степени самого блока приводят к потере герметичности стыка. Причем длинный мотор, например рядный шестицилиндровый, страдает больше, чем короткий, у которого головка всего на два цилиндра (оппозитные Subaru).
Вторая зона — цилиндропоршневая группа. При небольшом перегреве дело может ограничиться небольшими задирами и потерей упругости поршневых колец (особенно если маслосъемные — чугунные). При сильном перегреве поршни буквально «намазывает» на стенки цилиндра, а кольца намертво зажимает в канавках поршней.
В обоих случаях мотору потребуется разборка, диагностика и дорогостоящий ремонт.
Наши рекомендации
В сильную жару перегреть мотор проще, чем в мороз. Поэтому чем выше температура за бортом, тем бережнее надо обращаться с мотором — избегать резких ускорений и торможений. Не забывайте тормозить двигателем: сгорания топливовоздушной смеси при этом не происходит, а охлаждающая жидкость интенсивнее циркулирует по системе.
Материалы по теме
20 причин, почему машина может загореться
Вспомните про чистоту радиатора: на некоторых моделях его оправданно мыть при каждом ТО. Но обычно достаточно устраивать ему водные процедуры раз в два-три года.
Полная замена охлаждающей жидкости требуется не реже чем раз в 60 000–80 000 км. К такому пробегу обычно антифриз начинает терять свои свойства. А его состояние сказывается не только на температурном режиме, но и на ресурсе основных узлов системы охлаждения.
Рекомендуем установить точный цифровой термометр. Если не хотите встраивать дополнительный прибор, используйте программу для смартфона в сочетании с адаптером ELM 327, который подключается в диагностический разъем OBD II.
Материалы по теме
Визит на сервис: как не заплатить лишнего
Некоторые производители автокомпонентов выпускают термостаты с разной температурой открытия. Например, для популярного 1,6‑литрового мотора Renault К4М есть термостаты на 82 градуса, а есть на 86. Четыре градуса — существенная разница. Для автомобилей с очень напряженным тепловым режимом (в силу и конструктивных, и эксплуатационных причин) лучше подобрать термостат с более низкой рабочей температурой.
И не забывайте регулярно обслуживать машину и устранять возникающие неисправности. Тогда не придется куковать на дороге из-за перегрева и судорожно искать телефонный номер эвакуатора.
Что делать (и чего не делать) при перегреве автомобиля
Беззаботная семья садится в машину, предвкушая выходные на пляже. Через несколько часов в пути случается катастрофа. Двигатель начинает дымить, и семье приходится остановиться. Что будет дальше?!
Кажется, ни один летний фильм ужасов не обходится без этой культовой сцены, но это точно не то, что вы захотите воспроизвести в своем следующем путешествии! Убедитесь, что вы готовы, если произойдет бедствие, и узнайте, что делать (и не делать!), когда двигатель вашего автомобиля перегревается.
Почему двигатели перегреваются?
Двигатели могут перегреваться по многим причинам. В общем, это потому, что что-то не так в системе охлаждения, и тепло не может выйти из моторного отсека. Источником проблемы может быть утечка в системе охлаждения, неисправный вентилятор радиатора, сломанный водяной насос или забитый шланг охлаждающей жидкости.
Независимо от источника проблемы перегрев двигателя — это не то, на что следует обращать внимание. Ваш двигатель может получить серьезные, если не необратимые повреждения.
Признаки перегрева двигателя
Если вы сможете принять меры для охлаждения двигателя до того, как он перегреется до точки отказа, вы сможете снизить риск необратимого повреждения двигателя. Но сначала вы должны заметить симптомы перегрева, которые могут включать:
Пар (который может выглядеть как дым) из-под капота автомобиля.
Датчик температуры двигателя на приборной панели, который показывает «Н» или становится красным. (Символы указателя температуры двигателя различаются, поэтому обратитесь к руководству пользователя.)
Странный запах из области двигателя. Например, вытекающая охлаждающая жидкость может пахнуть сладко, а вытекающее масло может пахнуть горелым.
Как только вы заметите перегрев двигателя, выполните следующие действия и обратитесь в ближайшую ремонтную мастерскую.
Что делать, если двигатель перегревается
1. Выключите кондиционер и запустите двигатель.
Немедленно выключите кондиционер, чтобы снизить нагрузку на двигатель. Затем поверните циферблат на максимальный нагрев. Это может помочь отвести тепло от двигателя, чтобы предотвратить его перегрев, пока вы не остановитесь в безопасном месте. Вам может быть немного жарко, но несколько минут дискомфорта — небольшая цена по сравнению с капитальным ремонтом двигателя.
2. Найдите безопасное место для остановки.
Остановитесь и заглушите машину. Дайте двигателю остыть в течение не менее 15 минут. Следите за указателем температуры, так как он должен вернуться к нормальному диапазону, когда двигатель остынет.
Пока вы ждете (и смотрите на датчик), составьте план проверки вашего перегретого двигателя. Позвоните другу, вызовите эвакуатор или обратитесь за помощью в местную службу помощи на дорогах Firestone. Мы направим обученного представителя, который отбуксирует ваш автомобиль в ближайший магазин Firestone Complete Auto Care или поможет выполнить третий шаг.
3. Проверить и долить охлаждающую жидкость (если есть).
Если уровень охлаждающей жидкости низкий, быстрая доливка поможет защитить двигатель и предотвратить перегрев, пока вы не устраните неполадки. Однако этот шаг не принесет большой пользы, если забит шланг охлаждающей жидкости или источником ваших проблем является сломанный вентилятор радиатора или водяной насос. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы найти местонахождение расширительного бачка охлаждающей жидкости и узнать, как долить охлаждающую жидкость в автомобиль.
4. Перезапустите двигатель.
Если ваш автомобиль не буксируют, самое время осторожно перезапустить двигатель и отправиться в ближайшую автомастерскую. Во время движения следите за датчиком температуры. Если он снова поднимется, остановитесь и дайте системе остыть.
Чего НЕЛЬЗЯ делать при перегреве двигателя
1. Не паникуйте.
Ваш двигатель не охлаждается, но вы можете! Старайтесь не сворачивать с дороги и не нажимать на тормоза при выезде с дороги.
2. Не садись за руль.
Если ваш двигатель перегревается, но продолжает работать, вы не делаете ему одолжений, оставаясь на дороге. Конечно, вы можете добраться до пункта назначения до того, как он полностью выйдет из строя, но вы можете нанести значительный (и дорогостоящий) ущерб, слишком далеко запустив двигатель.
3. Не открывайте капот сразу.
После того, как вы остановились, подождите, пока двигатель не остынет, прежде чем открыть капот, чтобы все проверить. Немедленное открытие капота может привести к ожогам или травмам из-за выброса пара или дыма. Терпение является ключевым. Подождите, пока указатель температуры двигателя не установится, прежде чем открывать капот.
4. Не позволяйте проблеме затягиваться.
Перегрев двигателя не устранится сам по себе, даже если кажется, что он устранен после добавления небольшого количества охлаждающей жидкости. Будет только хуже, если оставить без внимания. Найдите корень проблемы, чтобы спасти свой двигатель. Принесите свой автомобиль в комплексный автосервис Firestone для полной проверки автомобиля, чтобы мы могли диагностировать проблему и дать рекомендации по ее решению.
Как предотвратить перегрев двигателя автомобиля
Позаботьтесь о своей машине, и она позаботится о вас. Лучший способ предотвратить перегрев двигателя автомобиля — регулярно проводить промывку и замену охлаждающей жидкости в вашем автомобиле, а также своевременно проводить техническое обслуживание радиатора в соответствии с рекомендациями производителя вашего автомобиля. Регулярные осмотры также могут помочь вам устранить любые потенциальные проблемы с радиатором или двигателем до того, как они усугубятся.
Этим летом почувствуйте жару на пляже, а не в дороге. Сохраняйте спокойствие и отправляйтесь в ближайший сервисный центр Firestone Complete Auto Care, чтобы получить необходимые вам советы и услуги по ремонту автомобилей, пользующиеся доверием на национальном уровне.
Автомобиль быстро перегревается Технический осмотр и стоимость
Автомобиль быстро перегревается Технический осмотр и стоимость
ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ
Ориентировочная цена рядом со мной
Расположение службы
Рейтинги клиентов
(55)
Как работает диагностика
Немедленно закажите сертифицированного мобильного механика, который приедет к вам
Механик диагностирует проблему и предлагает необходимый ремонт
Ваш автомобиль готов к работе
Справедливые, авансовые и прозрачные цены на все услуги
Наш сертифицированный мобильный механики могут приехать к вам сейчас.
Посмотреть наличие
Отзывы клиентов
(55)
Ваш двигатель во время работы выделяет огромное количество тепла, поэтому у вас есть радиатор, заполненный охлаждающей жидкостью. Охлаждающая жидкость циркулирует в двигателе и поглощает тепло, затем рециркулирует его в радиатор, где охлаждается, и снова начинает цикл. В правильно работающей системе перегрев не является проблемой, но если ваш автомобиль быстро перегревается, что-то не так.
Как работает эта система:
Ваша система охлаждения довольно проста для понимания. Есть радиатор и бачок охлаждающей жидкости, где хранится основная часть охлаждающей жидкости. Есть также верхний и нижний патрубки радиатора, которые отвечают за подачу охлаждающей жидкости через двигатель, а затем позволяют ей вернуться в радиатор для охлаждения.
У вас есть термостат, который удерживает охлаждающую жидкость в определенной части двигателя до тех пор, пока не будет достигнута нормальная рабочая температура, и есть вентиляторы радиатора, которые продувают воздух через радиатор для отвода тепла. Конечно, есть еще водяной насос. Он расположен за крышкой ремня ГРМ и прокачивает охлаждающую жидкость через весь двигатель.
Охлаждающая жидкость циркулирует в двигателе, накапливая при этом тепло. Это снижает рабочую температуру двигателя, но увеличивает количество тепла в охлаждающей жидкости. Затем он рециркулирует обратно к радиатору, где воздух проходит через ребра радиатора и отводит тепло. Затем охлаждающая жидкость снова отправляется в путь.
Распространенные причины этого:
Низкий уровень охлаждающей жидкости : Возможно, наиболее распространенной причиной быстрого перегрева вашего автомобиля является низкий уровень охлаждающей жидкости в двигателе. Если охлаждающей жидкости недостаточно, температура двигателя не может регулироваться правильно. Охлаждающая жидкость может быть потеряна по ряду причин, начиная от выкипания (серьезный перегрев) и заканчивая утечками из стареющих шлангов, прокладок и т. д.
Неисправность термостата : Другая очень распространенная причина быстрого перегрева вашего автомобиля — отказ термостата. Термостат открывается и закрывается в зависимости от рабочей температуры двигателя, позволяя охлаждающей жидкости течь по всему двигателю или ограничивая ее. Если он заедает в закрытом состоянии, ваш двигатель очень быстро перегреется. Печка вашего автомобиля также будет дуть холодным воздухом.
Неисправность водяного насоса : хотя и редко, водяные насосы в конечном итоге выходят из строя. Обычно их заменяют вместе с ремнем ГРМ, поэтому, если вы еще не обращались в эту службу, возможно, виноват он. Если водяной насос выйдет из строя, охлаждающая жидкость вообще не будет циркулировать по двигателю, и он очень быстро перегреется.
Неисправность двигателя вентилятора радиатора : Если двигатель вентилятора радиатора выйдет из строя, двигатель будет быстро нагреваться. Перегрев здесь не всегда проблема, особенно если погода не такая теплая, но это возможно.
Неисправность реле вентилятора радиатора : Если реле вентилятора радиатора выходит из строя, вентилятор не будет циклически включаться и выключаться, что устраняет часть воздушного потока над радиатором. Это особенно проблематично во время движения с частыми остановками (вождение по шоссе обычно обеспечивает достаточный поток воздуха для охлаждения радиатора без необходимости в вентиляторе).
Чего ожидать:
К вам домой или в офис приедет высококлассный мобильный механик, чтобы осмотреть систему охлаждения вашего автомобиля, включая радиатор, датчик температуры и другие компоненты. Затем механик предоставит подробный отчет об осмотре, который включает объем и стоимость необходимого ремонта.
Как это делается:
Механик проверит уровень охлаждающей жидкости, состояние радиатора, шлангов радиатора, бачка и многое другое. Механику может потребоваться завести двигатель и дать ему поработать на холостом ходу или провести пробную поездку на автомобиле, чтобы воспроизвести проблему быстрого нагрева.
Насколько важна эта служба?
Если ваш автомобиль быстро перегревается, проблема серьезная. Слишком много тепла может разрушить двигатель. Это может привести к протечке прокладок головки блока цилиндров, а в экстремальных ситуациях может даже треснуть блок. Техническое обслуживание системы охлаждения является важным аспектом — оно позволяет вам контролировать большую часть системы и выявлять проблемы до того, как они станут серьезными проблемами. Один из наших профессиональных механиков может осмотреть ваш автомобиль и обеспечить необходимый ремонт.
Быстрое и простое обслуживание дома или в офисе
Гарантия на 12 месяцев и пробег 12 000 миль
Последние статьи и вопросы
Как работают натяжители ремня что все в вашем двигателе работает как надо. Время от времени следует проверять натяжитель…
Руководство покупателя Mercedes-Benz SL-класса 2012 года
Ничего Ничто не говорит о настоящей спортивной роскоши, такой как кабриолет Mercedes с жесткой крышей, и SL более чем соответствует названию. обещания. В то время как SL и его родной брат SLK предлагают непревзойденную роскошь, управляемость и комфорт, SL может похвастаться. ..
10 лучших магазинов для покупки автозапчастей в Сент-Поле, штат Миннесота
Автомеханики полагаются на магазины автозапчастей, чтобы добавлять и заменять автомобильные детали. Лучший магазин автозапчастей в Сент-Поле — NAPA Auto Parts.
Мне удалось найти только разбавитель для акрилового лака. Могу ли я использовать его, чтобы прочистить забитый каталитический нейтрализатор?
Не знаю, кто бы посоветовал вам очистить или прочистить преобразователь с помощью разбавителя лака, но это не очень хорошая идея, и вам не следует этого делать. Разбавитель может повредить внутренний материал преобразователя,…
Обогреватель дует горячим в течение 10 минут, затем дует холодным.
Композитный двигатель субару. Оппозитный двигатель, достоинства и недостатки. Недостатки этого типа силовых агрегатов
Появление первых оппозитных двигателей с горизонтальным расположением поршневой системы в свое время решило многие проблемы.
После появления первых двигателей внутреннего сгорания великие умы человечества не оставляли затею усовершенствовать имеющуюся конструкцию.
Основной задачей было уменьшение размеров, более компактное расположение и повышение устойчивости автомобиля.
Оппозитный двигатель решил многие из перечисленных выше проблем, но не до конца.
История
Первоначально оппозитные двигатели использовались исключительно на военной технике и в гражданском автомобилестроении большим спросом не пользовались.
Единственные, кто заинтересовались данным типом мотора – разработчики Фольцваген, которые с 1938 года начали устанавливать его на автомобили «Жук».
Почти за 65 лет было выпущено около 22 миллионов таких автомобилей.
Со временем установкой таких моторов занялись и разработчики компании Порше. Так, оппозитные моторы появились на Porsche 987 Boxster и сериях GT.
С 1963 года к «клубу любителей» подключился японский бренд Субару, для которых данный вид двигателей стал приоритетным.
На фото оппозитный двигатель субару.
Основные типы
Сегодня существует два основных типа оппозитных двигателей.
ОРОС – уникальный в своем роде мотор. Его особенность заключается в том, что поршни не просто горизонтально расположены – они двигаются асинхронно друг другу.
Благодаря этому конструкция существенно упрощается – отпадает необходимость использовать систему клапанов и ГБЦ.
В итоге двигатель теряет в массе и общем объеме вредных выбросов. Что касается типа «ОРОС» на бензине и дизельном топливе, то в первом случае топливная смесь попадает в мотор с помощью карбюратора, а ВТО втором – напрямую в камеру.
Боксер – второй тип оппозитного двигателя, который по принципу действия очень похож на V-образный.
Особенность такого мотора – синхронное перемещение поршневых групп через каждые 1/2 оборота коленвала.
Число цилиндров может различаться – от 4 до 12. Наибольшей популярностью пользуются 6-ти цилиндровые оппозитные моторы, которые отличаются минимальным уровнем вибрации.
Преимущества
После краткого рассмотрения конструктивных особенностей оппозитника, хотелось бы подвести итого по поводу его плюсов.
Их несколько:
Благодаря низкому расположению узла можно говорить о существенном снижении центра тяжести. Как следствие, управляемость автомобиля и его устойчивость на дороге (даже при большой скорости) увеличивается в разы.
Оппозитник находится практически на одном уровне с трансмиссией, поэтому передача мощности от узла к узлу происходит с максимальной эффективностью.
Данный вид мотора хорош практически полным отсутствием вибраций во время движения. Поршневые группы, развернутые на 180 градусов друг относительно друга, отлично сбалансированы и великолепно гасят лишнюю энергию. Как следствие, двигатель работает плавно и без лишних рывков.
Оппозитный двигатель отлично сбалансирован, поэтому всегда есть возможность установить коленчатый вал на трех подшипниках (в обычных моторах их целых пять). Благодаря этой особенности, вес и длина мотора существенно уменьшаются.
Что касается пассивной безопасности во время движения, то у данного типа моторов практически нет конкурентов. В случае лобового удара с движущимся навстречу транспортным средством двигатель не будет входить в салон, а просто выпадет вниз. Такая особенность уже спасла не один десяток жизней.
Оппозитный мотор при правильной эксплуатации имеет огромный ресурс – до миллиона километров. Главное – своевременно производить и прочих расходников.
Недостатки
Если бы в данном виде у двигателя были одни преимущества, то он бы устанавливался на всех автомобилях.
К сожалению, есть ряд минусов, которые добавляют «ложку дегтя»:
Главный недостаток – сложность выполнения ремонтных работ. Из-за горизонтального расположения подлезть к двигателю просто нереально. Зачастую приходится снимать весь узел, чтобы провести небольшие ремонтные работы.
Практика эксплуатации показала, что из-за горизонтального расположения двигателя гильзы цилиндра истираются неравномерно. Из-за этого уже через некоторое время эксплуатации двигатель начинает «есть масло».
При выпуске данного двигателя планировалось сэкономить место под капотом, но по факту получилось наоборот – оппозитник занимает много больше пространства. Просто и того, что расположен он немного ниже.
Из-за сложности конструкции очень сложно найти специалиста, готового взяться за серьезный ремонт. Если же и получается это сделать, то необходимо быть готовому к существенным затратам.
Особенности применения сегодня
Как мы уже упоминали, с 1963 года такой двигателей устанавливают на Субару Бокстер.
Четырехцилиндровые моторы имеют три поколения:
— ЕА – выпускались с 1966 по 1994 года;
— ЕJ – устанавливались на автомобили с 1989 по 1998 года. При этом коленвал держался на 5 подшипниках;
— FB – выпускается с 2010 года.
Нельзя не отметить путь 6-ти цилиндровых двигателей, которые в течение четырех лет с 1987 года выпускались под серией ER, с 1992 по 1997 год появилась серия EG, а с 1999 года – EZ.
Как показала практика эксплуатации, четерехцилиндровые моторы оказались более компактными, безвредными и экономичными.
Продолжаю рассказывать про двигатели внутреннего сгорания. Причем я люблю рассказывать про не понятные двигатели для простого обывателя, например как от компании Volkswagen. Сегодня не менее интересный двигатель, который также устанавливается на узкий круг автомобилей. Речь пойдет об оппозитном двигателе. В основном сейчас такие агрегаты использует компания Subaru, а также корпорация Volkswagen Group, в своих автомобилях. Так что же это за двигатель такой? Читайте дальше…
– двигатель внутреннего сгорания, в котором поршни находятся горизонтально (или под углом в 180 градусов), в отличие от рядного двигателя внутреннего сгорания, у которого поршни находятся вертикально. То есть простыми словами — можно назвать горизонтальным двигателем. Поршни такого агрегата расположены — два справа и два слева. Во время работы поршни сходятся и расходятся в горизонтальной плоскости. Так как поршни разделены, каждая группа поршней имеет (два справа и два слева), два распределительных вала. То есть справа два распределительных вала – 8 клапанов и такие е же слева. Газораспределительные механизмы в оппозитном двигателе (распред. валы и клапана), находятся вертикально, в отличие от рядного классического двигателя, где они находятся горизонтально. Вот небольшая схема.
Первые оппозитные двигатели появились еще в 1938 годах, они устанавливались на автомобили Volkswagen Käfer (в шиком применении Фольксваген Жук). Именно компания Volkswagen впервые разработала горизонтально оппозитный двигатель. Некоторые современные автомобили, входящие в Volkswagen Group сейчас комплектуются такими двигателями (например Porsche 997, Porsche Boxster и т.д.). Также в 40 – е года прошлого компания SUBARU вела свою независимую разработку своего двигателя. И по сей день компания Subaru комплектует свои автомобили именно горизонтально — оппозитными двигателями.
Для чего был создан оппозитный двигатель?
Был создан для понижения центра тяжести автомобиля. Наверное, всем известно, что чем ниже центр тяжести, тем лучше ездовые характеристики автомобиля, на поворотах крены автомобиля будут меньше.
Плюсы оппозитного двигателя
1) Как я уже писал выше был создан для понижения центра тяжести автомобиля, что очень хорошо сказывается на ходовых характеристиках.
2) Еще одним плюсом является расположение цилиндров. При движении друг к другу в горизонтальной плоскости, намного сильнее гасятся посторонние вибрации. Поэтому этот двигатель считается намного тише своих рядных или V – образных собратьев.
3) Также из плюсов, хочется отметить большой ресурс такого типа двигателя. Например, двигатели SUBARU имеют ресурс около 1 000 000 километров, при должном использовании и своевременной замене расходников.
Минусы оппозитного двигателя
1) Первый и самый существенный минус, это сложный ремонт такого двигателя.
2) Сложное строение, а значит, дорогая цена этого двигателя.
3) Сложное техническое обслуживание.
Этот агрегат прочный, но сложный в строении. Его динамические характеристики схожи с рядным бензиновым двигателем. Мощность и расход. А сейчас небольшое видео.
Оппозитный двигатель SUBARU видео
На этом позвольте закончить, думаю, стало немного понятно, что это такое и ка он работает.
Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) можно классифицировать на основе таких критериев, как вид потребляемого топлива и расположение цилиндров. Если с разделением двигателей на основе разновидности горючего все более-менее понятно даже людям, весьма далеким от техники, то с разделением по расположению цилиндров все не так очевидно. В этом материале мы рассмотрим один из типов ДВС с необычным расположение цилиндров, а именно оппозитный двигатель. Здесь вы узнаете о том, что такое оппозитный двигатель, как он устроен, какие его плюсы и минусы и где он применяется.
Конструкция и особенности работы оппозитного двигателя
Схема работы оппозитного двигателя
Оппозитными называются такие двигатели внутреннего сгорания, угол развала цилиндров которых составляет 180°. Поршни в них двигаются в горизонтальной плоскости, причем зеркально друг по отношению к другу. Это означает, что своей верхней точки они достигают одновременно. Кстати говоря, именно это является одним из главных отличий оппозитных силовых агрегатов от более распространенных V-образных: в них движение поршней осуществляется синхронно (когда один из них находится в верхней точке, второй располагается в нижней).
Благодаря такому расположению цилиндров оппозитные двигатели имеют низкий центр тяжести. Кроме того, их высота существенно меньше, чем у V-образных, они более «плоские» и занимают меньше места в подкапотном пространстве. Одной из отличительных особенностей оппозитных двигателей является наличие двух газораспределительных механизмов (коленчатый вал у них, так же, как и у V-образных, чаще всего один). Что касается принципа работы этих моторов, то он точно такой же, как и у всех остальных ДВС: перемещение поршней, приводящих в движение коленвал, осуществляется за счет давления газов, образующихся при сгорании топливной смеси.
Виды оппозитных двигателей
На сегодняшний день существует три основных разновидности оппозитных двигателей:
Boxer;
OPOC;
5 ТДФ.
Они отличаются друг от друга в основном тем, каким именно образом в них движутся поршни.
Boxer. В оппозитных двигателях этого типа каждый поршень располагается в своем собственном цилиндре, причем они расположены на определенном расстоянии друг от друга, которое всегда остается постоянным. Именно в этом и состоит главная особенность таких силовых агрегатов. Поскольку в процессе функционирования движение их поршней напоминают перемещения боксеров на ринге, то они и получили название Boxer.
OPOC. Эта аббревиатура расшифровывается как Opposed Piston Opposed Cylinder, а особенность конструкции оппозитных двигателей этого типа состоит в том, что в них в каждом из цилиндров находится по два поршня. Они передвигаются навстречу друг другу. Оппозитные двигатели типа OPOC являются двухтактными, в них отсутствуют головки блока цилиндров и механизмы привода клапанов. Благодаря такой конструкции эти силовые агрегаты имеют небольшой вес, причем они бывают как бензиновыми, так и дизельными.
5 ТДФ. Этот тип оппозитного двигателя является отечественной разработкой. В свое время он создавался специально для установки на танки Т-64, несколько позднее использовался в Т-72. Так же, как и в оппозитном двигателе OPOC, в его цилиндрах находится по два поршня, которые движутся навстречу друг другу, однако в отличие от него у каждого из них имеется по собственному коленчатому валу. Камеры сгорания в оппозитных двигателях 5 ТДФ располагаются между поршнями, они работают как на бензине, так и на дизельном топливе. Сейчас эти силовые агрегаты уже не выпускаются.
Плюсы и минусы оппозитных двигателей
Коленвал и поршни оппозитного двигателя
Как и другие типы двигателей внутреннего сгорания, оппозитные силовые агрегаты имеют как плюсы, так и минусы. Что касается плюсов, то одним из самых существенных из них является очень низкий уровень вибраций во время работы. Этим такие моторы обязаны именно оппозитному расположению своих поршней. Дело в том, что при движении они взаимно уравновешивают друг друга, и практически полностью отсутствует тот дисбаланс сил, который приводит к возникновению вибраций.
Это преимущество оппозитных двигателей влечет за собой и еще один значительный плюс: поскольку вибраций практически нет, то и износ движущихся частей происходит гораздо медленнее, чем в, скажем, V-образных двигателях. Соответственно ресурс таких моторов весьма велик: практика показывает, что величина их пробега до капитального ремонта составляет около полумиллиона километров. Некоторые владельцы автомобилей, на которых установлены оппозитные двигатели, утверждают, что эта цифра на практике даже больше и составляет от 600 000 до 700 000 километров.
Еще один плюс силовых агрегатов этого типа состоит в низком центре тяжести. Именно поэтому их часто устанавливают на спортивные автомобили. При прохождении поворотов на больших скоростях оппозитные двигатели обеспечивают повышенную устойчивость машин. Кроме того, как уже упоминалось выше, достоинством моторов этого типа вполне можно считать и их небольшую высоту. Справедливости ради, следует заметить, что при этом они несколько шире силовых агрегатов других типов (к примеру, те же V-образных моторов).
Что касается минусов оппозитных двигателей, то основными из них являются следующие: высокая стоимость и сложность в ремонте. Конструкция таких моторов подразумевает высокую точность изготовления многих их основных элементов, применение дорогих высокопрочных материалов. К тому же, их сборка и наладка существенно более сложны, чем аналогичные процедуры для V-образных или рядных ДВС. Диагностика и устранение неполадок оппозитных двигателей возможны только при наличии специализированного оборудования и специально обученным персоналом. Само собой разумеется, что даже незначительный ремонт таких моторов обходится владельцам автомобилей, на которых они установлены, недешево.
Также существенным недостатком оппозитных двигателей считается значительный расход масла. Впрочем, и по такому показателю, как расход топлива, они пока уступают современным V-образным и рядным силовым агрегатам.
Сфера применения оппозитных двигателей
Оппозитные двигатели используются совсем не так широко, как V-образные и рядные, однако есть автопроизводитель, который устанавливает моторы такого типа на свои автомобили уже на протяжении полувека. Это — известная японская фирма Subaru. Кроме того, оппозитные агрегаты можно встретить на некоторых моделях Volkswagen и Porsche, ими в свое время оснащались советские мотоциклы «Урал» и «Днепр», венгерские автобусы «Икарус».
Следует заметить, что в последние годы интерес к силовым агрегатам этого типа существенно возрос. По некоторым данным, исследования и разработки по усовершенствованию оппозитных двигателей OPOC, ведущиеся группой американских инженеров, финансирует Билл Гейтс.
Видео на тему
Оппозитный двигатель (оппозитный — [фр. , англ, opposite] противоположный) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, расположение цилиндров друг на против друга, то есть с противоположным расположением цилиндров. Принцип работы прост, когда один цилиндр находиться на крайней мёртвой точке, второй цилиндр находиться на противоположной мёртвой точке параллельно ему, под углом 180 градусов. Оппозитный двигатель может быть дизельный и бензиновый.
Самые первые двигатели такого типа устанавливались на венгерский автобус «Икарус» и мотоциклы, также такой тип расположения цилиндров получил обширное применение для военной техники, устанавливались на машины BMW и лишь, потом получили огромный спрос со стороны Porsche и Subaru. Субару используют двигатели такого типа работы очень активно, у их авто можно встретить как дизельный, так и бензиновый вариант.
ОРОС
Оппозитный двигатель типа ОРОС очень сложен в своём устройстве, имеет один коленвал, но при этом два поршня работают в одном цилиндре, которые движутся на встречу друг друга. Такое усложнение привело к закрытию работы над ОРОСом, но недавно благодаря спонсорской помощи разработка возобновлена в поисках альтернативных решений.
5ТДФ
Принцип работы у двигателей такого типа не всегда одинаковый. Второй оппозитный двигатель 5ТДФ, имеет огромное различие от забытого ОРОС или популярного аналога Subaru «боксер» который мы ещё рассмотрим. В 5ДТФ как и в ОРОС два поршня работают в одном цилиндре двигаясь на встречу друг другу, но имеет два коленвала, которые располагаются на местах головки субаровского «боксера». В момент достижения крайней мёртвой точки между двумя поршнями остаётся пространство, называемой как у дизельных, так и у бензиновых систем камерой сгорания, отличие лишь в способе подаче. Тут дело в том, что оппозитный двигатель 5ДТФ двухтактный, в то время как ОРОС и «боксер» четырёхтактные, естественно газообмен происходит как у двухтактного. Активное применение двух коленвальчетый дизельный 5ДТФ получил на танках Т-64, но после завершения их производство от него всё больше отказываются в пользу других двигателей. Такое положение дел могло быть и у «боксера» если бы не Субару.
Боксер
Самый востребованный и часто используемый оппозитный двигатель «боксер» эволюционирует и до сих пор совершенствуется только благодаря Subaru, которые ставят его практически на все машины. В «боксере» стоит один кривошиповый коленвал ровно по его середине, такое расположение коленвала даёт возможность равномерно распределить массу двигателя. Количество цилиндровот четырёх до двенадцати, самый лучший из двигателей «боксер» имеет шесть цилиндров. Это и не удивительно ведь такое количество цилиндров оптимально для всех типов двигателей. Расположение коленвала повлияла не только на массу и размеры двигателя, но и на его пониженную рабочую вибрацию, понизить которую помогают так же специальные крепления. Повышением мощности в таких двигателях занимается турбина, двигатели без неё работали бы на 30 процентов хуже.
Принцип действия типа «боксер»:
Принцип работы типа «Боксер»
Теперь мы понимаем, принцип работы, какие оппозитные двигатели бывают, но так ли они хороши?
Разрушение мифов
Самая главная цель, так и не была достигнута, размеры оппозитного двигателя отличаются от обычного V-образного настолько слабо, что гордиться этим не приходится, а расположение не чего не меняет. Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.
Достоинства
Но плюсы оппозитного двигателя действительно радуют:
Улучшенная управляемость машины, это достигается благодаря смешению центру тяжести, масса имеет
расположение около оси и машина действительно ведёт себя более послушно. Для многих автолюбителей, особенно в России это очень важно.
Повышенный комфорт, достигается за счёт уменьшенной вибрации двигателя, которая не переходит к другим частям автомобиля.
Повышенный ресурс износа, самый главный плюс двигателей такого типа. Жизнь рассчитана больше чем на миллион километров.
Недостатки
Но и минусы заставляют задуматься:
Повышенное потребление топлива, если взять два автомобиля, один с оппозитником а другой с V-образным примерно одинаковой мощности, расход на 100 километров у оппозитного двигателя будет примерно на пять литров больше.
Повышенный расход масла, двигатели других типов «едят» в разы меньше масла.
Дорогостоящий ремонт двигателя, это касается не только стоимости процедуры, но и стоимости запасных частей для вашего двигателя.
Поиски станции, даже если у вас и будут деньги на ремонт и запчасти, не каждый мастер возьмется за столь сложный двигатель.
Получается, что все минусы касаются именно вашего кошелька, все вопросы лишь в том готовы ли вы отдать за это деньги. Но качество не оспаривается, именно по этому, нужно задуматься, лучше платить много раз по малу или не заплатить вовсе не когда.
Поломка двигателя это большая редкость для двигателей и с меньшой работа способность, что уж говорить о «боксере», рассчитанным на миллион километров лучшими инженерами Fuji Heavy Indastries Ltd, специально для Subaru. Не знаю, зависит ли это от этого или нет, но Subaru не собираются отказываться от своих двигателей ещё очень долгое время и судя по их продажам людей это вполне устраивает. Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.
Принцип работы
Едва только был создан первый двигатель внутреннего сгорания, практически сразу же стартовали работы по его усовершенствованию. В качестве основной задачи разработчики определили для себя такие, как уменьшение габаритных размеров самого мотора, увеличение его мощности и повышение устойчивости автомобиля. Таким образом и появился первый оппозитный двигатель, который решил достаточное количество проблем, но не все.
Изначально гражданское автомобилестроение не воспринимало оппозитный тип мотора, и он устанавливался исключительно на военной технике. Первым гражданским авто, где был установлен новый тип двигателя стал «Жук» от концерна «Фольцваген». Со временем, когда было выпущено уже более 20 миллионов таких авто, идею использования оппозиционного двигателя приняли на вооружение такие марки, как «Порше» и «Субару».
Оппозиционный двигатель — различия в конструкции
Несмотря на то, что схема оппозитного двигателя, в принципе, одна, вариантов его исполнения может быть два. Это связано с тем, что одно и то же техническое решение, а именно горизонтальное расположение цилиндров реализовывается разными способами.
Двигатель «боксер»
Такой мотор устроен таким образом, что поршни постоянно расположены друг от друга на определенном расстоянии — когда один находится на максимальном удалении от двигателя, значит его «сосед» занимает точно такое же положение. Свое название такой тип оппозитного мотора получил из-за схожести движений поршней с движениями боксера. Именно такой мотор очень широко использует концерн «Субару» в своих автомобилях.
Мотор «ОРОС»
Такой двигатель устроен несколько иначе. Его возрождение началось совсем недавно, чему в немалой степени способствовали инвестиции Билла Гейтса.
Это стандартный двухтактный оппозитный мотор, в каждом цилиндре которого расположены по два поршня, которые двигаются навстречу друг другу. Крепление всех поршней происходит на одном и том же валу. Один из них предназначен для впуска горючей смеси в камеру сгорания, второй — для удаления отработанных газов. Подобная компоновка позволила конструкторам отказаться от механизма привода для клапанов, а также от самой головки блока цилиндров. Стоит отметить и такое преимущество, как работа всех поршней с одним коленвалом.
Есть ли преимущества у оппозитного двигателя
Как и любой другой тип, оппозитный двигатель имеет преимущества и недостатки, которые обусловлены конструктивными особенностями. Несмотря на некоторые отрицательны стороны, преимущества такого типа моторов весьма многочисленны.
Недостатки тоже присутствуют
Что значит оппозитный двигатель в плане своих достоинств многим понятно, но тем не менее есть и ряд недостатков, благодаря которым такой мотор пока не устанавливается на все выпускаемые сегодня автомобили.
Некоторые особенности современных оппозитников
С момента своей разработки и установки первого оппозитного двигателя на фольцваген в 1938 году, этот тип моторов подвергся серьезной модернизации. Наибольшее распространение в настоящее время получили четырехцилиндровые двигатели — именно они отличаются наибольшей экологичностью, компактностью и экономичностью в плане расхода горючего. Во многом, это стало результатом многолетнего кропотливого труда инженеров, воплотивших в таких моторах достаточное количество уникальных разработок:
О высокой надежности и мощности оппозитного двигателя свидетельствует и тот факт, что именно этот тип мотора устанавливался на советский танк Т-64, а в дальнейшем и на Т-72. Только такой оппозитный двигатель, принцип работы которого с тех пор мало изменился, смог обеспечить высокую мощность при своих сравнительно небольших габаритных размерах. Для справки, только он мог выдать порядка семисот лошадиных сил при 2-х тысячах оборотах и объеме в 13,6 литра. Массу интересных фактов о работе оппозиционных моторов можно узнать, посмотрев видео:
Как избежать дорогостоящего ремонта оппозитного двигателя
Любой оппозитный двигатель имеет плюсы и минусы, что вполне естественно. Чтобы избежать возникновения проблем, устранение которых может потребовать очень серьезные материальные затраты, имеет смысл прислушаться к советам специалистов, и эксплуатировать автомобиль с установленным оппозитным двигателем правильно. Первое, на что стоит обратить пристальное внимание — это точное соблюдение сроков прохождения технического обслуживания, которое должно проводиться на специализированных станциях и только квалифицированным персоналом.
Огромную внимательность следует проявлять при выборе моторного масла. Предпочтение следует отдавать только известным брендам, приобретение делать либо в специализированных магазинах с безупречной репутацией, либо в фирменных центрах сервисного обслуживания. Использование некачественного продукта способно доставить немало хлопот чрезмерно экономному водителю. То же можно сказать и о качестве топлива. Горючее, содержащее большое количество «несанкционированных» добавок серьезно уменьшает ресурс двигателя, приводя к необходимости дорогостоящих ремонтных работ.
Многие автовладельцы, приобретающие транспортные средства с оппозитным двигателем, наслышаны о качественной и эффективной системе его охлаждения, поэтому не особо зацикливаются на этом моменте. Не следует нещадно гонять мотор, особенно в теплое время года — самая совершенная система охлаждения может не справиться со своей задачей. В немалой степени способствует затрудненному охлаждению и отсутствие периодической мойки двигателя — скапливающаяся грязь на моторе существенно затрудняет теплоотдачу, способствуя излишнему нагреву.
Несмотря на некоторые сложности, оппозитный двигатель отлично зарекомендовал себя, существенно повышая комфорт и безопасность вождения. При этом следует отметить, что бытующее мнение о крайней дороговизне владения автомобилем с таким мотором явно преувеличены. Для примера можно рассмотреть бренд «Субару», который давно выпускает автомобили именно с таким типом двигателя — они никогда не входили в число машин с чрезмерно дорогим обслуживанием, и многие авто со стандартными моторами обходятся своим владельцам куда дороже. Здесь сказывается и существенная экономия на горючем, которого требуется куда меньше — в зависимости от конкретной модели авто экономия на топливе может доходить до 50%.
Skylark 1600 EP Композитный планер ж / Мотор 1600мм (АРФ)
JavaScript seems to be disabled in your browser. You must have JavaScript enabled in your browser to utilize the functionality of this website.
Proceed to Checkout
Итоговая цена
0,00 A$
Корзина
0
Хотите бесплатную доставку? кликните сюда Узнать больше!
На прошедшей 20-22 сентября 2021 года в Санкт-Петербурге Х международной конференции «Лучевые технологии и применение лазеров» предприятие «ОДК-Сатурн» представило синтезированные материалы из металлопорошковых композиций и инновационные гибридные технологии в производстве двигателей. На предприятии проведена общая квалификация синтезируемых материалов из металлопорошковых […]
Подробнее
Авиадвигатели / Новости авиации / Технологии
В рамках программы Объединенной двигателестроительной корпорации «Трансформация индустриальной модели» (ТрИМ) «ОДК-Пермские моторы» осваивают производство лопаток турбин высокого давления для новых двигателей ПД-14, ПД-8 и ПД-35. «Пермские моторы» реализуется четыре проекта: «Лопатки турбины», «Валы ГТД», «Линии конечной сборки», «Центр теплозащитных покрытий». […]
Подробнее
Авиадвигатели / Новости авиации
Для двигателя большой мощности ПД-35 Объединённая двигателестроительная корпорация изготавливает из полимерных композиционных материалов широкохордные рабочие лопатки вентилятора с использованием препрегов и технологии 3D-ткачества. Чтобы двигатель ПД-35 соответствовал требованиям времени по топливной эффективности и был привлекательным для установки на российско-китайский широкофюзеляжный […]
Подробнее
Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации
Современная авиация — это элитный клуб небольшого количества стран, которые имеют технологические, научные, финансовые, производственные и человеческие ресурсы полного цикла создания современных газотурбинных двигателей. Клуб действительно небольшой, всего четыре страны входят в него — это США, Франция, Великобритания и Российская […]
Подробнее
Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации
Команда «Наро-Фоминского машиностроительного завода» Объединенной двигателестроительной корпорации развивает технологии нанесения многослойных покрытий, которые позволят на 30-50% повысить межремонтный ресурс газотурбинных двигателей для авиации и промышленных энергетических установок. Об этом представитель ГК Ростех заявил в ходе открывшейся международной выставки HeliRussia-2020. «Решение […]
Подробнее
Авиадвигатели / Новости авиации / Технологии
Для авиадвигателя ПД-14 в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ), головном НИИ отрасли и ОКБ «Авиадвигатель» были разработаны монокристаллические лопатки турбины высокого давления с перспективной системой охлаждения, работоспособные при температуре газа до 2000°К, пустотелая широкохордная лопатка вентилятора из титанового сплава, благодаря […]
Подробнее
Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации
Объединенная двигателестроительная корпорация в рамках проекта создания авиадвигателя большой мощности разработала композитную лопатку вентилятора, сообщил заместитель генерального директора ОДК Валерий Гейкин, возглавляющий направление «Технологии двигателестроения». Серийное производство лопаток будет налажено на заводе «ОДК-Сатурн», сообщили в пресс-службе ГК Ростех. По его […]
Подробнее
Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации / Технологии
На базе рыбинского предприятия «ОДК-Сатурн» открыт крупнейший в России центр по изготовлению лопаток турбин для авиационных, морских и промышленных двигателей. Инновационное производство позволит ежегодно выпускать компоненты для более чем 2 тысяч авиадвигателей – российских и зарубежных. Объем инвестиций в проект […]
Подробнее
Авиадвигатели / Новости авиации / Технологии
В Иране представили новую ракету с композитным двигателем
https://ria. ru/20200209/1564459709.html
В Иране представили новую ракету с композитным двигателем
В Иране представили новую ракету с композитным двигателем — РИА Новости, 09.02.2020
В Иране представили новую ракету с композитным двигателем
Иран представил усовершенствованную ракету с двигателем из композитных материалов, сообщило агентство Tasnim. РИА Новости, 09.02.2020
ТЕГЕРАН, 9 фев — РИА Новости. Иран представил усовершенствованную ракету с двигателем из композитных материалов, сообщило агентство Tasnim.Указывается, что ракета малой дальности под названием «Раад-500» («Гром-500») оснащена композитными двигателями, сделанными из материалов, которые позволяют снизить ее вес и увеличить дальность действия на 200 километров по сравнению с ракетами «Фатех-110» («Завоеватель-110»), то есть до более 500 километров. Согласно данным из открытых источников, дальность ракеты «Фатех-110» составляет 300 километров. Ракеты нового поколения этого семейства под названием «Фатех-313» могли использоваться, по данным СМИ, во время ударов по базе США в Ираке в начале января 2020 года, ставших «местью» за гибель высокопоставленного иранского генерала Касема Сулеймани в результате американской операции.В Иране в данный момент проходят торжества в связи с годовщиной исламской революции 1979 года, которые начались 1 февраля и длятся десять дней: с момента возращения из многолетней ссылки лидера антимонархического движения имама Хомейни до формальной победы революции 11 февраля, когда военное командование объявило о нейтралитете. В последний день ожидаются масштабные шествия по всей стране.Празднования носят название «Дахе-е фаджр» («Десять дней рассвета») — в этот период Иран, как правило, представляет достижения в различных областях, в том числе военно-технические и научные. В этом году отмечается 41 год победы революции.
ТЕГЕРАН, 9 фев — РИА Новости. Иран представил усовершенствованную ракету с двигателем из композитных материалов, сообщило агентство Tasnim.
Указывается, что ракета малой дальности под названием «Раад-500» («Гром-500») оснащена композитными двигателями, сделанными из материалов, которые позволяют снизить ее вес и увеличить дальность действия на 200 километров по сравнению с ракетами «Фатех-110» («Завоеватель-110»), то есть до более 500 километров.
4 февраля 2020, 23:57Хочу стать космонавтом
Иран начал разрабатывать космические капсулы для космонавтов
Согласно данным из открытых источников, дальность ракеты «Фатех-110» составляет 300 километров. Ракеты нового поколения этого семейства под названием «Фатех-313» могли использоваться, по данным СМИ, во время ударов по базе США в Ираке в начале января 2020 года, ставших «местью» за гибель высокопоставленного иранского генерала Касема Сулеймани в результате американской операции.
В Иране в данный момент проходят торжества в связи с годовщиной исламской революции 1979 года, которые начались 1 февраля и длятся десять дней: с момента возращения из многолетней ссылки лидера антимонархического движения имама Хомейни до формальной победы революции 11 февраля, когда военное командование объявило о нейтралитете. В последний день ожидаются масштабные шествия по всей стране.
Празднования носят название «Дахе-е фаджр» («Десять дней рассвета») — в этот период Иран, как правило, представляет достижения в различных областях, в том числе военно-технические и научные. В этом году отмечается 41 год победы революции.
28 января 2020, 09:31
Украинский завод заказал в России алюминий для американских ракет
ЦИАМ
24 Марта 2017
Переход от металла к композиционным материалам (КМ) в авиации вполне допустимо сравнить с революцией, которая произошла когда-то при переходе самолетостроения от дерева к металлу. А какова ситуация с использованием КМ в авиационном двигателестроении? Об этом рассказывает один из самых авторитетных специалистов в данной области, профессор, доктор технических наук Тельман Джамалдинович Каримбаев, начальник отдела прочности неметаллов ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (входит в состав НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).
Какие преимущества дает использование КМ в авиадвигателе? Где это использование наиболее целесообразно?
Есть общие физические принципы, определяющие эффективность двигателя. Согласно термодинамическому циклу Карно, освоенная температура газа определяет уровень совершенства авиационного двигателя. В настоящее время материалы, которые используются в турбинах, работоспособны при температурах 1100°С максимум. Чтобы они продолжали работать при более высоких температурах газа, их необходимо охлаждать. Это усложняет конструкцию и требует отбора воздуха от компрессора, из-за чего существенно снижается экономичность двигателя. Современные композиционные материалы (КМ) способны обеспечить более высокие рабочие температуры деталей турбины с существенно меньшими потерями на охлаждение или даже вовсе без него. Мы пытаемся применить для этих целей высокотемпературные КМ, в основном – керамические (ККМ). Если металлические материалы, которые сегодня применяются в турбинах, имеют удельный вес порядка 7,5–8 г/см3, то у ККМ удельный вес – 3–3,4 г/см3, то есть масса изделия снижается в два раза. А любое снижение массы – это уменьшение расхода топлива, повышение надежности.
Не меньше эффект от применения КМ в холодной части ГТД. В настоящее время тенденция такова, что эффективность двигателя повышается с увеличением степени двухконтурности, и в этом случае вентилятор приобретает все большие размеры. А ведь вес вентилятора – это порядка 30-40% веса всего двигателя. Лопатки вентилятора ПД-35, например, имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе – 3 м, и в этом случае применение металлов приводит к недопустимому росту массы.
Даже если гораздо меньшую лопатку для вентилятора двигателя размерности ПД-14 изготовить из сплошного титана, она будет весить 11 кг. Масса нынешней полой титановой лопатки – 8 кг, а углепластиковой – 5,5 кг. А ведь это не только экономия в 2,5 кг на каждой лопатке, которых в вентиляторе около 20. Поскольку это вращающиеся массы, то в результате их снижения уменьшается нагрузка на диск, на вал, снижается ударное воздействие на корпус при обрыве лопатки, турбину можно сделать менее мощной. Подсчитано, что каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению на 3,75 кг массы всего двигателя. А если двигатель легче, то снижается нагрузка на крыло и его тоже можно облегчить.
В целом же при замене металлов на КМ масса отдельных деталей снижается на 10–50%, долговечность улов увеличивается на 5–25%, а экономичность двигателя возрастает на 3–8%.
Вы стояли у истоков работ по использованию КМ в авиадвигателестроении. Есть ли в отечественной истории какие-то достижения в этой области? Причастен ли к ним ЦИАМ?
Как раз 50 лет назад, в 1967 году, меня назначили начальником сектора, состоявшего тогда из 5 человек. В это время появились первые КМ, и началось создание двигателей 4-го поколения. Мы работали в основном с Запорожьем, где создавались Д-36 и Д-18Т.
На Д-36 тонкий титановый корпус разрушался из-за вибрации. Поскольку у углепластика высокие демпфирующие свойства, он был намотан на титан, и это мероприятие исключило разрушение от вибраций. Он до сих пор эксплуатируется в таком виде. На Д-18Т стоят лопатки направляющего аппарата из углепластика, а корпус вентилятора усилен кевларовым волокном, вернее его отечественным аналогом – арамидом. Двигатель до сих пор эксплуатируется без проблем.
В связи с необходимостью научиться делать корпуса из неметалла, у нас была создана так называемая энергетическая модель расчета непробиваемости корпусов, которая до сих пор используется, хотя сегодня уже выглядит достаточно консервативной. В 1971 году мной была создана так называемая двухкомпонентная теория композиционных материалов.
Уже в те годы, как раз в период начала работы над двигателями 4-го поколения, мы пытались сделать углепластиковые рабочие лопатки. Но технология их изготовления еще была слабо разработана, материалы были недостаточно хороши. А после того как в 1971 году обанкротилась компания Rolls-Royce, потерпев неудачу с углепластиковыми лопатками вентилятора для двигателя RB211-06, наши работы в этом направлении были остановлены министерством. Все твердили: «Это бесперспективно». И даже такой выдающийся конструктор-самолетчик, как Ильюшин, говорил о композиционных материалах: «Я никогда на этой тряпке не полечу». Тогда он правильно говорил. Но технологии развиваются, и сейчас из этих «тряпок» делают лонжерон крыла, а в двигателестроении качественный скачок произошел в 1995 году, когда компания General Electric внедрила в своем двигателе 5-го поколения GE90 лопатки вентилятора из углепластика.
В конце 1970-х – начале 1980-х годов в Уфе под руководством генерального конструктора УКБМ «Мотор» Алексея Андреевича Рыжова началась работа по внедрению в двигатели КМ. Была создана большая рабочая группа. Туда входили работники ЦИАМ, ВИАМ, НИИД, самого УКБМ «Мотор», ряда других организаций. Сложился хорошо работающий слаженный коллектив. Мы до сих пор встречаемся друг с другом, вспоминаем те годы. Мы тогда разрабатывали рабочие лопатки вентилятора и лопатки направляющего аппарата из боралюминия. ЦИАМ провел широкие исследования свойств этого материала, результаты их до сих пор актуальны. Впервые в мировой практике использовались бесполочные широкохордные лопатки вентилятора, созданные по аэродинамическому проекту сотрудника ЦИАМ Ю.Н. Васильева. Многие даже не понимали, что это за лопатка такая, почти квадратная.
Из боралюминия были созданы лопатки вентилятора и направляющего аппарата 2-й ступени. На 2-й ступени температуры достигали уже 350 градусов, и лопатки направляющего аппарата из боралюминия там не пошли. Боралюминий работал лишь до 300 градусов. Эти лопатки были испытаны в двигателе, но судьба самого двигателя оказалась неудачной. Его так и не довели. Были изготовлены несколько экземпляров, из которых на четырех, по-моему, испытывались лопатки направляющего аппарата 1-й ступени. После этого наступил определенный застой, и лишь с конца 1990-х годов потихонечку ситуация начала меняться.
На каком уровне, в сравнении с мировым, в настоящее время находится внедрение КМ в отечественном авиадвигателестроении?
В 1970-80-х годах мы шли вровень с исследованиями западных коллег, но в 1990-е годы существенно отстали. Тем не менее, в последнее десятилетие наметилась положительная тенденция. В результате новых разработок, таких как ПД-14 и ПД-35, появляется спрос на научные исследования, в том числе и по КМ.
На сегодняшний день на российских двигателях, например на ПС-90, из КМ изготовлены лишь небольшие несиловые элементы. На ПД-14 из КМ изготовлены мотогондола и передний корпус, однако силовых элементов из КМ по-прежнему нет, хотя почти все современные западные двигатели-конкуренты разрабатываются с углепластиковыми лопатками вентилятора.
Наше преимущество заключается в том, что мы знаем из зарубежного, да и из своего собственного опыта, что и как надо делать. Другое дело, что полноценной возможности реализовать эти знания нет. ЦИАМ работает над созданием научно-технического задела (НТЗ) по деталям из КМ для новых двигателей, но существенным препятствием на этом пути является отсутствие отечественных материалов с необходимыми свойствами, например по стойкости к удару посторонними предметами.
Зарубежные углепластики имеют предел прочности на сжатие после удара 350 МПа, а у плетеных КМ – до 385. У отечественных материалов этот параметр не превышал 240 МПа. После значительных трат и усилий в прошлом году мы достигли гарантированных 290 МПа, а есть образцы, которые показывают 310–350 МПа. В этом направлении мы сейчас и работаем. Приближаемся к тем характеристикам, которые нужны для изготовления лопаток из углепластика.
Мы обязаны создать конкурентоспособные изделия в существующих условиях и, безусловно, мы ищем пути, как это сделать. Я могу показать это на примере углепластиковой рабочей лопатки вентилятора. Мы проанализировали все плюсы и минусы имеющихся в мире технологий, и в результате у нас родилась своя, гибридная технология, с помощью которой мы получаем конкурентоспособное изделие по очень низкой стоимости. Мы к этому пришли буквально в 2016 году.
Расскажите о разработанной в ЦИАМ технологии изготовления углепластиковых широкохордных лопаток.
Мы разработали гибридную инфузионно-автоклавную технологию, которая позволяет использовать углепластиковую оснастку. Также нами придуман способ, позволяющий при ручной выкладке сухой ткани все уложить точно.
Известно, что работа с КМ требует совершенно другого подхода в сравнении с разработкой деталей из металла. Какова роль ЦИАМ в создании методов проектирования изделий из КМ?
В нашем отделе три группы специалистов: одну группу можно условно назвать расчетчиками, хотя они занимаются не только расчетами. Они проектируют изделия из КМ, рассчитывают его напряженно-деформированное состояние (НДС), создают расчетные модели. Вторая группа – технологическая. В ней изготавливаются спроектированные опытные детали, образцы. При этом для изготовления деталей разрабатывается соответствующая технологическая оснастка. Третья группа – испытатели. Здесь проводится общая и специальная квалификация используемых материалов, а также работы по прочностной доводке разработанных деталей.
На стадии проектирования у нас используются математические модели разного иерархического уровня. Первый уровень – однородное изотропное тело с приведенными упругими и прочностными характеристиками. Поскольку в реальности мы имеем дело с существенно анизотропным телом, то характеристик становится больше. Если для металла независимых характеристик упругости два – модуль упругости и коэффициент Пуассона плюс соответствующие значения прочности, то у нас, даже если рассматривать ортотропное тело, получается 9 характеристик упругости плюс соответствующие критерии прочности.
Вторая модель более высокого уровня, которая используется на следующем этапе проектирования, это модель слоистого тела. В этом случае мы рассчитываем каждый слой в отдельности, а их может быть до 300 в хвостовике. И в каждом слое отдельно рассчитывается его НДС. Для такой модели нужны достаточно мощные вычислительные машины. Особенно если мы решаем не статику, а динамическую задачу, да еще и с ударом.
Но в местах перехода от хвостовика к перу, где градиенты напряжения очень большие, уже и модели слоистого тела недостаточно. Нужно рассматривать модель двухкомпонентной среды: отдельно считать НДС волокна и отдельно связующего. Такие двухкомпонентные модели мы создаем для ограниченных, самых опасных с точки зрения прочности областей.
Разный иерархический уровень расчетов используется для того, чтобы спроектировать лопатку. Причем лопатка считается не только на статику, но и на динамику, на собственные частоты и формы колебаний, оценивается стойкость к удару и автоколебаниям.
Можно ли считать, что этот расчетный комплекс готов для того, чтобы его восприняла промышленность?
Мы сами для себя наметили, что в 2018 году напишем полное руководство по проектированию лопаток из КМ, но сейчас у нас еще есть трудности в предсказании длительной прочности и ресурса. Неоткуда взять данные для проверки. Опыта эксплуатации подобных изделий у нас нет. Гарантировать, что эта лопатка будет стоять 30 тыс. часов, без испытаний невозможно. Ну а в целом уровень наших матмоделей не только соответствует мировому, но, мне кажется, даже превосходит его, особенно в части использования двухкомпонентных моделей.
Каков порядок работ после того, как лопатка спроектирована?
В результате проектирования создается укладка, то есть схема того, каким образом уложить слои в лопатке, чтобы они наилучшим образом воспринимали нагрузки, которые возникают в изделии: а кроме центробежной нагрузки из-за закрученности возникает раскрутка, надо учесть колебания, ударные нагрузки, рациональный расход материала и т.д. Оптимальный вариант укладки получается в результате компромисса.
У каждого изделия – своя укладка, а это значит, что у каждой лопатки – свой материал с уникальными характеристиками. А новый материал нужно квалифицировать в соответствии с существующими нормами. В случае с металлом достаточно общей квалификации материала: модули упругости, влияние температуры и прочее. Все это записано в паспорте на материал. Но для КМ есть данные только для простейших случаев армирования. На эти данные смотрят лишь в самом начале проектирования, определяя, годится ли этот материал в принципе для данного изделия.
Но при проектировании углы армирования существенно меняются – это уже новый материал, который создается одновременно с конкретным изделием. Нужна специальная квалификация материала лопатки. То есть число испытаний значительно увеличивается. Использование КМ в конструкции Boeing 787 привело к уменьшению массы самолета на 50%, но число испытаний свойств материалов увеличилось с 5000 до 100 000.
Одновременно идет отработка самой конструкции на конструктивно подобных элементах. Например, у нас в ЦИАМ созданы двухзамковые образцы, которые моделируют хвостовик. Мы исследуем их на длительную прочность, подвергаем циклическим испытаниям. Проводим испытания и самой лопатки на усталость, то есть идет прочностная и технологическая доводка изделия. При этом отрабатываются и методы неразрушающего контроля. Проводятся испытания на разгонном стенде. Весь комплекс испытаний рабочих лопаток у нас уже отработан.
Какое оборудование есть в ЦИАМ для изготовления углепластиковых широкохордных лопаток?
В результате длительных усилий нам удалось собрать все необходимое оборудование для производства углепластиковых лопаток. Таким образом, создан участок, который позволяет по нашей технологии создавать качественные лопатки различных типоразмеров. В среднем на изготовление одной лопатки уходит несколько дней, так что в принципе мы можем организовать в ЦИАМ мелкосерийное производство.
Что касается измерений, то у нас есть лаборатория, аккредитованная АР МАК, то есть мы имеем право проводить квалификационные испытания механических свойств и характеристик материалов и изделий, в том числе после выдержки во влажной среде, с учетом нагрева и т. д.
Так что ЦИАМ является лидером по внедрению КМ в авиадвигатели во всех отношениях: и в расчетах, и в производстве, и в испытаниях.
Производство углепластиковых лопаток будет дешевле, чем полых титановых?
По нашим расчетам, стоимость углепластиковых лопаток будет составлять 50–70% от стоимости полых титановых. Как делаются полые титановые лопатки? В печи при температуре 1000ºС заготовки распирают внутренним давлением в оснастку. Изготавливать оснастку, которая выдерживала бы эти температуры, – это уже немалые затраты. У нас все гораздо дешевле. Пресс-форма неметаллическая. Ее можно множить в большом количестве, если мы имеем мастер-модель. При массовом производстве это будет намного дешевле.
До какого уровня технологической готовности (УТГ) доведена углепластиковая лопатка вентилятора?
Наша цель – 6-й УТГ, после чего можно передавать технологию промышленности. Сейчас мы находимся на 4-м УТГ. Для перехода на 5-й УТГ нам нужно просто провести больше проверочных испытаний. А вот 6-й уровень – это испытания в двигателе. Технология есть, но нужны испытания, испытания и испытания.
Расскажите о разработках ЦИАМ в области использования КМ в малоразмерных ГТД (МГТД).
Программа по отработке технологии изготовления отдельных деталей и узлов малоразмерных двигателей из КМ стартовала в 2005 году, но работа над ней прерывалась, и выполнили мы ее лишь в 2016 году. В результате нами созданы из КМ все детали ротора: центробежное колесо, колесо турбины, колесо осевого компрессора низкого давления. Кроме этого, изготовлены неохлаждаемая жаровая труба, а также сопловой аппарат, который стоит в турбине высокого давления. Это самая теплонапряженная конструкция в двигателе.
Неизменный интерес посетителей всевозможных экспозиций на стенде ЦИАМ привлекает компрессор с внешним валом.
Идея в том, что керамика лучше работает на сжатие, чем на растяжение. И в компрессоре с внешним валом лопатка как бы упирается в наружный вал и работает именно на сжатие. Нас пока останавливает лишь отсутствие магнитных опор. Обычные подшипники в таком изделии применить нельзя. Вал должен висеть на магнитных подшипниках.
Эти изделия уже можно использовать в реальных двигателях?
В отношении соплового аппарата для МГТД мы гарантируем ресурс 25 часов и считаем, что изделие готово для эксплуатации в малоресурсных двигателях. Но для выхода на ресурс в 10 тыс. часов надо проводить дополнительные испытания.
С рабочим колесом турбины ситуация сложнее. Сейчас у нас сделано несколько вариантов. Испытания на разгонном стенде прошли успешно, изделия стояли до 60 тыс. оборотов в минуту и лопатки сломались при расчетных нагрузках. Необходимо проводить испытания при высокой температуре. С компрессорами из КМ для МГТД у нас нет проблем – можно внедрять. Для короткоресурсного двигателя горячую часть мы уже готовы сделать из КМ, но для применения в ресурсоемких двигателях нужны дополнительные испытания.
А как идут работы над подшипниками из КМ, которые не требуют смазки?
Мы сделали сепараторы из углерод-углеродного КМ для этих подшипников и шарики из материала, который называется «скелетон». Но необходимо эти шарики обработать, довести до очень высокой чистоты поверхности и сферичности, которая достигается в стальных шарах. Однако этот материал с трудом поддается обработке. С помощью лазера оказалось возможным довести шарики до нужной кондиции. Но эта технология очень дорогая, и конкурентоспособное изделие таким образом не сделаешь.
Между тем, за рубежом такие подшипники уже стоят на малоразмерных двигателях. Дело опять же в материалах. За рубежом шарики в основном делают из нитрида кремния, который легко обрабатывается. Мы также пытаемся использовать этот материал, но в России порошки для нитрида кремния нужной чистоты и зернистости не производят. Мы изготовили шары из зарубежных порошков, их успешно обработали, и теперь они будут нами испытываться.
Неметаллы дают дополнительную свободу конструктору?
У КМ большие возможности в этом плане, поскольку мы можем регулировать их свойства. Ну, например, оказалось, что металлическая лопатка по какой-то частоте попадает в резонанс с потоком. Приходится менять всю геометрию изделия, зачастую с падением КПД. При использовании углепластика мы меняем не геометрию, а внутреннюю структуру материала и уходим от резонансных частот. Или, например, на самом кончике лопатки часто возникает срывной флаттер. На металлической лопатке обрезают этот кончик, теряют в КПД, зато обеспечивают работоспособность изделия. При использовании КМ мы меняем структуру армирования в этом месте и добиваемся того, что кромка будет держать.
Есть ли изделия, которые можно сделать только из неметаллов?
Если речь идет о мощных двигателях с большой степенью двухконтурности, то бессмысленно говорить о металлической лопатке. Что говорить, если компания Rolls-Royce, которая обожглась на КМ и все последующие годы ориентировалась на полые титановые лопатки, сейчас начинает делать эти изделия из углепластика. Не потому, что она их любит, а потому что они экономичнее и надежнее. Наработка первых экземпляров лопаток из углепластика превысила 30 млн. часов. Планируется достижение 150 млн. летных часов. У металла 30 млн. часов – это предел.
Есть ли в отрасли понимание необходимости интенсифицировать работу по использованию КМ?
Сейчас совершенно другое отношение к проблеме, даже по сравнению с началом 2000-х годов. Если раньше говорили: «Обойдемся без этого», то сейчас, по крайней мере на высоком уровне, так не говорят. Использование композитов – область наибольшего прогресса в авиации. Именно сюда надо вкладывать средства для получения максимальной отдачи.
производство защиты картера в Санкт-Петербурге»
Защита картера сэкономит ваше время и деньги
Российские автомобилисты хорошо знают — качество отечественных дорог, оставляет желать лучшего, а потому автолюбители считают необходимым устанавливать такую деталь, как защита поддона картера. А разработчики и специалисты автосервиса настаивают, что бы она была установлена на всех автомобилях, которым приходится передвигаться за чертой города. Некоторые водители хотят сэкономить на этой детали, не стоит описывать случаи, когда картер был пробит вдалеке от населённого пункта, где не ловит мобильный телефон или, как назло, в нём сели батарейки, и сколько пришлось помучится чтобы выйти из этой ситуации. Таких рассказов много у каждого бывалого автолюбителя. Стоит лишь перечислить негативные последствия от такой ситуации: это сорванная поездка, а значит испорченный отдых или дело, потерянное время, расходы на ремонт автомобиля и опять же время, потраченное на восстановление.
Многие городские жители, которые избегают съезжать с хорошего дорожного покрытия, ошибаются, если думают, что им не нужна защита картера. На городской автотрассе очень легко можно повредить картер о кусок заледеневшей грязи, упавшей от машины, которая едет впереди вас, это может быть и крышка плохо закрытого люка, да и мало ли предметов попадается на городской дороге, по которой мчатся автомобили. Защита поддона Вашей машины, даёт возможность уберечь двигатель и другие узлы и механизмы автомашины, которые расположены очень близко к поверхности дороги от ударов, попадания влаги и загрязнения.
Одна из функций, которую выполняет защита двигателя, это противоугонная функция, при которой затруднено попадание к системе сигнализации. Популярные у российских автолюбителей иномарки подчас не имеют никакой защиты, или она сведена к минимуму, и лишь прикрывает двигатель от попадания пыли или грязи, так как эта она выполнена из пластмассы. Итак, вы решили, что защита вам необходима. Теперь стоит сделать выбор какой вид её следует установить. Защита может быть различной и по конструкции и по материалу. Особенности конструкции диктуются расположением основных узлов и элементов: балки переднего моста, радиатора, лонжеронов, коробки передач, выхлопной системы, двигателя. Металлическая защита может быть выполнена из разных материалов: стали, алюминия и нержавейки.
Подробнее: Зачем нужна защита картера.
Выбор защиты
Преимущество защиты картера, сделанной из стали, это их невысокая стоимость. Они изготавливаются из листа прокатной стали толщиной в два-три миллиметра. Алюминиевая защита предпочтительнее по нескольким причинам. Первая из них, это, то что толщина её больше и составляет пять миллиметров, при этом вес идентичен стальной, второе, то что защита из алюминия более жёсткая, а значит более надёжная и прочная, третье — такая защита меньше подвержена коррозии. Но защита из алюминия стоит дороже, чем стальная. Защита картера изготовленная из нержавеющей стали, по многим показателям не уступает алюминиевой, и хоть по стоимости может быть выше, но имеет привлекательный внешний вид и часто устанавливается на джипах. Существует и титановая защита, она хоть и прочна, но очень дорога и сложна в обработке.
Для того, чтобы сделать оптимальный выбор, вам нужно знать, какой должна быть правильная защита картера для любого автомобиля. Одна из характеристик, которой она должна обладать – это жёсткость, в другом случае она сможет передавать удар на картер. Оптимальную жёсткость защите придаёт стальной лист в три мм. Более толстый лист стали увеличит вес, и тогда будет усилена нагрузка на подвеску автомобиля. При изготовлении защиты нужно учесть и степень безопасности при столкновении, чтобы она не увеличивала риск повреждения. Да и бесшумность крепления защиты с металлическим подрамником имеет большое значение для комфортной езды — мало приятного передвигаться на престижной иномарке с дребезжанием или треском.
Подробнее: Выбор материала для защиты картера.
Плюсы современных материалов, которые используем мы
Существует и более современные материалы из которых изготавливается защита, это стеклопластик или композиционный материал. Стеклопластик состоит из стеклянных нитей и связующего их полиэфира, композиционный материал — углепластик или карбон, и кевлар, так же применяются для изготовления защиты картера, эти материалы всё больше находят своё применение в автомобильной промышленности. Композиционный материал способен принимать форму любой конфигурации, обладает достаточной прочностью, и вместе с тем он очень лёгкий. Такие материалы уже несколько десятков лет используется при выпуске гоночных автомобилей.
Защита картера из композитного материала — имеет преимущества перед металлической, это малый вес, толщина может составлять 8мм, при этом она сохраняет хорошую жёсткость и прочность. Такой материал не подвержен коррозии, он нейтрален к реагентам, которыми обрабатывают дороги во время гололёда. Металлическая защита автомобиля может от сильного удара деформироваться, а защите из композиционных материалов это не грозит, она достаточно упруга и может изгибаясь, восстанавливать первоначальную форму. У изготовленной из композиционного материала защиты есть ещё одно хорошее свойство – она не только не резонирует, но и обладает шумопоглощающими свойствами.
Подробнее: Материалы, которые используем в защитах мы — технология.
Ваша безопасность — наш главный приоритет
При столкновении стеклопластик или карбон не несёт дополнительную опасность для водителя и пассажиров, он может лопнуть, что даст возможность уйти мотору вниз, по заранее просчитанной траектории. Композитная защита картера не меняет своих свойств на морозе. Ещё важно, что карбоновая или другая композиционная защита не уменьшает клиренс, что имеет особое значение в моделях иномарок, где дорожный просвет очень мал. Да и то, что из такого материала можно создать любую форму, которая максимально плотно прилегая к днищу автомобиля, защищает двигатель от грязи, а при попадании жидкости сверху, она сливается в предусмотренные отверстия, такие отверстия проделаны и для вентиляции, а монтаж такой защиты очень прост и надёжен. Какую защиту картера выбрать решает каждый автовладелец сам, в зависимости от марки автомобиля и финансовых возможностей — более подробную информацию о защите моторного отсека в регионе, вы можете получить на странице наших партнеров.
Это двигатель будущего? Подробно о Матти Хольцберге и его композитном блоке двигателя
Композиты из углеродного волокна проникли практически во все уголки и закоулки современного суперкара. У нас есть углеродные несущие конструкции, карбоново-керамические тормозные диски и панели кузова, армированные углеродным волокном. Доведя этот подход до крайности, конструкторы Формулы-1 уже давно используют литые компоненты подвески, крыла и картера трансмиссии из углеродного волокна. Современные рули F1 даже сделаны из этого легкого и жесткого материала, чтобы сэкономить несколько унций.
По иронии судьбы, единственная самая тяжелая часть практически каждого автомобиля — блок двигателя — является одним из последних элементов, ожидающих преобразования металла в формованное углеродное волокно. Входит инженер из Флориды Матти Хольцберг. В течение последних четырех десятилетий он работал над созданием сверхлегкого пластикового двигателя с достаточной выносливостью, чтобы заменить блоки цилиндров из чугуна или алюминия. Со стратегическим использованием вставок, чтобы справиться с высокой температурой и сосредоточенными нагрузками, он разработал композитный блок двигателя, который может быть готов отправить литой металл по пути багги.
После многих лет экспериментов с различными смолами, армированными стекловолокном, Хольцберг недавно расширил сферу своей деятельности, включив в нее более дорогие материалы из углеродного волокна. Понимая, что хардкорное гоночное сообщество всегда стремится получить конкурентное преимущество в снижении веса, он знал, что существует рынок для композитного блока цилиндров, способного уменьшить вес на несколько фунтов. Потакая своим лучшим предпринимательским инстинктам, он купил инструменты и настроил свою лабораторию в Уэст-Палм-Бич для отливки первой дюжины блоков цилиндров, армированных углеродным волокном, по образцу 2,0-литрового двигателя Ford Duratec.
По словам Хольцберга, его форма представляет собой алюминиевую головоломку из шести частей, состоящую из базовой пластины, четырех боковых панелей и верхней крышки. Внутри умещается съемный сердечник, который образует водяную рубашку, маслосливы и главный масляный камбуз. При сборке пресс-форма также загружается различными алюминиевыми деталями: 71 резьбовая вставка и пять седел коренных подшипников. После заливки в водяную рубашку помещают четыре цилиндра Siamesed.
После подготовки формы эпоксидная смола и углеродные волокна длиной 6 мм перемешиваются в промышленном смесителе. Полученное тесто, имеющее консистенцию овсяных хлопьев, слегка подогревают, а затем выливают в форму. Его оставляют сохнуть на два часа, хотя Хольцберг добавляет, что небольшие процедурные изменения позволят отлить блок всего за пять минут.
Одним из атрибутов, связанных с этим точным процессом формования, является то, что композитные поверхности не требуют отделочных операций и требуют минимальной механической обработки. После литья седла коренных подшипников расточены, а цилиндры обрезаны для установки вкладышей. Holtzberg планирует перейти на покрытие плазменным напылением молибдена вместо алюминиевых гильз цилиндров, чтобы сократить дополнительные килограммы. Это увеличит экономию веса по сравнению с алюминиевым блоком с 18,2 фунтов до более чем двадцати фунтов.
Хольцберг добавит несколько компонентов из углеродного волокна с болтовым креплением, таких как масляный поддон, крышка распредвала, впускной коллектор и топливная рампа, чтобы создать комплект, который он намеревается предложить гонщикам. После покупки комплекта каждый клиент может поручить своему любимому производителю двигателей собрать комплект в соответствии с конкретными потребностями в гонках или ралли.
Хольцберг еще не установил цену на свой двигатель из углеродного волокна, но маловероятно, что многие владельцы Ford Focus будут заинтересованы в том, чтобы тратить 2500 долларов (или больше) на фунт сэкономленного веса.
1907–1909 Бельгийский химик доктор Лео Бакеланд разработал бакелит, первый в мире коммерчески успешный пластик. Бильярдные шары, пластинки со скоростью вращения 78 оборотов в минуту и корпуса телефонных номеров были одними из первых применений.
1930-е годы Энтузиаст сои Генри Форд начал устанавливать пластиковые детали на свои автомобили. Кнопки звукового сигнала, ручки переключения передач, внутренние дверные ручки и головки распределителей были отлиты из шрота, переработанного из соевых бобов, выращенных на фермах Форда.
1940 Предвидя нехватку стали во время Второй мировой войны, Генри Форд заказал полный кузов автомобиля из формованного пластика. На демонстрации 1941 года он замахнулся топором на свой личный Ford с пластиковой крышкой багажника. Топор отскочил, не повредив панели.
1953 Компания Chevrolet начала выпуск Корветов с кузовами из пластика, армированного стекловолокном. Было продано более 1,5 млн.
1969 Матти Хольцберг прочитал статью в техническом журнале публичной библиотеки Хакенсак, штат Нью-Джерси, в которой говорилось о новом пластике, якобы достаточно прочном, чтобы выдерживать суровые условия, существующие внутри автомобильных двигателей. Хольцберг получил образец французского материала, который использовал для изготовления экспериментального поршня. После 20 минут работы в двигателе Austin Mini тепло сгорания прожгло дыру в головке его первого пластикового поршня.
1970-е Компания Holtzberg производила и продавала сверхлегкие пластиковые поршни, теперь покрытые алюминиевыми головками, для использования в гонках.
1979 Хольцберг основал компанию Polimotor (сокращение от полимерный двигатель) для разработки первого в мире двигателя с интенсивным использованием пластика.
1980 После запуска первого двигателя Holtzberg журнал Automotive Industries опубликовал его на обложке.
1982 К тому времени, когда Popular Science вмешался, Polimotor второго поколения Хольцберга производил 300 л.с. и весил 152 фунта по сравнению с 88 л.с. и 415 фунтами для современного двигателя Ford Pinto.
1984 – 1985 Спортивный автомобиль Lola, оснащенный двигателем Polimotor и поддерживаемый Amoco Chemical, участвовал в полудюжине шоссейных гонок IMSA Camel Light, заняв третье место в Lime Rock. Один сломанный шатун (приобретенный у поставщика) был единственной крупной неисправностью.
1986 Доказав долговечность в гонках, Хольцберг переключил свое внимание на массовое производство. Когда Amoco исчезла, он перешел с Torlon на более доступную фенольную смолу, первый коммерческий полимер и материал, который Генри Форд использовал для связывания своих соевых волокон.
1990 Хольцберг основал компанию Composite Castings, которая сейчас находится в Уэст-Палм-Бич, Флорида.
1992 После успешного использования композитных монококов, армированных углеродным волокном, в Формуле-1 компания McLaren Cars представила трехместное купе F1 для использования на дорогах.
1998 –2002 Компания Holtzberg получила три патента на технологию литья фенольной или эпоксидной смолы, армированной стекловолокном. Более дюжины лицензиатов теперь используют его технологию для быстрого прототипирования и других приложений.
2009 Компания Composite Casting заключила стратегическое партнерство с поставщиком смолы Huntsman Chemical.
2010 Подписано соглашение о стратегическом партнерстве с поставщиком углеродного волокна Toho Tenax Americas.
2011 Composite Castings изготовила дюжину экспериментальных версий 2,0-литрового четырехцилиндрового двигателя Ford Duratec из углеродного волокна.
Этот контент импортирован из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Изготовление корпуса для шатунов из углеродного волокна
Шатун живет тяжелой жизнью. Его работа заключается в передаче силы сгорания вниз по цилиндру и коленчатому валу, превращая эту энергию в возвратно-поступательную силу. На протяжении всего пути верный шатун забивается и вытягивается в пределах дюйма от его жизни.
Традиционно в двигателях внутреннего сгорания используются шатуны из стали, а иногда в автоспорте они изготавливаются из алюминия или даже титана. У каждого материала есть свои сильные и слабые стороны, но, по большому счету, доминирует сталь. На вторичном рынке компании увеличили прочность шатуна за счет использования кованой стали, изготовленной из высококачественного сплава, такого как сталь 4340. Эта сталь имеет более высокую прочность на растяжение, чтобы выдерживать большие нагрузки.
Большинство шатунов сегодня изготавливаются из стали или стального сплава, такого как 4340. При ковке он увеличивает прочность, но все же весит больше, чем другие материалы, такие как алюминий.
В последнее десятилетие появился новый тип материала, но с некоторыми существенными оговорками. Этот материал — углеродное волокно. Когда большинство людей думают об углеродном волокне, они думают о прочности, легкости и экзотических (то есть дорогих) применениях, таких как Формула-1, IndyCar или авиация. Но сегодня углеродное волокно имеет множество применений, от спорта до промышленности, и некоторые из его возможностей все еще не раскрыты.
Отличный вкус, меньше начинки
Углеродное волокно вдвое прочнее стали и вдвое легче алюминия, поэтому легко понять, почему все больше автомобильных и гоночных компонентов находят применение этому высокотехнологичному материалу.
Чтобы лучше понять, как этот материал можно применять для внутренних деталей двигателя, на канале YouTube Driving4Answers , объясняется, что углеродное волокно занимает лидирующие позиции по прочности.
Углеродное волокно имеет в два раза большую прочность на растяжение, чем сталь, и вдвое легче алюминия, что делает его заманчивой смесью для шатуна.
Алюминий не такой прочный; D4A говорит, что даже высококачественные сплавы, такие как 6061 или 7075, могут выдерживать максимум 55 000 ньютонов на квадратный сантиметр. «Теперь углеродное волокно полностью в своей собственной лиге. Он может выдержать 250 000 ньютонов на квадратный сантиметр, прежде чем сломается».
Хотя углеродное волокно было изобретено в конце 1800-х годов, оно не было пригодным для многих практических целей до 19 века.70-х годов, когда начали производить различные виды пряжи из углеродного волокна. Эти более новые волокна содержали до 95% углерода, что значительно повышало их прочность на растяжение и эластичность по сравнению с более ранними версиями. Сегодня компании производят углеродные волокна с пределом прочности при растяжении 4000 МПа (58 000 фунтов на квадратный дюйм) и модулем (оценкой прочности) 400 ГПа (58 000 000 фунтов на квадратный дюйм).
По мере роста использования углеродного волокна производственные затраты с годами снизились, а производственные процессы были усовершенствованы. Это все еще дорого по сравнению с другими материалами, но со всеми этими улучшениями инженеры начинают понимать потенциал углеродного волокна в более широком спектре приложений.
Несмотря на то, что углеродное волокно широко используется вне двигателя, никогда не существовало способа успешно использовать его внутри двигателя. D4A показывает, как автомобили Top Fuel используют самый слабый материал (алюминий) для шатунов в двигателях, которые генерируют самые высокие нагрузки и имеют наибольшую вероятность разрушения своих внутренних частей. Почему? Все дело в весе. Алюминий легче стали, поэтому он помогает двигателю быстрее разгоняться. Но компромисс заключается в том, что стержни нужно будет заменять чаще. Однако с углеродным волокном D4A отмечает, что оно превосходит сталь по прочности и алюминий по весу.
Традиционное плетение из углеродного волокна наслаивается под углом для придания прочности, но благодаря новым процессам ковки смешанная «жгут» нитей углеволокна добавляет объем и однородную прочность.
Углеродное волокно не имеет реальных проблем с усталостью и легче алюминия, так что это кажется легкой задачей. Так почему же нет серийных удилищ из углеродного волокна? Странно, потому что углеволокно используется практически везде, от колес до деталей подвески. А вот с карбоном проблема, по D4A , заключается в том, что он не проявляет изотропных свойств. «Когда материал изотропен, он проявляет практически одинаковые механические и тепловые свойства во всех своих частях».
Например, если вы прикладываете нагрузку к другому месту изотропного материала, для деформации или разрушения блока требуется такое же усилие. Он имеет одинаковую материальную прочность везде. Углеродное волокно не изотропно; он ортотропный, говорит D4A , что означает, что он похож на дерево. Детали из углеродного волокна не представляют собой цельный кусок, как в случае с металлами. Это большая проблема для деталей двигателя
Длинная цепь
Углеродное волокно связано атомами углерода, образующими длинную цепь. Волокна жесткие, прочные, легкие и идеально подходят для изготовления прочных деталей. Материал из углеродного волокна бывает разных форм и размеров, включая пряжу, однонаправленные листы, переплетения, оплетки и другие, которые используются для создания композитных деталей.
Существует даже процесс соединения кусков углеродного волокна вместе для создания уникального набора свойств.
Углеродным волокнам нужна стабильная матрица, чтобы сохранять форму при изготовлении детали. Использование эпоксидной смолы обеспечивает армирование на сжатие и сдвиг. Поскольку эпоксидная смола имеет низкую плотность, можно изготовить легкий и очень прочный компонент. Для создания этих композитов можно использовать множество процессов, включая мокрую укладку, вакуумную упаковку, перенос смолы, согласованную оснастку, формование со вставками и другие методы. Выбор конкретной используемой смолы также позволяет адаптировать детали к конкретным свойствам.
Установка пресс-формы
Существуют ограниченные возможности для ковки деталей из углеродного волокна с использованием слоев сухого углеродного волокна и склеиванием их кистью или накатыванием на них смолы или с использованием предварительно пропитанных слоев. В передовых производственных процессах используется автоклав, в котором деталь подвергается воздействию высокого давления и температуры в процессе отверждения. Отверждение помогает придать детали улучшенную однородность и чистоту поверхности. Но автоклав дорогой.
С помощью пресс-формы «жгут» из углеродного волокна можно заполнить формой смолой, а затем медленно сжать вместе, чтобы пропитать все волокна и сформировать деталь.
Ручная укладка слоев, длительное время отверждения и высокая стоимость сырья объясняют, почему детали из углеродного волокна такие дорогие. Другая проблема заключается в том, что эти производственные процессы могут быть очень сложными для применения к деталям сложной формы.
На Парижском автосалоне в 2010 году компания Lamborghini представила Sesto Elemento, серийный трековый автомобиль, выпущенный ограниченным тиражом. Его название означает «шестой элемент», что соответствует атомному номеру углерода. Шасси автомобиля, кузов, карданный вал и компоненты подвески были изготовлены из углеродного волокна. В этом не было ничего необычного, за исключением того, что в нем впервые был использован новый процесс ковки композитов. Это был новый процесс, создавший гораздо большую прочность, и он использовался в кузове и рычагах подвески автомобиля. Но они также утверждали, что ковали шатуны из углеродного волокна для фактического серийного производства автомобиля. Последнее так и не сбылось.
Полностью карбоновая модель Lamborghini, Sesto Elemento, была выпущена ограниченным тиражом в трековом автомобиле с концепцией использования кованых шатунов из углеродного волокна.
Накачайте объем
Композит из кованого углеродного волокна содержит большее количество волокна, что в сочетании с большей вариабельностью ориентации прядей повышает среднюю прочность и снижает изменчивость по сравнению со стандартными слоями углеродного волокна. Материал составляет примерно одну треть плотности титана и имеет равную или большую прочность. Он изготовлен из рубленых жгутов углеродного волокна, погруженных в полимерную пленку, которая формируется и отверждается.
Используя более традиционный метод вакуумной упаковки и многослойные листы из углеродного волокна, компания «Гараж 54» пытается изготовить пару шатунов для своего четырехцилиндрового двигателя «Лада» российского производства. Посмотрите видео, чтобы увидеть, как это работает.
В кованом углеродном волокне на квадратный дюйм приходится около 500 000 переплетенных волокон. Волокна содержат переплетенные и сложенные листы углерода, выровненные по длине волокна, и их переплетение повышает прочность волокна. Результатом является улучшенная несущая способность, измеряемая в изгибе на единицу массы. Из-за его рубленой природы ему легче придать сложную геометрию, чем традиционному углеродному волокну. Это позволяет создавать трехмерные детали со сложными деталями, такими как переходы толщины, отверстия, сложная кривизна и т. д.
Несмотря на то, что процесс ковки из углеродного композита хорошо подходит для деталей сложной формы, его использование в высокотемпературной среде, такой как блок двигателя, создает дополнительные проблемы в отношении типа требуемой смолы.
По словам одного из производителей композитов, использование высокоэффективных смол имеет некоторые недостатки. Мало того, что их производство стоит дороже, так еще и смолы не совсем готовы к прайм-тайму, насколько мы понимаем. Возможно, поэтому мы не видели серийно выпускаемых шатунов из углеродного волокна на вторичном рынке.
Прототип кованых компонентов из углеродного волокна Lamborghini отверждается с использованием винилового эфира в качестве связующей смолы. Стержни весят всего 203,5 грамма против 457,75 граммов у аналогичных стержней из стали.
«В большинстве распространенных углеродных волокон используется эпоксидная смола, и с точки зрения обработки тепла существует так называемая температура стеклования», — объяснил Крис Наймо журналу LSX Magazine в 2017 году. В то время он планировал производить шатуны из углеродного волокна для двигателей LS. «При комнатной температуре эпоксидная смола очень прочная, но когда вы начинаете повышать температуру, она теряет прочность, и если вы наметите ее на графике — прочность в зависимости от температуры — при повышении температуры она начнет изгибаться вниз и оседать низко и стать горизонтальной линией. Этот диапазон, в котором снижается прочность, известен как «температура стеклования»».
По данным Naimo, добавки могут использоваться для преобразования эпоксидной смолы для применения в условиях высоких температур. Но он говорит, что это также функция процесса отверждения. И когда этот процесс выполняется при более высокой температуре в течение более длительного периода, он также увеличивает температуру стеклования.
Известно, что по крайней мере один производитель работает над шатунами из углеродного волокна для использования в автомобилях Top Fuel, и они успешно их протестировали. Эта компания также разрабатывает поршни из углеродного волокна. Что касается массового производства шатунов из углеродного волокна для вашего хот-рода, то это может занять некоторое время. Lamborghini до сих пор не произвела шатун из углеродного волокна для Aventador, так как последние V-12 катятся по сборочной линии.
Разработка композитного капота двигателя для повышения термостойкости
Когда вертолет находится в режиме зависания, через капот двигателя проходит небольшой поток воздуха, и горячий застойный воздух собирается в моторном отсеке. Во время продолжительных операций висения чрезмерное тепло, излучаемое двигателем, скапливается в моторном отсеке, закрытом кожухами двигателя, без достаточного потока воздуха для охлаждения этой области. Это накопление тепла способствует преждевременному разрушению внутренней обшивки капота и может вызвать возгорание армирующего материала, расслоение слоев обшивки, разрушение сердцевины, образование пузырей и кристаллизацию смолы.
Данные тепловизионного изображения, полученные с высокопроизводительной камеры FLIR, показывают, что ожидаемая температура на выходе из турбины составляет примерно 285°C, когда вертолет движется вперед.
Однако во время операций висения будет достигнута установившаяся температура около 343°C. В этом состоянии внутренняя температура капота оценивается в пределах от 177 до 220°C, что превышает максимальную рекомендованную рабочую температуру материала покрытия, используемого в настоящее время, и вызывает разрушение внутренней обшивки капота двигателя.
Для облегчения или даже устранения этого дефекта можно применить три подхода: (1) изменить конструкцию капота двигателя для улучшения вентиляции во время операций зависания; (2) изготовить капот двигателя из материала с более высокой термостойкостью; или (3) заменить существующее эпоксидное защитное покрытие керамическими материалами покрытия, которые эффективны после длительного воздействия тепла.
Взвесив все три варианта, исследователи из Университета штата Миссисипи и компании Airbus Helicopters пришли к выводу, что третий подход является наиболее эффективным с точки зрения затрат времени и средств и может быть легко внедрен в текущую производственную линию после проверки его эффективности. В данной статье используется этот подход к выбору подходящих материалов покрытия для внутренней обшивки капота двигателя и разработке процедуры испытаний для оценки их термостойкости.
Двухслойный раствор
Текущее решение для защиты от тепла, огня и жидкости на панелях капота двигателя представляет собой двухкомпонентное покрытие из вспучивающейся краски и верхнего эпоксидного покрытия. Эпоксидное верхнее покрытие действует как барьер от химического воздействия авиационных жидкостей и влаги, а вспучивающийся компонент представляет собой противопожарный барьер, предназначенный для предотвращения катастрофического разрушения конструкции в аварийной ситуации.
Вспучивающиеся вещества, как правило, представляют собой вещества, которые набухают в присутствии значительного тепла с образованием изолирующего обугленного материала, замедляющего теплопередачу. Согласно требованиям FAA, материал покрытия для капота двигателя должен выдерживать пламя при температуре 1100°C в течение 15 минут без разрушения материала или проникновения пламени на тыльную сторону поверхности. Несмотря на то, что смесь вспучивающегося и эпоксидного верхнего покрытия прошла это испытание пламенем, она показала плохие результаты при повышенных температурах без открытого пламени.
Заявленная рабочая температура вспучивающегося лакокрасочного материала составляет 180°C. Однако во время продолжительных операций зависания температура внутри может достигать 220°C, что приводит к тому, что текущее сочетание вспучивающегося покрытия и эпоксидного верхнего покрытия не работает должным образом.
Таким образом, следует применять не вспучивающийся материал покрытия, чтобы выдерживать такое накопление тепла и любые жидкости, но при этом обеспечивать защиту от пожара в чрезвычайных ситуациях. Было рассмотрено несколько альтернативных решений, в том числе термоодеяла, напыляемая изоляция Mega-Temp и продукты из аэрогеля.
Тепловое одеяло можно использовать в качестве фиксации, но его не следует рассматривать в качестве постоянного решения, если возникает проблема увеличения веса. Изоляция самолета Mega-Temp предназначена для нанесения на материалы из стекловолокна и Е-стекла вместо композитных материалов, из которых изготовлен капот двигателя. Аэрогель и другие подобные типы изоляции обладают отличными тепловыми свойствами, но их механическая прочность в качестве наружного покрытия сомнительна, и они не обеспечивают защиту от жидкости.
Поскольку целью нового покрытия является устранение отслоения и пригорания внутренней обшивки капота двигателя, а также признание необходимости минимизировать стоимость нанесения нового материала покрытия и общий вес капота, основные свойства, учитываемые для новым материалом покрытия были теплопроводность, отражательная способность, толщина и плотность. Покрытия керамического типа могут быть наиболее перспективными решениями с точки зрения их стоимости, веса и защитной способности.
Керамические покрытия использовались в автомобильной и гоночной промышленности для создания теплового барьера для выхлопных систем и снижения температуры в моторном отсеке. Такие покрытия могут быть либо на основе краски с определенным процентным содержанием керамических твердых частиц и связующего вещества, либо полностью твердыми и наноситься с помощью процесса плазменного напыления. Керамические покрытия обладают низкой теплопроводностью, очень высокой температурой плавления и низкой плотностью. Кроме того, они обеспечивают превосходную коррозионную стойкость при температурах, значительно превышающих максимальную температуру капота двигателя (220°C).
К сожалению, многие керамические покрытия не предназначены для покрытия композитных конструкций. Должны быть разработаны и проведены эксперименты для проверки их совместимости с композитным капотом двигателя.
Планирование и подготовка
В качестве кандидатов для испытаний и оценки рассматривались два материала керамического покрытия: Cerakote C-7700Q и алюминий Zircotec с высокими эксплуатационными характеристиками. Cerakote C-7700Q представляет собой керамическое покрытие на основе краски, отверждаемое на воздухе и содержащее 69% сухих веществ по весу. Покрытие Zircotec не содержит связующих и наполнителей. Он наносится методом плазменного напыления и плавится при температуре 10 000°C. Расплавленные капли керамики выбрасываются на поверхность с помощью газа и быстро затвердевают, образуя слой, который скорее приваривается, чем прилипает к поверхности. Кроме того, алюминий Zircotec Performance имеет металлический поверхностный слой для отражения лучистого тепла, важного компонента теплопередачи в моторном отсеке. Однако покрытие Zircotec может быть нанесено только с помощью специального процесса профессионалами на предприятии Zircotec в Великобритании, что требует больших затрат и времени. Таким образом, Cerakote C-7700Q, недорогой материал, который можно наносить с помощью пистолета-распылителя под давлением около 30 фунтов на квадратный дюйм, в конечном итоге был выбран в качестве единственного кандидата для дальнейшего тестирования и оценки.
Выбранное керамическое покрытие было нанесено на композитные панели для изготовления образцов. Эти образцы необходимо было подвергнуть испытанию пламенем, чтобы убедиться, что материалы покрытия соответствуют требованиям FAA, и испытанию в печи, чтобы показать, что окрашенные композитные панели могут выдерживать температуру капота двигателя (220°C) в течение определенного периода времени.
Несколько образцов для испытаний (10 × 10 дюймов и 6 × 6 дюймов) были подготовлены для испытаний пламенем и печью. Помимо эпоксидного верхнего покрытия, текущая панель капота была также окрашена защитным средством для поверхности (эпоксидная грунтовка) и огнеупорным лаком (вспучивающееся покрытие), поэтому эти образцы состоят из композитных панелей капота, на которые была нанесена текущая система покрытия (эпоксидное верхнее покрытие). /эпоксидная грунтовка/вспучивающееся покрытие), только Cerakote, Cerakote как с эпоксидной грунтовкой, так и с вспучивающимся покрытием, Cerakote только с эпоксидной грунтовкой и только с эпоксидной грунтовкой и вспучивающимся покрытием.
Все панели были изготовлены и окрашены на заводе Airbus Helicopter в Колумбусе, штат Массачусетс. На основе различных схем окраски эти панели были промаркированы и перечислены в Таблице 1.
Обзор результатов
Сравнивая характеристики панелей 1 и 3 во время испытаний, был сделан вывод, что Cerakote в качестве единственной альтернативы существующим системам защиты поверхности с тремя покрытиями (эпоксидная грунтовка), огнеупорным лаком (вспучивающаяся краска) и эпоксидным герметизирующим покрытием нецелесообразна, поскольку панель 1 не прошла ни второе испытание в печи, ни испытание пламенем.
Во время испытания в печи при 220°C панель 1 отслаивалась от основы в течение 3 минут. Это явление может быть связано с тем, что при непосредственном нанесении на тканые волокна Cerakote не имеет постоянной геометрии поверхности для нанесения. Гипотеза о том, что площадь поверхности может быть потенциальной проблемой, влияющей на характеристики Cerakote, была дополнительно подтверждена тем фактом, что Cerakote наносился поверх защитного слоя эпоксидной грунтовки (панель 2), а также окрашивался поверх эпоксидной грунтовки и вспучивающегося грунта. краска (панель 3) прошла испытание в печи при 220°C без каких-либо видимых повреждений или расслаивания.
Во время испытаний образца, окрашенного только эпоксидной грунтовкой и вспучивающейся краской, было отмечено, что во время испытания в печи при 220°C произошла чрезмерная газификация материала. Это может подтвердить возможность того, что пузырение эпоксидного герметизирующего слоя могло быть вызвано разрушением вспучивающейся краски, что привело к образованию пузырьков газа под покрытием. Газификация вспучивающейся краски была еще более очевидной при испытании пламенем, в ходе которого поверхность панели быстро разрушалась, обугливалась и выделяла большое количество газа.
Вспучивающаяся краска во время испытания на огнестойкость действовала указанным образом, расширяясь/набухая и образуя «грибовидную форму» из панели, предотвращая дальнейшее повреждение подложки, как и ожидалось в соответствии с ее производственным обозначением огнестойкости. Возможная причина того, что вспучивающееся покрытие не выдержало воздействия тепла 220°C, заключается в том, что используемый в настоящее время тип рассчитан на 180°C в течение 100 часов прямого нагрева. Температуры, достигаемые во время зависания, превышают это значение и могут привести к ранней и быстрой деградации и нарушению нормальной работы покрытия.
Рекомендуется заменить эпоксидный герметик в текущей системе покрытий на Cerakote, чтобы облегчить и устранить отслоение и пригорание внутренней обшивки капота двигателя при зависании самолета. Кроме того, рекомендуемый Cerakote C-7700 Q можно использовать для окраски существующих капотов двигателей для повышения их термостойкости.
Cerakote уже давно используется в автомобильной промышленности для создания теплового барьера для выхлопных систем для снижения температуры моторного отсека, результаты, полученные в результате этого исследования, впервые предполагают его применимость в самолетах.
Эта статья основана на техническом документе SAE International «Повышение теплостойкости композитных капотов двигателей с использованием материалов керамического покрытия, экспериментальный дизайн и испытания», подготовленном Юченг Лю и Ге Хе, Университет штата Миссисипи, и Томасом Сиппелем, Airbus Helicopter Inc. , дои: 10.4271/2017-01-2130.
Продолжить чтение »
Рост производства компонентов двигателей из композитных материалов для военных и коммерческих самолетов способствует расширению Meggitt
САН-ДИЕГО, 11 октября 2016 г. «Производители самолетов стремятся перевести как можно больше металла в композит, потому что снижение веса позволяет экономить топливо, а производственные затраты намного меньше», — Майк Лаудербак, руководитель предприятия Meggitt. Polymers & Composites, бизнес-подразделение Meggitt PLC.
Должностные лица компании объявили о перемещении и расширении завода Meggitt PLC в Сан-Диего, что совпадает с расширением программы боевых истребителей F-35, для которых Meggitt производит компоненты двигателей и другие конструкции. Более крупный объект включает в себя возможности для выхода на быстрорастущий рынок композитных компонентов для коммерческих самолетов.
«Теперь у нас есть один из самых широких ассортиментов композитных процессов в нашем сегменте рынка, что означает, что мы можем решить любую геометрическую задачу, которую ставят перед нами наши клиенты», — добавляет Лоудербек.
Meggitt PLC, международная инжиниринговая группа, специализирующаяся на аэрокосмическом, оборонном и энергетическом рынках, приобрела передовые композитные предприятия Cobham plc — Cobham Advanced Composites Limited, Compass Composites Products Inc., а также некоторые активы Cobham Advanced Electronic Solutions Inc. — за 200 миллионов долларов наличными в 2015 году. Предприятия проектируют, разрабатывают и производят высокотехнологичные аэрокосмические компоненты двигателей из композитных материалов (вертушки, внутренние многоступенчатые компоненты, выхлопные щитки), обтекатели (C4I и защитные обтекатели, с растущими позициями в гражданские обтекатели) и сложные вспомогательные конструкции (дозаправка в воздухе, компоненты конструктивного вооружения). Предприятия с действующими предприятиями в США (Сан-Диего, Калифорния и Балтимор, Мэриленд) и в Великобритании (Шепшед, Лестершир и Стивенидж, Хартфордшир) были интегрированы в Meggitt Polymers & Composites (MPC), подразделение Meggitt. ПЛК.
Meggitt также приобрела подразделение композитов EDAC за 340 миллионов долларов. «Это приобретение в сочетании с недавно завершенным приобретением компании Cobham plc, занимающейся производством композитов, существенно расширяет наши возможности в области композитов. Теперь у нас очень хорошие возможности для удовлетворения растущего спроса на легкие материалы с высокими эксплуатационными характеристиками, которые станут неотъемлемой частью самолетов следующего поколения», — говорит генеральный директор Meggitt Стивен Янг.
Композиты с керамической матрицей (CMC) представляют собой революционную технологию материалов для реактивных двигателей 9.0272
Meggitt Polymers & Composites (MPC) переезжает в единственное предприятие площадью 120 000 квадратных футов на Top Gun Street, менее чем в четверти мили от своего нынешнего местоположения в Heater Court в долине Сорренто / районе Мира Меса в Сан-Диего. . Текущее местоположение включает 70 000 квадратных футов над двумя менее эффективными зданиями.
Предприятие в Сан-Диего станет центром передового опыта Meggitt в области многоосевого прессования под высоким давлением, а также автоклавных процессов.
Инвестиции в переселение в размере около 10 миллионов долларов приведут к созданию более 200 новых рабочих мест к 2020 году для специалистов по композитам, руководителей программ, а также инженеров по производству и качеству.
Компания Meggitt Polymers & Composites ожидает, что строительство Top Gun Street начнется в ноябре 2016 года с поэтапным заселением ко второму кварталу 2017 года. Для реализации проекта были выбраны архитектурные и строительные фирмы.
Meggitt Polymers & Composites (MPC), бизнес-подразделение Meggitt PLC, предлагает обширную линейку герметизирующих решений, передовых композитов и систем хранения топлива как для коммерческого, так и для военного рынка, работая в 12 точках в США, Великобритании и Мексике. , и Китай.
Search the Aerospace & Defense Buyer’s Guide
You might also like:
Avionics
Satellite and Space
Unmanned Aircraft Systems (UAS)
Управление воздушным движением (УВД)
Инженерное проектирование, разработка и испытания
Техническое обслуживание, ремонт и капитальный ремонт
Подпишитесь сегодня , чтобы получать все последние новости аэрокосмической техники и техники , доставляемые прямо на ваш электронный почтовый ящик два раза в неделю (по вторникам и четвергам). Подпишите на бесплатную подписку на электронный информационный бюллетень Intelligent Inbox по адресу http://www.intelligent-aerospace.com/subscribe.html .
Свяжитесь с Intelligent Aerospace в социальных сетях: Twitter (@IntelligentAero), LinkedIn, Google+ , и Instagram.
Intelligent Aerospace Global Aerospace Technology Network
Intelligent Aerospace , the global aerospace technology network, reports on the latest tools, technologies, and trends of vital importance to аэрокосмические специалисты, занимающиеся управлением воздушным движением, работой аэропортов, спутниками и космосом, а также коммерческой и военной авионикой на самолетах, винтокрылых и беспилотных самолетах по всему миру.
Революции GE в области композитных лопастей вентилятора исполняется 20 лет
ЭВЕНДЕЙЛ, Огайо — Компания GE Aviation отмечает 20-летие первого реактивного двигателя, сертифицированного с использованием композитных лопастей вентилятора. Первый двигатель GE90, установленный на ранней модели самолета Boeing 777, был сертифицирован в феврале 1995 года и, таким образом, ознаменовал собой первое использование в авиации революционного композитного полимерного материала на лопастях переднего вентилятора реактивного двигателя.
В 1980-х годах компания GE Aviation приобрела опыт использования композитных лопастей вентилятора на своем экспериментальном реактивном двигателе GE36 с открытым ротором, который успешно прошел наземные испытания и летал. Это подтолкнуло GE к использованию композитных лопастей вентилятора для GE9.0, для которого требовалось решение из легкого и прочного материала для большого переднего вентилятора двигателя.
Ставка GE на композитные лопасти вентилятора для GE90 окупилась. Во-первых, композитная лопасть имеет решающее значение для рекордной тяги GE90. А очень популярные 777-е с двигателем GE90 являются одними из самых экономичных и надежных коммерческих реактивных лайнеров в истории. Поставлено более 2000 двигателей GE90, и композитные лопасти вентилятора стали знаковой технологией для GE и повлияли на последующие поколения коммерческих двигателей GE, включая GEnx и новый GE9.X.
Но добиться сертификации первой композитной лопасти вентилятора было непросто. Компания GE Aviation столкнулась с трудностями при проектировании, сертификации и производстве этих уникальных трехмерных лопастей вентилятора.
«Для наших инженеров одним из самых больших препятствий при разработке композитных лопастей вентилятора было понимание характеристик нового материала из углеродного волокна», — сказал Ник Крей, инженер-консультант по композитному дизайну в GE Aviation. «GE провела сотни интенсивных испытаний нового композитного материала, чтобы определить его предел прочности. Результаты вселили в нас огромную уверенность в долговечности композитного материала».
Для сертификации компания GE активно сотрудничала с Boeing, Федеральным авиационным управлением США и заказчиками, обучая их характеристикам композитного материала из углеродного волокна. Этот обмен информацией проложил путь к сертификации двигателей.
Для производства композитных лопастей вентилятора компания GE объединилась с французской компанией Snecma, чтобы в 1993 году создать CFAN, расположенную в Сан-Маркосе, штат Техас.
«CFAN действительно усовершенствовал процесс производства композитных лопастей вентилятора, — сказал Крей. «В начале производства процент годности композитных лопастей вентилятора составлял менее 30 процентов. Сегодня доходность CFAN превышает 97 процентов, и за последние пять лет бизнес удвоил производство лопастей вентилятора с 5000 лопастей в 2009 году до 14 000 лопастей в прошлом году».
Для вентилятора диаметром 128 дюймов на новейшем GE90-115B для самолетов Boeing 777-300ER, 777-200LR и 777 Freighter компания GE разработала композитную лопасть вентилятора второго поколения с использованием инструментов трехмерного аэродинамического компьютерного проектирования. Музей современного искусства (MOMA) в Нью-Йорке признал уникально изогнутую конструкцию композитной лопасти вентилятора GE90-115B произведением искусства, а лопасть вентилятора является частью коллекции архитектуры и дизайна MOMA.
Инженеры GE усовершенствовали конструкцию композитных лопастей вентилятора для двигателя GEnx, позволив уменьшить количество лопастей на систему вентилятора (с 22 лопастей в GE90 до 18 лопастей в GEnx). GEnx также использовал композиты из углеродного волокна для корпуса вентилятора, чтобы уменьшить вес двигателя почти на 400 фунтов.
Двигатель GE90 следующего поколения, GE9X, будет иметь меньшее количество лопастей вентилятора из композитных материалов и более тонкие, чем любой широкофюзеляжный двигатель GE, находящийся в эксплуатации. Для этого GE разрабатывает новые композитные лопасти вентилятора с использованием композитного материала из углеродного волокна нового поколения. GE9X будет иметь только 16 лопастей на 134-дюймовом переднем вентиляторе. Меньшее количество более тонких лопастей улучшит воздушный поток двигателя и сделает вентилятор более легким и эффективным, что поможет повысить общую производительность GE9X и снизить расход топлива.
Двигатель GE9X относится к классу тяги 100 000 фунтов. Наряду с композитной системой вентиляторов ключевые особенности GE9X включают в себя 11-ступенчатый компрессор высокого давления нового поколения с отношением давления 27:1; камера сгорания TAPS III третьего поколения с высокой эффективностью и низким уровнем выбросов; и композитный материал с углеродной матрицей (CMC) в камере сгорания и турбине.
Почти 700 двигателей GE9X были заказаны клиентами с тех пор, как в прошлом году они были установлены на самолеты Boeing 777X.
Первый двигатель будет испытан в 2016 году, а летные испытания на летающей испытательной лаборатории GE запланированы на 2017 год. Сертификация двигателя запланирована на 2018 год. Программа двигателя GE9X.
Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы узнать, как CFAN, совместное предприятие GE Aviation и Snecma, производит композитные лопасти вентилятора для GE9.0 и двигатели GEnx. Чтобы узнать больше об использовании композитных материалов GE Aviation, нажмите здесь.
GE Aviation, операционное подразделение GE (NYSE: GE), является ведущим мировым поставщиком реактивных и турбовинтовых двигателей, компонентов и интегрированных систем для коммерческих и военных самолетов.
Концепции авиационных двигателей после 2030 года: Часть 2. Свободнопоршневой двигатель с композитным циклом | Дж. Инж. Газовые турбины Power
Дж. Инж. Газовые турбины Мощность . Февраль 2021 г., 143(2): 021002 (8 страниц)
Номер статьи: ГТП-20-1507 https://doi.org/10.1115/1.4048993
Опубликовано в Интернете: 13 января 2021 г.
История статьи
Получено:
31 августа 2020 г.
Пересмотрено:
14 сентября 2020 г.
Опубликовано:
13 января 2021 г.
9
Просмотры
Содержание артикула
Рисунки и таблицы
Видео
Аудио
Дополнительные данные
Экспертная оценка
Делиться
MailTo
Твиттер
LinkedIn
Иконка Цитировать
Цитировать
Разрешения
Поиск по сайту
Цитата
Кайзер С. , Шмитц О. и Клингелс Х. (13 января 2021 г.). «Концепции авиационных двигателей после 2030 года: Часть 2 — Свободнопоршневой двигатель с композитным циклом». КАК Я. Дж. Инж. Газовые турбины Мощность . февраль 2021 г.; 143(2): 021002. https://doi.org/10.1115/1.4048993
Скачать файл цитаты:
Рис (Зотеро)
Менеджер ссылок
EasyBib
Подставки для книг
Менделей
Документы
Примечание
РефВоркс
Бибтекс
Процит
Медларс
панель инструментов поиска
Расширенный поиск
Во второй части представлена концепция свободнопоршневого двигателя с композитным циклом. Он состоит из газовой турбины со свободнопоршневой системой. Последний представляет собой газогенератор с автономным питанием, в котором процесс внутреннего сгорания приводит в действие встроенный воздушный компрессор. Здесь несколько свободнопоршневых двигателей заменяют ядро газовой турбины высокого давления. Благодаря способности работать при гораздо более высоких температурах и давлениях общая эффективность системы может быть значительно повышена, а топливо сжигается так же, как CO 9 .0529 2 уменьшить выбросы. Подробно описана предлагаемая конструкция свободнопоршневого двигателя с составным циклом и указаны источники термодинамических преимуществ. Конкретные инженерные решения предполагают реализацию в летательном аппарате. Конструкция со свободным поршнем обеспечивает меньший вес и размер по сравнению с поршневым двигателем с коленчатым валом, поскольку не требуется механическая трансмиссия и система смазки. Отсутствие коленчатого вала и шатунов устраняет реактивные силы, снижает механические потери и позволяет увеличить среднюю скорость поршня. Благодаря воздушной смазке возможны более высокие температуры цилиндров. Снижение тепловых потерь позволяет охлаждать цилиндр-поршень основной жидкостью. Использование последовательной камеры сгорания может повысить удобство работы и адаптировать производство NO 9.0529 x при работе на малой высоте. Обсуждение выбросов, влияющих на окружающую среду, показывает потенциал снижения воздействия авиации на климат.
Консультативный совет по авиационным исследованиям и инновациям в Европе (ACARE)
,
2017
, «Стратегические исследования и инновации (SRIA) — Том 1», ACARE, Дерби по состоянию на 7 ноября 2020 г., https://www.acare4europe.org/sites/acare4europe.org/files/attachment/acare-strategic-research-innovation-volume-1-v2.7-interactive-fin_0.pdf
2
Группа действий по воздушному транспорту (ATAG)
,
2011
, «Правильный маршрут полета для снижения авиационной эмиссии»,
UNFCCC Climate Talks
, Дурбан, Южная Африка, 28 ноября – дек. 11.https://seors.unfccc.int/applications/seors/attachments/get_attachment?code=AD75PKPBLWIRYBI18OTM7MF6SZ584E4E
3.
Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft e.V. (BDL)
,
2018
, «Отчет о защите климата 2018», BDL, Берлин, Германия, по состоянию на 7 ноября 2020 г. , https://www.bdl.aero/wp-content/uploads/2019/07/Climate-protection-report-2018.pdf
4.
Lee
,
Д. С.
,
Питари
,
Г.
,
Греве
,
В.
,
Гиренс
,
К.
,
Пеннер
,
Дж. Э.
,
Петцольд
,
А.
,
Пратер
,
М. Дж.
,
Шуман
,
У.
,
Баис
,
А.
, а также
Бернтсен
,
Т.
,
2010
, “
Воздействие транспорта на атмосферу и климат: авиация
Многопрофильное проектирование авиационных двигателей с композиционным циклом
»,
к. т.н. диссертация
, ТУ Мюнхен, Мюнхен, Германия.10.13140/РГ.2.2.14056.21764
14.
Клингельс
,
Г.
,
2013
, “
Wärmekraftmaschine Mit Freikolbenverdichter
», Патент Германии № 10 2012 206 123 A1.
15.
Фергюсон
,
К.Р.
, а также
Киркпатрик
,
А. Т.
,
2015
,
Двигатели внутреннего сгорания — прикладная термонаука
, 3-е изд.,
Wiley
,
Чичестер, Великобритания
.
16.
Хаймович
,
Электронная почта
,
1965
,
Гидравлическое управление станками
,
Пергамон Пресс
,
Оксфорд, Великобритания
.
17.
Гупта
,
Р. Н.
,
Ли
,
К.
,
Томпсон
,
Р. А.
, а также
Йос
,
Дж. М.
,
1991
, «Расчеты и аппроксимация кривых термодинамических и транспортных свойств для равновесного воздуха до 30000 K», Исследовательский центр Лэнгли, Хэмптон, Вирджиния, отчет №
NASA-RP-1260
. https://ntrs.nasa.gov/citations/19920002067
18.
Вошни
,
Г.
, а также
Шпиндель
,
Ш.
,
1988
, “
Теплообмен с изолированными стенками камеры сгорания и его влияние на работу дизельных двигателей
»,
ASME J. Eng. Мощность газовых турбин
,
110
(
3
), стр.
482
—
488
.10.1115/1,3240146
19.11115/1,3240146
96/1,3240146
96/1,3240146
1
696/1,3240146
1
96/1,3240146
1
/1,3240146
9003
.
Р.
, а также
Роскиллы
,
А. П.
,
2007
, “
Обзор истории и применения свободнопоршневых двигателей
Поршневой двигатель внутреннего сгорания: история создания
Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания (ДВС), использует один или несколько поршней, совершающих возвратно-поступательное движение, для преобразования давления во вращательное движение. На данный момент это самый распространенный тип двигателя, используемый в автомобилях. Да и не только в них. Поршневые моторы используются в авиации, судоходстве и промышленности.
Первый поршневой двигатель
Макет самоходной тележки и схема ДВС Исаака Де Риваза
К концу 18-го века в мире уже существовали паромобили. Экипажи с паровым двигателем конструировали в Англии и Франции. Однако эти машины были громоздкими и медлительными. Кроме того, создатель самых совершенных на тот момент паровых двигателей Джейм Уатт считал, что для создания быстрых паромобилей потребуется паровой двигатель с высоким давлением в котле, что попросту не безопасно.
Понимал это и французский инженер и по совместительству действующий артиллерийский офицер — Франсуа Исаак де Риваз. Хорошо знакомый с принципом работы пороховой пушки, он задумался, а почему бы для приведения в движение поршня, использовать энергию пороховых газов, а не пара. В 1804 году он построил первый экспериментальный стационарный двигатель. Он работал по следующему принципу: в цилиндр подавалась смесь водорода с воздухом и воспламенялась при помощи электрического разряда. Фактически Риваз создал первый поршневой двигатель внутреннего сгорания.
В 1807 году изобретатель собрал первый экипаж с мотором собственной конструкции. На четырехколесной базе находился однопоршневой ДВС, без механизма газораспределения, а подача топливной смеси контролировалась вручную. Такой вот примитивный автомобиль смог преодолеть лишь 100 метров. Через шесть лет Риваз собрал новый экипаж куда больших размеров. Он имел длину 6 м, диаметр колес 2 м и весил около тонны. На этот раз мотор работал на смеси из светильного газа и воздуха. Груженая камнями машина смогла преодолеть 26 метров со скоростью 3 км/ч. За один рабочий ход поршня, автомобиль передвигался на 4-6 метров. Конечно с такими характеристиками коммерческая эксплуатация такого ДВС была невозможна, но это было только начало.
Дальнейшее развитие
1) Двигатель Ленуара 1860 год 2) Двигатель Отто 1867 год
Несмотря на то, что в начале 19-го века паровые двигатели считались более перспективными, разработка поршневых ДВС не останавливалась. В 1860 году бельгийский инженер Этьен Ленуар создал первый двухтактный поршневой двигатель пригодный к серийному производству. Его новаторский мотор фактически повторял принцип работы паровой машины Уатта и некоторые его элементы конструкции, но работал на светильном газе. В зависимости от объема единственного цилиндра, двигатель Ленуара имел различную мощность от 2 до 20 л.с. Термический КПД восьмисильного мотора составлял всего 4,68%. Для сравнения современный ДВС имеет КПД 20-45%. Тем не менее мотор Ленуара был выгоден в коммерческой эксплуатации и работал на промышленных предприятиях, типографиях и судоходстве.
Столь малая эффективность двигателя была следствием несовершенства его конструкции. Однопоршневой мотор имел гигантский объем, поршень двойного действия, малоэффективный золотниковый механизм впуска/выпуска и при этом не имел цикла сжатия. Изучив двигатель Ленуара, в 1861 году немецкий инженер Николаус Отто построил его копию.
В 1863 году немец построил двухтактный поршневой двигатель собственной конструкции, КПД которого достиг 15%. Он имел единственный цилиндр, расположенный вертикально и работал на светильном газе. Первый собственный мотор Отто получил широкое признание публики и коммерческий успех.
Deutz AG
В 1864 году Николаус Отто и Ойген Ланге основали собственную фирму — N. A. Otto & Cie. Все началось маленького производственного цеха, где компаньоны собственноручно собирали первые двигатели. Позднее в компанию пришли такие небезызвестные для автомобильной индустрии люди как Вильгельм Майбах, Этторе Бугатти и Готлиб Даймлер. Последний с 1872 года занимал должность технического директора. В том же году компания меняет название на Gasmotoren-Fabrik Deutz AG.
В 1875 году случилось знаковое событие, которое навсегда перевернуло индустрию. Николаус Отто создал первый успешно работающий четырехтактный ДВС. В отличие от мотора Ленуара, новый двигатель работал намного эффективнее. Уже на первых порах его термический КПД превысил 15%. Кроме того он получился мощнее и экономичнее. Фактически новый мотор Отто послужил началом конца паровых машин.
Интересно посмотреть на характеристики этого двигателя. Одноцилиндровый мотор объемом в 6,1-литра развивал 3 л.с. при 180 об/мин. К примеру 18-литровый агрегат Ленуара развивал всего 2 л.с. Кроме того двигатель Отто был почти в 5 раз экономичнее. В результате новый, более эффективный мотор быстро вытеснил двигатель Ленуара с рынка.
Первый поршневой бензиновый двигатель
Мотоцикл Daimler Reitwagen, эскиз из патента 1885 года
Между тем, Николаус Отто видел свой мотор только в качестве стационарного. Но его соратник Готлиб Даймлер, активно агитировал шефа применить ДВС на транспорте. Отто был против, поэтому в 1880 году прихватив с собой Майбаха, Даймлер покинул Deutz AG.
Два инженера сосредоточились на единственной задаче — создать легкий, достаточно мощный поршневой двигатель, пригодный для установки на колесное шасси. Проблема состояла в том, что двигатель конструкции Отто работал на газе и требовал газогенератор. Даймлер и Майбах решили разработать мотор на жидкостном топливе, дабы избавиться от массивного преобразователя. Дело это было не простое, так как на тот момент еще не существовало способа создать оптимальную топливно-воздушную смесь на которой бы двигатель работал устойчиво. Решением проблемы стал испарительный карбюратор разработанный Майбахом в 1885 году. Карбюратор позволил построить бензиновый ДВС(Standuhr) объемом 100 см3 и мощностью 1 л.с., который работал достаточно устойчиво и стабильно. В том же году, немного уменьшенный Standuhr мощностью в 0,5 л.с. разместили на деревянном велосипеде получив тем самым первый в мире мотоцикл. А спустя год и автомобиль.
С тех пор поршневой двигатель внутреннего сгорания прошел долгий путь. Однако его четырехтактный принцип работы остался неизменен. Сегодня в мире насчитывается более 1,2 млрд. автомобилей и большинство из них оснащены ДВС.
Двигатель внутреннего сгорания
26.07.2014 / 30.03.2019
•
58039 / 11967
ДВС или двигатель внутреннего сгорания — это механизм, который принадлежит к тепловым машинам. Принцип действия двигателя внутреннего сгорания — преобразование тепловой энергии, получаемой от сгорания жидкого топлива, в механическую.
Поршни и шатуны
Простейший ДВС состоит из блока двигателя — чугунной или алюминиевой детали, в которой вырезается рабочий цилиндр. По цилиндру, совершая возвратно-поступательные движения движется поршень. Поршень, как правило, сделан из легкого и прочного сплава, поскольку должен длительное время выдерживать значительные нагрузки и температуры, при этом не разрушаясь и не деформируясь.
С одной стороны поршень соединен с шатуном. Это узел, обеспечивающий связь поршня с коленчатым валом. Представляет из себя цельнолитую деталь со сквозным неразъемным отверстием со стороны поршня и сквозным разъемным кольцом со стороны коленчатого вала. Шатун, соединенный с поршнем называется поршневой группой, поскольку сами по себе они практически бесполезны.
Коленчатый вал
Коленчатый вал — это вторая по массивности деталь двигателя. Представляет собой сложный вал, разбитый на условные сектора, некоторые из которых смещены относительно центра вращения вала. Каждый такой сектор отполирован до зеркальной поверхности и называется шейкой. Каждая шейка коленчатого вала — создана для того, чтобы работать в скользящей паре «шейка — шатун» или «шейка — опорный подшипник». Подшипники, на которых лежит коленвал, как правило скольжения. Он отполирован до зеркального состояния. На противоположной стороне колена, называемого шейкой, обычно делается наплыв для балансировки вала. Такая система называется кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
Вал, соединенный с поршнем через шатун, создает жесткую структуру, которая обеспечивает преобразование вращательных движений коленвала в возвратно-поступательные движения поршня в цилиндре и наоборот.
Сверху блок цилиндров закрывается головкой двигателя, в которой находится распределительнй вал, клапана и каналы впуска-выпуска. Распредвал жестко связан с коленвалом посредством цепной или ременной передачи. Распредвал открывает и закрывает впускные и выпускные клапана. Такая конструкция применяется в четырехтактном двигателе Отто. Этот механизм ДВС называется газораспределительный механизм (ГРМ). Он обеспечивает отвод выхлопных газов из цилиндра, впуск топливовоздушной смеси в цилиндр перед тактом сжатия, обеспечивает герметичность камеры во время сжатия и сгорания топливной смеси.
Система запускается с помощью стартера. Стартер представляет собой либо механический привод, например педаль в мопедах и некоторых мотоциклах, или шнур в мотопилах или газонокосилках. В четырехтактных двс используется, как правило электрический стартер, который приводится в движение с помощью аккумуляторной батареи.
Двигатель внутреннего сгорания может быть двух, четырех и даже шести тактным.
Такты ДВС
Каждый такт поршневого двигателя внутреннего сгорания обозначает завершенное действие. Например в двухтактном двигателе тактов два — первый — рабочий, когда топливо засасывается, одновременно с выходом наружу отработанных газов, второй — когда топливо сжимается и происходит его сгорание. В двухтактном двигателя каналы впуска и выпуска входят прямо в цилиндр, но расположены на разному ровне, что позволяет отработанным газам выходить раньше, чем поршень открывает второй, впускной канал.
Четырехтактный двигатель, соответственно, имеет четыре этапа действия.
Первый — поршень идет вниз, при этом открыт впускной клапан открыт — в рабочий объем засасывается порция топливно-воздушной смеси (ТВС).
Второй такт — оба клапана закрыты, поршень идет вверх, сжимая ТВС. Когда поршень доходит до верхней мертвой точки (ВМТ), второй такт заканчивается.
Начинается третий такт — поршень проходит ВМТ, коленвал при этом поворачивается примерно на два-три градуса и происходит запал ТВС путем мощной искры из свечи зажигания. ТВС воспламеняется и начинает расширяться, активно сгорая. Поршень уходит вниз. В нижней мертвой точке НМТ, заканчивается третий такт.
Четвертый такт — поршень идет вверх, открывается выпускной клапан цилиндра — отработанные газы выходят в выхлопной коллектор.
01:4025.12.2007
Work cycle of 4-stroke internal combustion engine 3D
Рабочий цикл 4-х тактного двигателя внутреннего сгорания
03:1311.10.2006
Deutz engine 1
mechanical engineering is really interesting! Dont judge a book by its cover.
Преимуществом четырехтактного двигателя является высокий коэффициент наполнения во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала, низкая чувствительность к падению давления в выпускной системе, возможность управления кривой наполнения путем подбора фаз газораспределения и конструкцией впускной системы. Почти все автомобильные двигатели это четырехтактные поршневые двигатели внутреннего сгорания. Они обладают множеством характеристик – такие как крутящий момент, мощность, степень сжатия, расход топлива, выброс вредных веществ и т. д., которые во многом зависят от их конструктивных особенностей.
Любой ДВС — это по сути насос, который способен черпать энергию из прокачиваемого топлива, сгораемого в нем в процессе прокачки.
Из чего состоит двигатель?
Названия групп автозапчастей
Предлагаем услуги:
Где Вы предпочитаете обслуживать двигатель?
На специализированной СТО
На фирменной СТО
По рекомендации
Где дешевле
Несложные работы — сам
Обслуживаю полностью сам
Двигатель внутреннего сгорания, ДВС – устройство, работа
В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.
Различают следующие основные типы двигателей внутреннего сгорания: поршневой, роторно-поршневой и газотурбинный. Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.
Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются: автономность, универсальность (сочетание с различными потребителями), невысокая стоимость, компактность, малая масса, возможность быстрого запуска, многотопливность.
Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся: высокий уровень шума, большая частота вращения коленчатого вала, токсичность отработавших газов, невысокий ресурс, низкий коэффициент полезного действия.
В зависимости от вида применяемого топлива различают бензиновые и дизельные двигатели. Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.
Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.
Устройство двигателя внутреннего сгорания
Поршневой двигатель внутреннего сгорания включает корпус, два механизма (кривошипно-шатунный и газораспределительный) и ряд систем (впускную, топливную, зажигания, смазки, охлаждения, выпускную и систему управления).
Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.
Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.
Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.
Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.
Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.
Работа двигателя внутреннего сгорания
Принцип работы ДВС основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.
Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель): впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).
На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.
На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.
Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.
При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.
Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия — порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.
Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Для того, чтобы понять принцип работы ГРМ, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении. Давайте разберемся со всем более подробно:
В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.
Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.
Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.
Технические характеристики двигателя.Характеристики двигателя При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.
Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС. Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л. с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт. Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания
Современный автомобиль, чаше всего, приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. Таких двигателей существует огромное множество. Различаются они объемом, количеством цилиндров, мощностью, скоростью вращения, используемым топливом (дизельные, бензиновые и газовые ДВС). Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже. Как работает двигатель и почему называется четырехтактным двигателем внутреннего сгорания? Про внутреннее сгорание понятно. Внутри двигателя сгорает топливо. А почему 4 такта двигателя, что это такое? Действительно, бывают и двухтактные двигатели. Но на автомобилях они используются крайне редко. Четырехтактным двигатель называется из-за того, что его работу можно разделить на четыре, равные по времени, части. Поршень четыре раза пройдет по цилиндру – два раза вверх и два раза вниз. Такт начинается при нахождении поршня в крайней нижней или верхней точке. У автомобилистов-механиков это называется верхняя мертвая точка (ВМТ) и нижняя мертвая точка (НМТ).
Первый такт — такт впуска
Первый такт, он же впускной, начинается с ВМТ (верхней мертвой точки). Двигаясь вниз, поршень, всасывает в цилиндр топливовоздушную смесь. Работа этого такта происходит при открытом клапане впуска. Кстати, существует много двигателей с несколькими впускными клапанами. Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.
Второй такт — такт сжатия
Следующий такт работы двигателя – такт сжатия. После того как поршень достиг нижней точки, он начинает подниматься вверх, тем самым, сжимая смесь, которая попала в цилиндр в такт впуска. Топливная смесь сжимается до объемов камеры сгорания. Что это за такая камера? Свободное пространство между верхней частью поршня и верхней частью цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке называется камерой сгорания. Клапаны, в этот такт работы двигателя закрыты полностью. Чем плотнее они закрыты, тем сжатие происходит качественнее. Большое значение имеет, в данном случае, состояние поршня, цилиндра, поршневых колец. Если имеются большие зазоры, то хорошего сжатия не получится, а соответственно, мощность такого двигателя будет гораздо ниже. Компрессию можно проверить специальным прибором. По величине компрессии можно сделать вывод о степени износа двигателя.
Третий такт — рабочий ход
Третий такт – рабочий, начинается с ВМТ. Рабочим он называется неслучайно. Ведь именно в этом такте происходит действие, заставляющее автомобиль двигаться. В этом такте в работу вступает система зажигания. Почему эта система так называется? Да потому, что она отвечает за поджигание топливной смеси, сжатой в цилиндре, в камере сгорания. Работает это очень просто – свеча системы дает искру. Справедливости ради, стоит заметить, что искра выдается на свече зажигания за несколько градусов до достижения поршнем верхней точки. Эти градусы, в современном двигателе, регулируются автоматически «мозгами» автомобиля. После того как топливо загорится, происходит взрыв – оно резко увеличивается в объеме, заставляя поршень двигаться вниз. Клапаны в этом такте работы двигателя, как и в предыдущем, находятся в закрытом состоянии.
Четвертый такт — такт выпуска
Четвертый такт работы двигателя, последний – выпускной. Достигнув нижней точки, после рабочего такта, в двигателе начинает открываться выпускной клапан. Таких клапанов, как и впускных, может быть несколько. Двигаясь вверх, поршень через этот клапан удаляет отработавшие газы из цилиндра – вентилирует его. От четкой работы клапанов зависит степень сжатия в цилиндрах, полное удаление отработанных газов и необходимое количество всасываемой топливно-воздушной смеси.
После четвертого такта наступает черед первого. Процесс повторяется циклически. А за счет чего происходит вращение – работа двигателя внутреннего сгорания все 4 такта, что заставляет поршень подниматься и опускаться в тактах сжатия, выпуска и впуска? Дело в том, что не вся энергия, получаемая в рабочем такте, направляется на движение автомобиля. Часть энергии идет на раскручивание маховика. А он, под действием инерции, крутит коленчатый вал двигателя, перемещая поршень в период «нерабочих» тактов.
Газораспределительный механизм
Газораспределительный механизм (ГРМ) предназначен для впрыска топлива и выпуска отработанных газов в двигателях внутреннего сгорания. Сам механизм газораспределения делится на нижнеклапанный, когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, и верхнеклапанный. Верхнеклапанный механизм подразумевает нахождение распредвала в головке блока цилиндров (ГБЦ). Существуют и альтернативные механизмы газораспределения, такие как гильзовая система ГРМ, десмодромная система и механизм с изменяемыми фазами. Для двухтактных двигателей механизм газораспределения осуществляется при помощи впускных и выпускных окон в цилиндре. Для четырехтактных двигателей самая распространенная система верхнеклапанная, о ней и пойдет речь ниже.
Устройство ГРМ В верхней части блока цилиндров находится ГБЦ (головка блока цилиндров) с расположенными на ней распределительным валом, клапанами, толкателями или коромыслами. Шкив привода распредвала вынесен за пределы головки блока цилиндров. Для исключения протекания моторного масла из-под клапанной крышки, на шейку распредвала устанавливается сальник. Сама клапанная крышка устанавливается на масло- бензо- стойкую прокладку. Ремень ГРМ или цепь одевается на шкив распредвала и приводится в действие шестерней коленчатого вала. Для натяжения ремня используются натяжные ролики, для цепи натяжные «башмаки». Обычно ремнем ГРМ приводится в действие помпа водяной системы охлаждения, промежуточный вал для системы зажигания и привод насоса высокого давления ТНВД (для дизельных вариантов). С противоположной стороны распределительного вала посредством прямой передачи или при помощи ремня, могут приводиться в действие вакуумный усилитель, гидроусилитель руля или автомобильный генератор.
Распредвал представляет собой ось с проточенными на ней кулачками. Кулачки расположены по валу так, что в процессе вращения, соприкасаясь с толкателями клапанов, нажимают на них точно в соответствии с рабочими тактами двигателя.
Существуют двигатели и с двумя распредвалами (DOHC) и большим числом клапанов. Как и в первом случае, шкивы приводятся в действие одним ремнем ГРМ и цепью. Каждый распредвал закрывает один тип клапанов впускных или выпускных. Клапан нажимается коромыслом (ранние версии двигателей) или толкателем. Различают два вида толкателей. Первый – толкатели, где зазор регулируется калибровочными шайбами, второй – гидротолкатели. Гидротолкатель смягчает удар по клапану благодаря маслу, которое находится в нем. Регулировка зазора между кулачком и верхней частью толкателя не требуется.
Принцип работы ГРМ
Весь процесс газораспределения сводится к синхронному вращению коленчатого вала и распределительного вала. А так же открыванию впускных и выпускных клапанов в определенном месте положения поршней. Для точного расположения распредвала относительно коленвала используются установочные метки. Перед одеванием ремня газораспределительного механизма совмещаются и фиксируются метки. Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами. При открывании клапана коромыслом происходит следующее: распредвал кулачком «наезжает» на коромысло, которое нажимает на клапан, после прохождения кулачка, клапан под действием пружины закрывается. Клапаны в этом случае располагаются v-образно. Если в двигателе применены толкатели, то распредвал находится непосредственно над толкателями, при вращении, нажимая своими кулачками на них. Преимущество такого ГРМ малые шумы, небольшая цена, ремонтопригодность. В цепном двигателе весь процесс газораспределения тот же, только при сборке механизма, цепь одевается на вал совместно со шкивом.
Кривошипно-шатунный механизм
Кривошипно-шатунный механизм (далее сокращенно – КШМ) – механизм двигателя. Основным назначением КШМ является преобразование возвратно-поступательных движений поршня цилиндрической формы во вращательные движения коленчатого вала в двигателе внутреннего сгорания и, наоборот.
Устройство КШМ
Поршень
Поршень имеет вид цилиндра, изготовленного из сплавов алюминия. Основная функция этой детали заключается в превращении в механическую работу изменение давления газа, или наоборот, – нагнетание давления за счет возвратно-поступательного движения. Поршень представляет собой сложенные воедино днище, головку и юбку, которые выполняют совершенно разные функции. Днище поршня плоской, вогнутой или выпуклой формы содержит в себе камеру сгорания. Головка имеет нарезанные канавки, где размещаются поршневые кольца (компрессионные и маслосъемные). Компрессионные кольца исключают прорыв газов в картер двигателя, а поршневые маслосъемные кольца способствуют удалению излишков масла на внутренних стенках цилиндра. В юбке расположены две бобышки, обеспечивающие размещение соединяющего поршень с шатуном поршневого пальца.
Шатун
Изготовленный штамповкой или кованый стальной (реже – титановый) шатун имеет шарнирные соединения. Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.
Коленчатый вал
Изготовленный из стали или чугуна высокой прочности коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шеек, соединенных щеками и вращающихся в подшипниках скольжения. Щеки создают противовес шатунным шейкам. Основная функция коленчатого вала состоит в восприятии усилия от шатуна для преобразования его в крутящий момент. Внутри щек и шеек вала предусмотрены отверстия для подачи под давлением масла системой смазки двигателя.
Маховик
Маховик устанавливается на конце коленчатого вала. На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.
Блок и головка цилиндров
Блок цилиндров и головка блока цилиндров отливаются из чугуна (реже – сплавов алюминия). В блоке цилиндров предусмотрены рубашки охлаждения, постели для подшипников коленчатого и распределительного валов, а также точки крепления приборов и узлов. Сам цилиндр выполняет функцию направляющей для поршней. Головка блока цилиндра располагает в себе камеру сгорания, впускные-выпускные каналы, специальные резьбовые отверстия для свечей системы зажигания, втулки и запрессованные седла. Герметичность соединения блока цилиндров с головкой обеспечены прокладкой. Кроме того, головка цилиндра закрыта штампованной крышкой, а между ними, как правило, устанавливается прокладка из маслостойкой резины.
В целом, поршень, гильза цилиндров и шатун формируют цилиндр или цилиндропоршневую группу кривошипно-шатунного механизма. Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.
Устройство двигателя. Принцип работы ДВС
Общее устройство ДВС:
Двигатель состоит из цилиндра 5 и картера 6, который снизу закрыт поддоном 9 (рис. а). Внутри цилиндра перемещается поршень 4 с компрессионными (уплотнительными) кольцами 2, имеющий форму стакана с днищем в верхней части. Поршень через поршневой палец 3 и шатун 14 связан с коленчатым валом 8, который вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Коленчатый вал состоит из коренных шеек 13, щек 10 и шатунной шейки 11. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал составляют так называемый кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала (рис. б).
Схема устройства поршневого двигателя внутреннего сгорания:
а — продольный вид, б — поперечный вид; 1 — головка цилиндра, 2 — кольцо,
Сверху цилиндр 5 накрыт головкой 1 с клапанами 15 и 17, открытие и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого вала, следовательно, и с перемещением поршня.
Перемещение поршня ограничивается двумя крайними положениями, при которых его скорость равна нулю: верхней мертвой точкой (ВМТ), соответствующей наибольшему удалению поршня от вала (рис. б), и нижней мертвой точкой (НМТ), соответствующей наименьшему удалению его от вала.
Безостановочное движение поршня через мертвые точки обеспечивается маховиком 7, имеющим форму диска с массивным ободом.
Расстояние, проходимое поршнем, между мертвыми точками называется ходом поршня S, а расстояние между осями коренных и шатунных шеек — радиусом кривошипа R (рис. б). Ход поршня равен двум радиусам кривошипа: S = 2R. Объем, который описывает поршень за один ход, называется рабочим объемом цилиндра (Vh):
Vh = (πD²S) / 4
Объем над поршнем (Vc) в положении ВМТ (рис. а) и называется объемом камеры сгорания. Сумма рабочего объема цилиндра (Vh) и объема камеры сгорания (Vc) составляет полный объем цилиндра (Va):
Va = Vh + Vc
Отношение полного объема цилиндра (Va) к объему камеры сгорания (Vc) называется степенью сжатия (е):
е = Va / Vc
Степень сжатия является важным параметром двигателей внутреннего сгорания, так как сильно влияет на его экономичность и мощность.
Принцип работы ДВС:
Схема работы двигателя
Практически все современные двигатели производят с 4-тактными циклами работы:
Такт впуска — впускается топливо-воздушная смесь
Такт сжатия — смесь сжимается и поджигается
Такт расширения — смесь сгорает и толкает поршень вниз
Такт выпуска — продукты горения выпускаются
Точка отсчета — положение поршня вверху (ВМТ — верхняя мертвая точка). В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. Это первый такт цикла, такт впуска.
Во время второго такта, такта сжатия, поршень достигает самой нижней точки (НМТ — нижняя мертвая точка), при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, из-за чего топливная смесь сжимается. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.
Третий такт, такт расширения — это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.
Четвертый такт, такт выпуска, поршень достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему. После этого цикл, начиная с первого такта, повторяется снова и продолжается в течение всего времени работы двигателя.
Описанный выше способ является универсальным. По такому принципу построена работа практически всех бензиновых моторов. Дизельные двигатели отличаются тем, что там нет свеч зажигания — элемента, который поджигает топливо. Детонация дизельного топлива осуществляется благодаря сильному сжатию топливной смеси. При такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600 градусов Цельсия. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.
Двигатель внутреннего сгорания — что это такое, как работает и какие у него перспективы
Все тепловые машины внутреннего сгорания (ДВС) преобразуют какую-нибудь (в нашем случае — тепловую) энергию в работу. Двигатели бывают разные – электрические, гидравлические, тепловые и т.д., в зависимости от того, какой вид энергии они преобразуют в работу. ДВС — двигатель внутреннего сгорания, это тепловой двигатель, в котором в полезную работу преобразуется теплота сгорающего в рабочей камере топлива, внутри двигателя. Также существуют двигателя с внешним сгоранием — это реактивные двигатели самолётов, ракет и т.д. в этих двигателях сгорание внешнее, поэтому они называются двигателями с внешним сгоранием.
Но простой обыватель чаще сталкивается с двигателем автомобиля и понимают под двигателем именно поршневой двигатель внутреннего сгорания. В поршневом ДВС, сила давления газов, возникающая при сгорании топлива в рабочей камере, воздействует на поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя и передаёт усилие на кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Но это очень упрощенный взгляд на ДВС. На самом деле, в ДВС сосредоточены сложнейшие физические явления, пониманию которых посвятили себя многие выдающиеся ученые. Чтобы ДВС работал, в его цилиндрах, сменяя друг друга, происходят такие процессы, как подача воздуха, впрыск и распыление топлива, его смешивание с воздухом, воспламенение образовавшейся смеси, распространение пламени, удаление отработавших газов. На каждый процесс отводится несколько тысячных долей секунды. Добавьте к этому процессы, которые протекают в системах ДВС: теплообмен, течение газов и жидкостей, трение и износ, химические процессы нейтрализации отработавших газов, механические и тепловые нагрузки. Это далеко не полный перечень. И каждый из процессов должен быть организован наилучшим образом. Ведь из качества протекающих в ДВС процессов складывается качество двигателя в целом — его мощность, экономичность, шумность, токсичность, надежность, стоимость, вес и размеры.
Двигателя внутреннего сгорания бывают разные: 2-х танктные, 4-х тактные, дизельные, бензиновые, со смешенным питанием, карбюраторные, инжекторные и т.д. и это далеко не полный список! Как видите, вариантов двигателей внутреннего сгорания очень много, но если стоит затронуть классификацию ДВС, то для подробного рассмотрения всего объёма материала понадобится минимум 20-30 страниц — большой объём, не так ли? И это только классификация…
Принципиальный ДВС автомобиля НИВА
1 — Щуп для замера уровня масла в картере
2 — Шатун
3 — Маслозаборник
4 — Насос шестеренчатый
5 — Ведущая шестерня насоса
6 — Приводной вал НШ
7 — Подшипник скольжения (вкладыш)
8 — Вал коленчатый
9 — Манжета хвостовика коленчатого вала
10 — Болт для крепления шкива
11 — Шкив, служит для привода генератора, насоса водяного охлаждения
12 — Ремень клиноременной передачи
13 — Ведущая звездочка КШМ
14 — Звездочка привода НШ
15 — Генератор
16 — Лобовая часть ДВС
17 — Натяжитель цепи
18 — Вентилятор
19 — Цепь привода ГРМ
20 — Клапан впускной
21 — Клапан выпускной
22 — Звездочка распределительного вала
23 — Корпус распределительного вала
24 — Вал распределительный ГРМ
25 — Пружина клапана
26 — Крышка ГРМ
27 — Крышка заливная
28 — Толкатель
29 — Втулка клапан
30 — Головка блока цилиндров
31 — Пробка системы охлаждения
32 — Свеча зажигания
33 — Прокладка головки блока цилиндров
34 — Поршень
35 — Корпус манжеты
36 — Манжета
37 — Полукольцо от осаго смещения
38 — Крышка опоры коленчатого вала
39 — Маховик
40 — Блок цилиндров
41 — Крышка картера сцепления
42 — Поддон картера
Ни одна область деятельности несравнима с поршневыми ДВС по масштабам, количеству людей занятых в разработке, производстве и эксплуатации. В развитых странах деятельность четверти самодеятельного населения прямо или косвенно связана с поршневым двигателестроением. Двигателестроение, как исключительно наукоемкая область, определяет и стимулирует развитие науки и образования. Общая мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания составляет 80 — 85% мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, средствах малой механизации, ряде других областей, поршневой ДВС как источник энергии пока не имеет должной альтернативы. Мировое производство только автомобильных двигателей непрерывно увеличивается, превысив 60 миллионов единиц в год. Количество производимых в мире малоразмерных двигателей также превышает десятки миллионов в год. Даже в авиации поршневые двигатели доминируют по суммарной мощности, количеству моделей и модификаций и количеству установленных на самолеты двигателей. В мире эксплуатируется несколько сотен тысяч самолетов с поршневыми ДВС (бизнес-класса, спортивных, беспилотных и т. д.). В США на долю поршневых двигателей приходится около 70% мощности всех двигателей, установленных на гражданских летательных аппаратах.
Ознакомьтесь с работами по тепловому и динамическому расчету ДВС
Но со временем всё меняется и скоро мы увидим и будем эксплуатировать принципиально другие типы двигателей, которые будет иметь высокие эксплуатационные показатели, высокий КПД, простота конструкции и главное — экологичность. Да, всё верно, главным минусом двигателя внутреннего сгорания является его экологическая характеристика. Как бы не оттачивали работу ДВС, какие бы системы не внедряли, он всё равно оказывается существенное влияние на наше здоровье. Да, теперь можно с уверенностью сказать, что существующая технология моторостроения чувствует «потолок» — это такое состояние, когда та, или иная технология полностью исчерпала свои возможность, полностью выжато, всё что можно было сделать — уже сделано и с точки зрения экологии принципиально НИЧЕГО уже не изменить в существующих типах ДВС. Стоит вопрос: нужно полностью менять принцип работы двигателя, его энергоноситель (нефтяные продукты) на что-то новое, принципиально иное (водород, электричество, энергия атома, гравитацию, инерцию и т.д.). Но, к сожалению, это дело не одного дня или даже года, нужны десятилетия…
Пока ещё не одно поколение ученых и конструкторов будут исследовать и совершенствовать старую технологию постепенно подходя всё ближе и ближе к стенке, через которую уже будет невозможно перескочить. Еще очень долго ДВС будет давать работу тем, кто его производит, эксплуатирует, обслуживает и продает. Почему? Всё очень просто, но в то же время эту простую истину далеко не все понимают и принимают. Главная причина замедления внедрения принципиально иных технологий — капитализм. Да, как бы это странно не звучало, но именно капитализм, та система, которая как кажется должна быть заинтересована в новых технологиях, тормозит развитие человечества. Всё очень просто — нужно зарабатывать больше, а вкладывать меньше. Как же быть с теми нефтяными вышками, нефтезаводами и доходами? Никак. К сожалению, все измерятеся деньгами.
ДВС «хоронили» неоднократно. В разное время на смену ему приходили электродвигатели на аккумуляторах, топливные элементы на водороде и многое другое. ДВС неизменно побеждал в конкурентной борьбе. И даже проблема исчерпания запасов нефти и газа – это не проблема ДВС. Существует неограниченный источник топлива для ДВС. По последним данным, нефть может восстанавливаться, а что это значит для нас ?
При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.
Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рисунок слева), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.
Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.
Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.
Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.
Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике. Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.
Пунктирной линией на графике выше показаны более оптимальные характеристики двигателя.
Статьи по теме: 1. Краткий обзор основных видов конструкций и тенденций развития бензиновых двигателей; 2. Альтернативное топливо — топливо будущено и настоящего.
поршень двигателя-x-engineer.org
Содержание
Обзор
Детали
Геометрические характеристики
Механическая нагрузка
Тепловая нагрузка
.
Каталожные номера
Обзор
Поршень является компонентом двигателя внутреннего сгорания. Основная функция поршня заключается в преобразовании давления, создаваемого горящей воздушно-топливной смесью, в силу, действующую на коленчатый вал. В легковых автомобилях используются поршни из алюминиевого сплава, в то время как в коммерческих транспортных средствах также могут быть стальные и чугунные поршни.
Поршень является частью кривошипно-шатунного механизма (также называемого кривошипно-шатунным механизмом ), который состоит из следующих компонентов: Привод коленчатого вала двигателя (кривошипно-шатунный механизм) Кредит: Rheinmetall
Существуют также вторичные функции двигателя, выполняемые поршнем :
способствует рассеиванию тепла образующийся при сгорании
обеспечивает герметизацию камеры сгорания, предотвращение утечек газов из нее и проникновения масла в камеру сгорания
направляет перемещение шатуна
обеспечивает непрерывную смену газов в камере сгорания
генерирует переменный объем в камере сгорания
Изображение: поршни Kolbenschmidt Авторы и права: Kolbenschmidt
Назад
Запчасти
Форма поршня в основном зависит от типа двигателя внутреннего сгорания. Поршни бензиновых (бензиновых) двигателей имеют тенденцию быть легче и короче по сравнению с поршнями дизельных двигателей. Геометрия поршня имеет много тонкостей из-за сложности его рабочей среды, но основными частями поршня являются:
поршень головка , также называемая верх или головка : это верхняя часть поршня который вступает в контакт с давлением газа в камере сгорания
кольцевой ремень : это верхняя средняя часть поршня, когда поршневые кольца расположены площадь под кольцевым ремнем
Изображение: Оси поршневого пальца и юбки
Изображение: Детали главного поршня Кредит: [3]
3: 3:
90 где0126
Поршень верхней
Top Land
Кольцевой ремень
Контрольные стойки
PIN -упорная зажим
PIN -босс
Piston PIN поршневой палец (7). Штифт позволяет поршню вращаться вокруг оси штифта. Штифт удерживается на месте в поршне стопорным зажимом штифта (5).
После того, как днище поршня доходит до 9кольцевой ремень 0031 (также называемый кольцевой зоной) (3). Большинство поршней имеют три кольцевые канавки, в которые устанавливаются поршневые кольца. Верхнее кольцо называется компрессионным кольцом , среднее — маслосъемным кольцом , а нижнее — маслосъемным кольцом . Компрессионное кольцо должно герметизировать камеру сгорания, чтобы предотвратить попадание внутренних газов в блок двигателя. Маслосъемное кольцо счищает масло со стенки цилиндра, когда поршень находится в такте рабочего хода или такте выпуска. Среднее кольцо выполняет комбинированную функцию обеспечения сжатия в цилиндре и удаления излишков масла со стенок цилиндра.
Юбка поршня (8) удерживает поршень в равновесии внутри цилиндра. Обычно он покрыт материалом с низким коэффициентом трения, чтобы уменьшить потери на трение. В поршне отверстие для пальца или бобышка (6) содержит поршневой палец (7), который соединяет поршень с шатуном.
Назад
Геометрические характеристики
Поршни должны исправно работать в широком диапазоне температур от -30°C до 300-400°C. В то же время он должен быть достаточно легким, чтобы иметь низкую инерцию и обеспечивать высокие обороты двигателя. Есть несколько геометрических характеристик поршня, которые представлены ниже.
Овальность поршня
В результате процесса сгорания температура внутри цилиндров двигателя достигает сотен градусов Цельсия. Поршень является одним из основных компонентов, который поглощает часть вырабатываемого тепла и отдает его моторному маслу. Поскольку ось поршневого пальца содержит больше материала, чем ось юбки, тепловое расширение вдоль оси пальца немного больше, чем тепловое расширение вдоль оси юбки. По этой причине поршень имеет овальную форму, диаметр по оси штифта на 0,3-0,8 % меньше диаметра по оси юбки [6].
Изображение: Овальность поршня
Коническая форма поршня
Форма поршня не является идеальным цилиндром. При низкой температуре зазор между поршнем и цилиндром двигателя больше, чем при высокой температуре. Кроме того, зазор не является постоянным по длине поршня, он меньше вокруг верхней части поршня по сравнению с областью юбки поршня. Это сделано для того, чтобы обеспечить большее тепловое расширение головки поршня, поскольку она содержит больший объем металла.
Изображение: зазора поршня (коническая форма)
Изображение: термопроизводство поршня (IF Cylindrical Form свободы, 1 первичная и 2 вторичная:
по вертикальной оси цилиндра, между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ) (первичная, ось y)
вокруг оси пальца (второстепенная, угол α)
вдоль оси юбки (вторичная, ось x)
Первичное движение создает крутящий момент на коленчатом валу, это желательно с механической точки зрения. Второстепенные движения происходят из-за сочетания нескольких факторов: двунаправленного движения шатуна и зазора между поршнем и цилиндром. Оба вторичных движения вызывают трение о стенки цилиндра, а также шум, вибрацию (хлопки поршня).
Изображение: Упор поршня и смещение штифта
Когда коленчатый вал вращается по часовой стрелке, левая сторона цилиндра называется упорной стороной (TS) , а противоположная сторона известна как противодействующая сторона (ATS) . Удары поршня могут происходить с любой стороны цилиндра. Стук поршня возбуждает блок двигателя и проявляется в виде поверхностных вибраций, которые со временем излучаются в виде шума вблизи двигателя [9]. Еще одним неудобством является то, что при движении поршня через ВМТ и ВТЦ на коленчатый вал создается повышенная нагрузка, поскольку поршень совмещен с центром вращения коленчатого вала.
Смещение поршневого пальца — это несоосность между центром отверстия под поршневой палец и центром коленчатого вала. Имея его в конструкции, он улучшает шумовые характеристики двигателя за счет стука поршня в ВМТ. Это основная проблема NVH (шум, вибрация и резкость) для инженеров-технологов, которые хотят устранить тревожные шумы везде, где это возможно. Вторая причина заключается в повышении мощности двигателя за счет снижения внутреннего трения на ТС и САР.
Смещение штифта уменьшает механическое напряжение, возникающее в шатуне, когда он достигает ВМТ или НМТ, поскольку шатуну не приходится толкать поршень в противоположном направлении в конце хода. Это смещение заставляет стержень двигаться по дуге в ВМТ и НМТ.
Вернуться назад
Механическая нагрузка
Поршень является составной частью двигателя внутреннего сгорания (ДВС) , которая должна выдерживать наибольшую механическую и тепловую нагрузку. Из-за поршня мощность ДВС ограничена. В случае очень высокой термической или механической нагрузки поршень выходит из строя первым компонентом (по сравнению с блоком цилиндров, клапанами, головкой блока цилиндров). Это связано с тем, что поршень должен представлять собой компромисс между массой и устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам.
Циклическое нагружение поршня за счет [6]:
силы газа от давления в цилиндре
силы инерции от колебательного движения поршня и
боковой силы от опоры силы газа наклонным шатуном, а сила инерции колеблющегося шатуна
определяет механическую нагрузку .
Вертикальные силы, действующие на поршень, состоят из: сил давления , создаваемые расширяющимися газами, и силы инерции , создаваемые собственной массой поршня [10].
\[F_{p}=F_{газ}+F_{инерия}\]
Силы инерции намного меньше, чем силы давления, и имеют наибольшую интенсивность, когда поршень меняет направление, в ВМТ и НМТ.
Изображение: Напряжение по Мизесу поршня и механическая деформация Кредит: [7]
Изображение: Функция вертикальных сил поршня от угла коленчатого вала Авторы и права: [7]
Приведенные выше усилия поршня рассчитаны с использованием передовых методов анализа методом конечных элементов для алюминиевого поршня, используемого в легковых автомобилях с дизельным двигателем [7].
Процесс сгорания имеет разные характеристики для дизельного и бензинового ДВС. В дизельном двигателе пиковое давление газа при сгорании может достигать 150–160 бар. В бензиновом двигателе максимальное давление ниже 100 бар. Из-за более высокого давления дизельные поршни должны выдерживать более высокие механические нагрузки.
Чтобы безотказно работать в таких суровых условиях, поршни дизельных двигателей имеют большую массу, большую прочность и большую массу. Недостатком является более высокая инерция, более высокие динамические усилия, поэтому более низкие максимальные обороты двигателя. Одной из причин, по которой дизельные двигатели имеют более низкую максимальную скорость (около 4500 об/мин) по сравнению с бензиновыми двигателями (около 6500 об/мин), являются более тяжелые механические компоненты (поршни, шатуны, коленчатый вал и т. д.).
Назад
Термическая нагрузка
Головка поршня находится в непосредственном контакте с горящими газами внутри камеры сгорания, поэтому она подвергается высоким термическим и механическим нагрузкам . В зависимости от типа двигателя (дизельный или бензиновый) и типа впрыска топлива (прямой или непрямой) днище поршня может быть плоским или содержать чашу .
Тепловая нагрузка от температуры газа в процессе сгорания также является циклической нагрузкой на поршень. Он действует в основном во время такта расширения на стороне камеры сгорания поршня. В остальных тактах, в зависимости от принципа действия, тепловая нагрузка на поршень снижается, прерывается или даже оказывает охлаждающее действие при газообмене. Как правило, теплопередача от горячих продуктов сгорания к поршню происходит в основном за счет конвекции, и лишь незначительная часть возникает за счет излучения.
Изображение: Рабочая температура поршня Авторы и права: [3]
Тепло, выделяющееся при сгорании, частично поглощается поршнем. Большая часть тепла передается через кольцевую часть поршня (около 70%). Юбка поршня отводит 25% тепла, а остальное передается поршневому пальцу, шатуну и маслу. Более высокая частота вращения двигателя означает более высокую температуру поршня . Это происходит потому, что накопленное тепло не успевает рассеяться между двумя последовательными циклами горения. В то же время более высокая нагрузка на двигатель означает более высокую температуру поршня, потому что происходит большее сгорание воздушно-топливной смеси, которая выделяет больше тепла.
Изображение: распределение температуры в поршне бензинового двигателя : Тепловая нагрузка на поршень Авторы и права: [7]
По отношению к такту расширения продолжительность действия тепловой нагрузки от сгорания очень мала. Поэтому лишь очень небольшая часть массы поршня вблизи поверхности со стороны сгорания подвергается циклическим колебаниям температуры. Таким образом, почти вся масса поршня достигает квазистатической температуры, которая, однако, может иметь значительные локальные колебания.
Назад
Охлаждение
По мере увеличения удельной мощности в современных двигателях внутреннего сгорания поршни подвергаются возрастающим тепловым нагрузкам. Поэтому для обеспечения эксплуатационной безопасности чаще требуется эффективное охлаждение поршня.
Изображение: 2009 Ecotec 2.0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) Головка поршня и масляная форсунка Предоставлено: GM
Температура поршня может быть снижена путем циркуляции масла через среднюю часть поршня. Этого можно добиться с помощью маслоструйных устройств, установленных на блоке цилиндров, которые впрыскивают моторное масло через отверстие, когда поршень находится близко к нижней мертвой точке (НМТ).
Компания Tenneco Powertrain разработала новый стальной поршень для дизельных двигателей с «герметизированной на весь срок» камерой охлаждающей жидкости в днище, что позволяет поршням безопасно работать при температурах днища более чем на 100°C выше существующих ограничений.
Изображение: технология охлаждения поршня EnviroKool Предоставлено: Tenneco
Для формирования короны EnviroKool внутри поршня с помощью сварки трением создается встроенный охлаждающий канал, который затем заполняется высокотемпературным маслом и инертным газом. Эта камера постоянно герметизирована приваренной пробкой. Согласно Tenneco Powertrain, технология EnviroKool позволяет преодолеть температурные ограничения обычных открытых галерей, в которых в качестве теплоносителя используется смазочное масло.
Назад
Типы
Геометрия поршня ограничена кубатурой ДВС. Поэтому основным путем повышения механической и термической стойкости поршня является увеличение его массы. Это не рекомендуется, поскольку поршень с большой массой имеет большую инерцию, что приводит к большим динамическим усилиям, особенно при высоких оборотах двигателя. Сопротивление поршня можно улучшить за счет оптимизации геометрии, но всегда будет компромисс между массой, механическим и термическим сопротивлением.
На первый взгляд поршень кажется простым компонентом, но его геометрия довольно сложна:
Изображение: техническое описание дизельного поршня Kolbenschmidt
Условные обозначения:
диаметр камеры сгорания
днище поршня
камера сгорания (чаша)
кромка днища поршня
Поршневая верхняя земля
Compression Ring Cring Gnate
Кольцевая земля
Основание Groove
Утопленное кольцо
Сторонные боковые стороны
Нефтяное скребок Groove
Отвлавание масла
Piston PIN канавка для стопорного кольца
расстояние между бобышками поршня
расстояние между бобышками поршня
ступенчатая кромка
диаметр поршня 90 °C относительно отверстия поршневого пальца
Поршневой штифт
Глубина чаши
Юбка
Кольцевая зона
Высота сжатия поршня
Длина поршня
Проворок для охлаждения масла
99. DIAMER
9. Диаметр. Как видите, между дизельными и бензиновыми поршнями есть существенные различия.
Поршни дизельных двигателей должны выдерживать более высокие давления и температуры, поэтому они больше, объемнее и тяжелее. Они могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов, стали или их комбинации. Поршень дизеля содержит часть камеры сгорания в головке поршня. Из-за формы поперечного сечения головки поршня поршень дизельного двигателя также называют поршнем с головкой омега.
Поршни бензиновых (бензиновых) двигателей легче, рассчитаны на более высокие обороты двигателя. Они изготавливаются из алюминиевых сплавов и обычно имеют плоскую головку. Бензиновые двигатели с непосредственным впрыском (DI) имеют специальные головки, чтобы направлять поток топлива в кувыркающемся движении.
Ниже вы можете увидеть фотографии дизельных и бензиновых двигателей в высоком разрешении.
Изображение: LS9 6,2 л V-8 поршень SC (алюминий, бензиновый/бензиновый двигатель с непрямым впрыском) Кредит: GM
Изображение: Поршень Ecotec 2. 0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) (алюминий, бензиновый/бензиновый двигатель с непосредственным впрыском) с кольцами (алюминий, дизель) Кредит: Kolbenschmidt
Изображение: Поршень из моностали (сталь, дизель) Кредит: Tenneco
Вернуться назад
Большинство материалов изготавливаются из поршней
3 от алюминиевые сплавы . Это связано с тем, что алюминий легкий, имеет достаточную механическую прочность и хорошую теплопроводность. В грузовых автомобилях для тяжелых условий эксплуатации используются поршни из стали , которые более устойчивы к более высоким давлениям и температурам в камере сгорания.
Алюминиевые поршни изготавливаются из литых или кованых жаропрочных алюминиево-кремниевых сплавов. Существует три основных типа алюминиевых поршневых сплавов. Стандартный поршневой сплав представляет собой эвтектический сплав Al-12%Si, содержащий дополнительно прибл. по 1% Cu, Ni и Mg [3].
Основные алюминиевые сплавы для поршней [3]:
эвтектический сплав (AlSi12CuMgNi): литой или кованый
заэвтектический сплав (AlSi18CuMgNi): литой или кованый алюминиевый сплав имеет меньшую прочность, чем чугун, поэтому необходимо использовать более толстые секции, поэтому не реализуются все преимущества легкого веса этого материала. Кроме того, из-за более высокого коэффициента теплового расширения для алюминиевых поршней должны быть предусмотрены большие рабочие зазоры. С другой стороны, теплопроводность алюминия примерно в три раза выше, чем у железа. Это, вместе с большей толщиной применяемых профилей, позволяет алюминиевым поршням работать при температурах примерно на 200 °С ниже, чем чугунных [8].
В некоторых случаях прочность и износостойкость поршней из алюминиевого сплава недостаточны для удовлетворения требований по нагрузке, поэтому используются черные материалы (например, чугун, сталь). Существует несколько методов использования черных металлов в производстве поршней:
в качестве местного армирования, вставки из черного металла (например, держатели колец)
в качестве удлиненных частей композитных поршней (например, днище поршня, болты)
поршни, полностью изготовленные из чугун или кованая сталь
Изображение: Композитный поршень для двигателя большой мощности – сечение Авторы: [8]
70030 : Warstila
Существует два типа черных металлов, используемых для поршней или компонентов поршней [6]:
чугун :
аустенитный чугун для держателей колец
cast iron with spheroidal graphite for pistons and piston skirts
steel
chromium-molybdenum alloy (42CrMo4)
chromium-molybdenum-nickel alloy (34CrNiMo6)
molibden-vanadium alloy (38MnVS6)
Чугунные материалы обычно имеют содержание углерода > 2%. Поршни высоконагруженных дизелей и другие высоконагруженные детали двигателей и конструкций машин изготавливают преимущественно из сферолитного чугуна марки М-С70. Этот материал используется, например, для цельных поршней и юбок поршней в составных поршнях [6].
Сплавы железа, обозначаемые как стали, обычно имеют содержание углерода менее 2%. При нагревании они полностью переходят в ковкий (пригодный для ковки) аустенит. Поэтому сплавы железа отлично подходят для горячей штамповки, такой как прокатка или ковка.
Изображение: стальной поршень по сравнению с алюминиевым поршнем Авторы и права: Kolbenschmidt
По сравнению с алюминиевыми поршнями стальные поршни имеют большую механическую прочность при гораздо меньших размерах. По этой причине они в основном предпочтительны для дизельных двигателей, которыми оснащаются грузовые автомобили.
Назад
Технологии
Существует несколько передовых поршневых технологий, каждая из которых предназначена для повышения механической и/или термической стойкости, снижения коэффициента трения или снижения общей массы (сохраняя при этом механические и термические свойства ).
Ниже вы можете найти примеры современных поршней, изготовленных компанией Kolbenschmidt , каждый из которых использует свои уникальные технологии.
Изображение: дизельный поршень с каналом охлаждения, втулкой болта и держателем кольца Фото: Kolbenschmidt
Изображение: Поршень дизельного двигателя с шарнирно-сочлененной рамой, верхняя часть из кованой стали и алюминиевая юбка
Изображение: Залитые чугунные кольца-держатели во много раз увеличивают срок службы первой кольцевой канавки дизельных поршней. Kolbenschmidt является лидером в разработке склеивания кольцевых носителей Alfin Фото: Kolbenschmidt
Изображение: Твердоанодированные кольцевые канавки предотвращают износ и микросваривание в поршнях бензиновых двигателей на юбке поршня. Они уменьшают трение внутри двигателя и обеспечивают хорошие аварийные характеристики. Покрытия LofriKS® также используются по акустическим причинам. Их использование минимизирует шум поршня. NanofriKS® является дальнейшим развитием испытанного покрытия LofriKS® и дополнительно содержит наночастицы оксида титана для повышения износостойкости и долговечности покрытия Фото: Kolbenschmidt
Изображение: Юбки поршня с железным покрытием (Ferrocoat®) гарантируют надежную работу при использовании на алюминиево-кремниевых поверхностях цилиндров (Alusil®) (Hi-SpeKS®) повышают динамическую грузоподъемность ложа поршневого пальца, тем самым увеличивая долговечность поршня.0031 Tenneco Powertrain (ранее Federal Mogul) , каждая из которых использует свои уникальные технологии.
Изображение: поршень Elastothermic® (алюминиевый поршень для бензиновых/бензиновых легковых автомобилей)
Особенности: – охлаждаемый канал поршня повышает мощность и расход топлива бензиновых двигателей уменьшенного размера – эластотермический канал охлаждения снижает температуру днища поршня на около 30°C – температура первой кольцевой канавки снижена примерно на 50°C, что снижает нагарообразование и износ канавок и колец для обеспечения длительного срока службы низкий расход масла и продувка на – снижение риска неконтролируемого сгорания, такого как раннее зажигание на низкой скорости.
Предоставлено: Tenneco Powertrain (Federal Mogul) температура обода камеры сгорания на 10 % ниже – передовые технологии бокового литья значительно улучшают структурную стабильность (даже в случае конструкций с тонкими стенками) – реструктуризация обода камеры сгорания и основания камеры сгорания может обеспечить до 100 % увеличение усталостной долговечности
Предоставлено: Tenneco Powertrain (Federal Mogul). жесткие требования к двигателю на рынке двигателей большой мощности и промышленных двигателей, включая новое поколение давления зажигания двигателя, требуемое для дорожных правил Euro VI и выше.
Прочная конструкция из кованых стальных профилей, сваренных инерционной сваркой, образующих большие охлаждающие галереи, позволяет поршням Monosteel выдерживать возрастающие механические нагрузки. Эволюция Monosteel включает в себя последние разработки для промышленных двигателей большого диаметра, а также использование тонкостенных легких поковок и литья для дизельных двигателей легковых автомобилей.
Особенности продукта: – большая закрытая структурная галерея с превосходным охлаждением обода чаши и кольцевой канавки, уменьшающая деформацию канавки и улучшающая контроль масла и газонепроницаемость – профилированное отверстие под палец без втулки – юбка во всю длину для стабильного поршня динамика, снижение риска кавитации гильзы и улучшение кольцевого уплотнения — процесс обеспечивает гибкость материала с вариантами материала короны для снижения коррозии или окисления и/или вариантами материала юбки для повышения технологичности.
Предоставлено: Tenneco Powertrain (Federal Mogul). более эффективные конструкции двигателей, в том числе сниженный расход топлива и выбросы CO 2 . Оно сочетает в себе низкий износ и низкое трение в одном применении и снижает расход топлива на 0,8 % по сравнению с обычными покрытиями поршней.
Основные преимущества: — совместим с существующими и усовершенствованными покрытиями цилиндров и может быть без проблем внедрен в серийное производство двигателей в качестве рабочей замены — состав обеспечивает большую толщину, чем поршни с обычными покрытиями, обеспечивая дополнительную защиту — соответствует строгим экологическим стандартам ; не содержит токсичных растворителей – запатентованное усовершенствованное покрытие юбки поршня с твердыми смазочными материалами и армированием углеродными волокнами, специально разработанное для тяжелых условий работы с бензином – снижение трения в блоке силового цилиндра (поршень+кольца) на 10 % по сравнению со стандартными покрытиями, улучшение экономии топлива/CO на 0,4 % 2 снижение в европейских испытаниях ездового цикла прочность в современных бензиновых двигателях с непосредственным впрыском топлива – EcoTough® представляет собой запатентованное покрытие F-M
Усиление поршня DuraBowl® с частичным переплавлением кромки чаши: – предельное улучшение структуры алюминиевого материала, созданное путем локального повторного плавления с использованием технологии TIG – повышение долговечности в двигателях с высокой удельной мощностью до 4 раз по сравнению с поршнями без камеры сгорания повторное плавление. Позволяет создавать высоконагруженные формы камеры сгорания – процесс F-M DuraBowl® расширяет пределы алюминиевых поршней в самых сложных условиях за счет увеличения усталостной прочности (циклов) поршня
Предоставлено: Tenneco Powertrain (Federal Mogul). – наклонные боковые панели – легкая опорная конструкция для штифтов – тонкие стенки 2,5 мм – оптимизированная площадь юбки и гибкость – высокопрочный сплав F-M S2N
Особенности и преимущества: – снижение веса на 15 % по сравнению с бензиновыми поршнями предыдущего поколения – удельная мощность до 100 кВт/л – оптимизированные характеристики шума и трения Совместимость с опцией держателя колец Alfin для повышения пикового давления в цилиндре и устойчивости к детонации
Кредит : Tenneco Powertrain (Federal Mogul)
Назад
Часто задаваемые вопросы
Для чего используются поршни?
Поршни используются в двигателях внутреннего сгорания для передачи усилия на шатун и коленчатый вал, создавая таким образом крутящий момент двигателя. Поршни преобразуют давление газа из камеры сгорания в механическую силу.
Что такое поршень и как он работает?
Поршень — это деталь двигателя внутреннего сгорания, изготовленная из алюминия или стали, используемая для преобразования давления газа из камеры сгорания в механическую силу, передаваемую на шатун и коленчатый вал.
Из чего сделан поршень?
Поршень может быть изготовлен из цветного металла, алюминия (Al) или черного материала, например, чугуна или стали .
Какие существуют два типа поршневых колец?
Два типа поршневых колец: компрессионные кольца и маслосъемные кольца .
Какие существуют два основных типа поршневых двигателей?
Два основных типа поршневых двигателей: дизель поршни двигателя и бензин (бензин) поршни двигателя. Функция материала, два основных типа поршня: поршень из алюминия и поршень из стали .
Как долго должны служить поршни?
Поршень должен служить в течение всего срока службы автомобиля при нормальных условиях эксплуатации (нормальная смазка, регулярное обслуживание двигателя, отсутствие чрезмерных нагрузок, отсутствие чрезмерных температур). В нормальных условиях эксплуатации поршень должен прослужить не менее 300 000 км, а затем 500 000 км и более.
Что вызывает появление отверстий в поршнях?
Обычно аномально высокие температуры вызывают плавление поршней, а детонация двигателя может привести к растрескиванию поршней. Неисправные форсунки могут подавать в цилиндры чрезмерное количество топлива, что может привести к аномально высоким температурам сгорания и частичному расплавлению поршней.
Как узнать, повреждены ли поршни?
При повреждении поршня наиболее вероятными симптомами являются: потеря мощности из-за потери компрессии, чрезмерный дым в выхлопе или необычный шум двигателя.
Можете ли вы починить сломанный поршень?
Сломанный поршень не подлежит ремонту, его необходимо заменить. Поршень имеет очень жесткие геометрические допуски, которые, скорее всего, не могут быть соблюдены после ремонта. Кроме того, их механические и термические свойства будут изменены после ремонта, что приведет к дальнейшему повреждению. Сломанный поршень может привести к значительному повреждению блока цилиндров, шатуна, клапанов и т. д. и должен быть немедленно заменен.
Можно ли водить машину с неисправным поршнем?
Можно ездить с неисправным поршнем, но не рекомендуется. Повреждение поршня может привести к серьезному выходу из строя блока цилиндров, коленчатого вала, шатунов, клапанов и т. д. Если поврежденный поршень не заменить, это может привести к полному отказу двигателя.
Повредит ли мой двигатель удар поршня?
Стук поршня приведет к повреждению двигателя, оставленного без присмотра. Стук поршня в течение длительного времени повреждает гильзу цилиндра и сам поршень.
Пропадает ли стук поршня при прогреве?
Стук поршня частично исчезнет, когда двигатель прогреется. Стук поршня возникает из-за чрезмерного износа гильзы цилиндра или самого поршня. Когда двигатель нагревается, поршень подвергается тепловому расширению, и зазор между поршнем и цилиндром уменьшается, что приводит к уменьшению ударов поршня.
Можно ли ездить с лязгом поршня?
Ездить с лязгом поршня можно, но долго ездить не рекомендуется. Стук поршня приведет к износу самого поршня и гильзы цилиндра. Стук поршня также может вызвать трещины в поршне, что может привести к полному отказу двигателя, если оставить его без присмотра.
Что вызывает износ юбки поршня?
Износ юбки поршня вызван отсутствием масляной смазки гильзы цилиндра. В нормальном рабочем состоянии система смазки разбрызгивает масло на цилиндры, чтобы избежать прямого контакта между юбкой поршня и цилиндром. При неисправности системы смазки или при недостаточном уровне масла на стенках цилиндров будет недостаточно масла, а юбка поршня будет сильно изнашиваться.
Для любых вопросов, замечаний и запросов по этой статье используйте форму комментариев ниже.
Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!
Назад
Ссылки
[1] Клаус Молленхауэр, Гельмут Чёке, Справочник по дизельным двигателям, Springer, 2010. [2] Хироси Ямагата, Наука и технология материалов в автомобильных двигателях, Woodhead Publishing in Materials, Cambridge , England, 2005. [3] The Aluminium Automotive Manual, European Aluminium Association, 2011. [4] Heisler, Heinz, Vehicle and Engine Technology, Society of Automotive Engineers, 1999. [5] QinZhaoju et al, Моделирование термомеханического соединения поршня дизельного двигателя и междисциплинарная оптимизация конструкции, Case Studies in Thermal Engineering, Volume 15, Ноябрь 2019 г. [6] Испытания поршней и двигателей, Mahle GmbH, Штутгарт, 2012 г. [7] Скотт Кеннингли и Роман Моргенштерн, Термическая и механическая нагрузка в области камеры сгорания дизельных поршней AlSiCuNiMg легковых автомобилей; Рассмотрено с акцентом на расширенный анализ методом конечных элементов и методы инструментального тестирования двигателей, Federal Mogul Corporation, документ SAE 2012-01-1330. [8] Т.К. Garrett et al., The Motor Vehicle, 13th Edition, Butterworth-Heinemann, 2001. [9] N.Dolatabadi et al., Об идентификации ударов поршня в двигателях внутреннего сгорания с использованием трибодинамического анализа, Mechanical Systems and Signal Processing, Volumes 58. –59, июнь 2015 г., страницы 308–324, Elsevier, 2014. [10] Клаус Молленхауэр и Гельмут Чёке, Справочник по дизельным двигателям, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010.
Все, что вы хотели знать о поршнях – характеристика — Автомобиль и водитель
РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
Из октябрьского выпуска Автомобиль и водитель
Кусочки алюминия внутри вашего двигателя живут в огненном аду. При полностью открытой дроссельной заслонке и 6000 об/мин поршень бензинового двигателя подвергается воздействию силы почти в 10 тонн каждые 0,02 секунды, поскольку повторяющиеся взрывы нагревают металл до более чем 600 градусов по Фаренгейту.
В наши дни этот цилиндрический Аид горячее и интенсивнее, чем когда-либо, и для поршней, скорее всего, станет только хуже. Поскольку автопроизводители стремятся к повышению эффективности, производители поршней готовятся к будущему, в котором самые мощные безнаддувные бензиновые двигатели будут производить 175 лошадиных сил на литр по сравнению со 130 сегодняшними. С турбонаддувом и повышенной мощностью условия становятся еще более жесткими. За последнее десятилетие рабочая температура поршня поднялась на 120 градусов, а пиковое давление в цилиндре увеличилось с 1500 фунтов на квадратный дюйм до 2200 фунтов на квадратный дюйм.
Поршень рассказывает историю о двигателе, в котором он находится. Коронка может показать отверстие, количество клапанов и то, впрыскивается ли топливо непосредственно в цилиндр. Тем не менее, конструкция и технология поршня также могут многое сказать о более широких тенденциях и проблемах, стоящих перед автомобильной промышленностью. Выдумывая максиму: как движется автомобиль, так работает и двигатель; и как движется двигатель, так движется и поршень. В поисках лучшей экономии топлива и снижения выбросов автопроизводители требуют более легких поршней с меньшим коэффициентом трения и выносливостью, чтобы выдерживать более жесткие условия эксплуатации. Именно эти три проблемы — долговечность, трение и масса — поглощают рабочие дни поставщиков поршней.
Во многих отношениях развитие бензиновых двигателей идет по пути, проложенному дизелями 15 лет назад. Чтобы компенсировать 50-процентное увеличение пикового давления в цилиндре, некоторые алюминиевые поршни теперь имеют вставку из железа или стали для поддержки верхнего кольца. Для самых горячих бензиновых двигателей скоро потребуется охлаждающая галерея или закрытый канал на нижней стороне головки, который более эффективен для отвода тепла, чем сегодняшний метод простого распыления масла на нижнюю часть поршня. Разбрызгиватели стреляют маслом в маленькое отверстие в нижней части поршня, которое питает галерею. Однако кажущаяся простой технология непроста в производстве. Создание полого канала означает отливку поршня из двух частей и их соединение трением или лазерной сваркой.
На поршни приходится не менее 60 процентов трения двигателя, и улучшения здесь напрямую влияют на расход топлива. Снижающие трение пропитанные графитом смоляные накладки, нанесенные трафаретной печатью на юбку, теперь почти универсальны. Поставщик поршней Federal-Mogul экспериментирует с конической поверхностью маслосъемного кольца, что позволяет уменьшить натяжение кольца без увеличения расхода масла. Трение нижнего кольца может разблокировать до 0,15 лошадиных сил на цилиндр.
Автопроизводители также жаждут новых покрытий, снижающих трение между деталями, которые трутся или вращаются друг о друга. Твердое и скользкое алмазоподобное покрытие, или DLC, перспективно для гильз цилиндров, поршневых колец и поршневых пальцев, где оно может устранить необходимость в подшипниках между пальцем и шатуном. Но это дорого и мало применимо в современных автомобилях.
«[Производители] часто обсуждают DLC, но попадут ли они в серийные автомобили — это знак вопроса», — говорит Йоахим Вагенбласт, старший директор по разработке продуктов в Mahle, немецком поставщике автозапчастей.
Все более сложное компьютерное моделирование и более точные методы производства также позволяют создавать более сложные формы. В дополнение к чашам, куполам и углублениям клапана, необходимым для обеспечения зазора и достижения определенной степени сжатия, асимметричные юбки имеют меньшую и более жесткую область на упорной стороне поршня для снижения трения и концентрации напряжений. Переверните поршень, и вы увидите конические стенки толщиной едва ли более 0,1 дюйма. Более тонкие стенки требуют более жесткого контроля за допусками, которые уже измеряются в микронах или тысячных долях миллиметра.
Тонкие стены также требуют лучшего понимания теплового расширения объекта, который иногда должен нагреваться от нуля до нескольких сотен градусов за считанные секунды. Металл в вашем двигателе неравномерно расширяется при нагревании, поэтому оптимизация допусков требует опыта проектирования и точных возможностей обработки для создания небольших эксцентриситетов в деталях.
«Ничто из того, что мы делаем, не является прямым или круглым, — говорит Кери Уэстбрук, директор по разработкам и технологиям в Federal-Mogul. «Мы всегда строим некоторую компенсацию».
Поршни дизельных двигателей претерпевают собственную эволюцию по мере того, как пиковое давление в цилиндрах возрастает до 3600 фунтов на квадратный дюйм. Mahle и Federal-Mogul предсказывают переход от литого алюминия к поршням из кованой стали. Сталь плотнее алюминия, но в три раза прочнее, благодаря чему поршень более устойчив к более высоким давлениям и температурам без увеличения веса.
Сталь позволяет заметно изменить геометрию за счет уменьшения высоты сжатия поршня, определяемой как расстояние от центра поршневого пальца до вершины головки. На эту площадь приходится 80 процентов веса поршня, поэтому короче обычно означает легче. Важно отметить, что более низкая компрессионная высота не только сжимает поршни. Это также позволяет использовать более короткий и легкий блок двигателя, поскольку высота платформы уменьшена.
Mahle производит стальные поршни для передовых турбодизельных двигателей, таких как Audi R18 TDI, четырехкратный победитель Ле-Мана, и двигатель Mazda LMP2 Skyactiv-D. В конце этого года компания начнет поставки своих первых стальных поршней для серийного дизельного двигателя малой грузоподъемности — 1,5-литрового четырехцилиндрового двигателя Renault.
Непреходящая актуальность двигателя внутреннего сгорания обусловлена постоянной эволюцией его компонентов. Поршни не сексуальны. Они не такие модные, как литий-ионный аккумулятор, не такие сложные, как коробка передач с двойным сцеплением, и не такие интересные, как дифференциал с вектором крутящего момента. Тем не менее, после более чем столетия автомобильного прогресса поршни с возвратно-поступательным движением продолжают производить большую часть движущей силы.
1. Ferrari F136
Рой Ритчи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель
Рой Ритчи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, STIHL USA, производитель
Приложения: Heavy Dirty (Показатель) .666676. : рядный шестицилиндровый дизельный двигатель с толкателем и турбонаддувом
Рабочий объем: 408 куб. дюймов, 6690 куб.см
Удельная мощность: 55,3 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 3200 об/мин
Отверстие: 4,21 дюйма
Вес: 8,9 фунта
4. Ford Coyote
ROY RITCHIE, MARK BRAMLEY, MICHEAL SIMARI , ROBERT KERIAN, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, THE MANUFACTURER
Applications: Ford F-150, Mustang (shown)
Тип двигателя: DOHC V-8
Рабочий объем: 302 куб. дюйма, 4951 см3
Удельная мощность: до 84,8 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 7000 об/мин
Отверстие: 3,63 дюйма
Вес: 2,4 фунта
5. Fiat Fire 1.4L Turbo
РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
Dodge
; Фиат 500 Абарт (на фото) , 500 л, 500 Turbo
Тип двигателя: рядный четырехцилиндровый SOHC с турбонаддувом
Рабочий объем: 83 куб. дюйма, 1368 см3
Удельная мощность: до 117,0 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 6500 об/мин
Отверстие: 2,83 дюйма
Вес: 1,5 фунта
6. Cummins ISX15
РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
Применение: большегрузные автомобили (показан International Prostar)
Тип двигателя: рядный шестицилиндровый дизель SOHC с турбонаддувом
Рабочий объем: 912 куб. дюймов, 14 948 куб. см
Удельная мощность: до 40,1 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 2000 об/мин
Отверстие: 5,39 дюйма
Вес: 26,4 фунта
7. Chrysler LA-серии Magnum V-10
Рой Ритчи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Стихл США, производитель
Приложения: Dodge Viper (показано)
ДВИГАТЕЛЬ.
Рабочий объем: 512 куб. дюймов, 8382 куб. см
Удельная мощность: 76,4 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 6400 об/мин
Отверстие: 4,06 дюйма
Вес: 9 шт.0877 2,8 фунта
8. Ford Ecoboost 3.5L
Рой Ритчи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель
. Приложение: 777777. (на фото) , Taurus SHO, Transit; Lincoln MKS, MKT, Navigator
Тип двигателя: с двойным турбонаддувом DOHC V-6
Рабочий объем: 213 куб. дюймов, 3496 куб. см
Конкретный вывод: до 105,8 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 6500 об/мин
Отверстие: 3,64 дюйма
Вес: 2,6 фунта
9. Toyota 2Ar-Fe
Рой Ричи, Марк Брэмли, Мишель Симари, Роберт Кериан, Международные грузовики, Stihl USA, производитель
Приложения: Scion TC (показан) ; Toyota Camry, RAV4
Тип двигателя: DOHC, рядный, четыре
Рабочий объем: 152 куб.дюйма, 2494 куб.см
Удельная мощность: до 72,2 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 6500 об/мин
Отверстие: 3,54 дюйма
Вес: 2,5 фунта
10. Stihl MS441 Chain Saw
ROY RITCHIE, MARK BRAMLEY, MICHEAL SIMARI , ROBERT KERIAN, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, THE MANUFACTURER
Applications: MS441 C-M Magnum chain saw (shown) , MS441 Цепная пила C-MQ Magnum
Тип двигателя: двухтактный одноцилиндровый
Рабочий объем: 4 куб. дюйма, 71 см3
Удельная мощность: 79,7 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 13 500 об/мин
Отверстие: 1,97 дюйма
Вес: 0,4 фунта
11. Chrysler Hellcat 6.2L
РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
Применение: Dodge Challenger SRT Hellcat
Тип двигателя: толкатель V-8 с наддувом
Рабочий объем: 376 куб. дюймов, 6166 куб. см
Удельная мощность: 114,7 л.с./л
Максимальная скорость двигателя: 6200 об/мин
Отверстие: 4,09 дюйма
Вес: 3,0 фунта
РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
По мере увеличения нагрузки на поршни растут и требования к шатунам. Более высокое давление сгорания приводит к большим нагрузкам на стержни, соединяющие поршни с кривошипом. За редким исключением экзотических деталей из титана, шатуны обычно либо изготавливаются из порошковой стали, прессуются и нагреваются в форме, либо выковываются из стальной заготовки для более высокопроизводительных приложений. Основным технологическим сдвигом является растрескивание крышек шатунов как для порошковых, так и для кованых шатунов. Раньше шатун и торцевая крышка шатуна изготавливались как отдельные детали. Стержни с треснутыми крышками выходят из формы как единое целое в форме накидного ключа. Конец шатунной шейки травится, а затем защелкивается пополам с помощью пресса. Полученная неровная поверхность улучшает выравнивание; обеспечивает более надежное соединение крышки со стержнем; и позволяет использовать более тонкий и легкий шатун в сборе.
РОЙ РИЧИ, МАРК БРЭМЛИ, МАЙКЛ СИМАРИ, РОБЕРТ КЕРИАН, INTERNATIONAL TRUCKS, STIHL USA, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ
Неметаллические поршни: Керамика и композиты обеспечивают привлекательность более низкого теплового расширения, меньшего веса и более высокой прочности и жесткости по сравнению с алюминий. В 1980-х Mercedes-Benz использовал грант правительства Германии для создания двигателя 190E с поршнями из углеродного композита, который без проблем проехал 15 000 миль. В то время как технология надежна, производство было ограничивающим фактором. А 1990 Исследование НАСА показало, что обработка одного поршня из углерод-углеродной заготовки стоит 2000 долларов. Альтернативой был трудоемкий процесс ручной укладки.
Роторы Ванкеля: Хорошо, хорошо, мы знаем, что это не возвратно-поступательный поршень, но чугунный треугольный ротор является аналогом поршня двигателя Ванкеля, потому что он преобразует энергию сгорания в крутящий момент. Пока новой Mazda RX не предвидится, нашей единственной надеждой на возрождение роторного двигателя остается Audi, которая дразнила нас расширителем диапазона Ванкеля в своей гибридной концепции Audi A1 e-tron 2010 года.
Овальные поршни: В то время, когда двухтактные мотоциклетные двигатели были нормой, в 1979 году Honda представила на Всемирном Гран-при мотоциклов четырехтактный двигатель. Это один из самых странных двигателей в истории. Мотоцикл Honda NR500 GP был оснащен двигателем V-4 с углом V-образного сечения 100 градусов, овальными цилиндрами с восемью клапанами на каждом и двумя шатунами на поршень. Герметизация овальных поршней оказалась сложной задачей (первоначальный бизнес Соитиро Хонды заключался в поставке поршневых колец для Toyota), но это было одной из меньших забот команды. Велосипеды регулярно выбывали из гонок World GP и иногда не проходили квалификацию. В течение трех лет Honda вернулась к традиционному двухтактному гоночному двигателю.
Двигатели с оппозитными поршнями: Дизельный двухтактный двигатель EcoMotors с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (OPOC) заявляет об улучшении эффективности на целых 15 процентов по сравнению с обычным двигателем с воспламенением от сжатия. Разместив камеру сгорания между двумя поршнями, компания устранила головки цилиндров и клапанный механизм, которые являются источниками значительных потерь тепла и трения. Двигатель OPOC с меньшим количеством деталей также должен быть дешевле и легче, если он не окажется на полке с фантастическим карбюратором Fish.
Этот контент импортирован из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Поршень: определение, детали, функции, материалы, выпуск, работа
В двигателе внутреннего сгорания поршень является одним из важнейших компонентов, помогающих работе цикла сгорания. Часть двигателя заключена в блок цилиндров, в котором используется поршневое кольцо, не оставляющее места для утечки газа.
Поршни помогают в преобразовании тепловой энергии в механическую работу и наоборот. Он движется вверх и вниз внутри цилиндра, расширяя и сжимая топливовоздушную смесь. По этой причине поршень в двигателе внутреннего сгорания неизбежен.
Сегодня мы рассмотрим определение, функции, работу, типы, детали, материалы и схему автомобильного поршня.
Читать: Компоненты автомобильного двигателя
Содержание
1 Что такое поршень?
2 Функции поршня в двигателях внутреннего сгорания
3 Как работает поршень?
4 Материал поршня
5 Основные части поршни и их функции
5.1 Пьесной юбка:
5.2 Поршневые кольца:
5.3 Piston Pints:
5.4. :
5.7 Болт шатуна:
5.8 Шатун:
6 Типы поршней
7 Общие проблемы с поршнями
7. 1 Пожалуйста, поделитесь!
Что такое поршень?
Поршень представляет собой механическое устройство, которое перемещается вверх для сжатия газа и вниз за счет взрыва в цилиндре для преобразования тепловой энергии в механическую работу.
Поршень следует циклическому процессу для продолжения процесса преобразования тепла. процесс достигается тремя способами:
Обеспечение теплом газа внутри цилиндра для полезной работы
Отвод тепла от баллона для снижения давления, чтобы газ можно было легко сжать.
Приложение работы к поршню, когда он находится в исходном состоянии, готовом к повторному выполнению цикла.
Функции поршня в двигателях внутреннего сгорания
Поршни играют жизненно важную роль в автомобильном двигателе, включая бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Процесс этих двух двигателей внутреннего сгорания отличается, но они используют поршень для своих процессов. Ниже приведены функции поршня автомобильного двигателя:
Основная функция поршня заключается в передаче силы взрыва небольшого газа в цилиндре на коленчатый вал. Это обеспечивает вращательный момент маховику.
Он движется вперед, так что газы могут сжиматься и может произойти взрыв при обратном движении.
Поршень содержит штифт, называемый поршневым пальцем, который позволяет газу в камере не выходить.
Шатун, прикрепленный к днищу поршня, позволяет передавать механическую работу.
Поршни помогают переносить топливно-воздушную смесь в период цикла сгорания.
Поршни помогают контролировать поток масла в стенках цилиндра с помощью маслосъемного кольца.
Как работает поршень?
Спросив, как работает поршень, вы узнаете весь принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Это связано с тем, что поршень выполняет основную работу во время четырехтактного цикла.
Как упоминалось ранее, двигатели внутреннего сгорания бывают двух типов, и они работают по-разному. Один из них работает со свечой зажигания, поэтому он называется «двигатель с искровым зажиганием», а другой — «двигатель с воспламенением от сжатия». Работа у них совсем другая. Что ж, работа этого двигателя была описана в другой статье.
Читать: Применение дизельного двигателя
В видео ниже показана работа поршня в двигателе внутреннего сгорания en gine:
Материал поршня
Чугун — самый ранний материал, из которого изготавливали поршень. Однако современный двигатель выигрывает от более легких материалов для балансировки двигателя. Хорошие поршни должны выдерживать температуру сгорания двигателя. Сплавы, такие как Y-сплавы и гидуминий, специально используются для получения таких свойств.
Поршни изготовлены из алюминиевых сплавов методом литья. Некоторые поршни, используемые в гоночных автомобилях, требуют большей прочности и усталостной долговечности, поэтому они кованые.
Поршни из заготовок также используются в гоночных двигателях, потому что они не зависят от размера и архитектуры доступных поковок, что позволяет менять конструкцию в последние минуты. Хотя обычно невооруженным глазом это не видно.
ниже схема поршня:
Основные части поршней и их функции
Ниже приведены пояснения к основным частям поршня:
Юбка поршня:
Юбка поршня представляет собой цилиндрический материал, прикрепленный к круглой части поршня. Обычно он изготавливается из чугуна, чтобы противостоять износу и обладает самосмазывающимися свойствами. На юбке имеются канавки, что позволяет идеально сесть поршневым кольцам. Функция юбки поршня заключается в движении вверх и вниз по цилиндру.
Поршневые кольца:
Поршневые кольца представляют собой детали разрезных колец, которые устанавливаются в углублении поршня. В двигателе обычно три поршневых кольца. Иногда кольцо может быть и одно, в зависимости от типа двигателя.
Подшипники поршня:
Подшипники представляют собой большие детали поршня, которые способствуют эффективности движения. Он расположен в точках, где происходит осевое вращение. Эти подшипники обычно представляют собой полукруглые металлические детали, которые входят в отверстия этих точек.
Подпишитесь на нашу рассылку новостей
Поршневой палец:
Поршневой палец — это часть поршня, также известная как поршневой палец или поршневой палец. Этот штифт представляет собой полый или сплошной вал в секции юбки. На этом пальце шарнирно закреплен поршневой шток, удерживаемый во втулке поршневого кольца. Функция поршневого пальца состоит в том, чтобы обеспечивать поддержку подшипника, чтобы поршень мог нормально функционировать.
Головка поршня:
Эта часть поршня, также известная как головка или купол, представляет собой верхнюю поверхность. Это часть, которая контактирует с дымовыми газами, из-за чего она подвергается чрезвычайно высокой температуре. Функция поршня состоит в том, чтобы воспринимать давление, температуру и другие напряжения расширяющегося газа.
Шатунный болт:
Еще одна часть поршня, которую нельзя оставить без внимания, это шатунный болт. Он используется для крепления шатуна к коленчатому валу. На нижнем конце шатунных болтов есть крышки и подшипники. Затем гайка используется для фиксации компонентов вместе с болтом.
Шатун:
Шатун является одной из основных частей поршня, который чаще всего укорачивается как шатун или шток. Он соединяет поршень с коленчатым валом двигателя и обеспечивает движение поршня в камере. Компонент рассчитан на механическую нагрузку, поэтому он достаточно прочен. Детали поршня изготавливаются методом ковки, а иногда и литья.
Читать: Четырехтактный двигатель: все, что вам нужно знать
Типы поршней
Ниже представлены три типа поршней:
Тарельчатые поршни: тарельчатый поршень имеет форму пластины со слегка закругленной вверх по внешним краям. Это легко и просто, а также доставляет меньше проблем инженерам. Он часто используется в приложениях с наддувом, которые не требуют высокого подъема распределительного вала или высокой степени сжатия.
Поршни с плоской вершиной: поршень с плоской вершиной имеет плоскую верхнюю часть. У него наименьшая площадь поверхности, что дает возможность создать наибольшую силу. Он идеально подходит для создания эффективного сгорания.
Поршни с плоским верхом создают сильный взрыв в камере, но сжатие может быть слишком сильным для меньших камер сгорания.
Купольные поршни: Концепция тарельчатых поршней полностью противоположна тарельчатому типу. Средний пузырек для увеличения площади поверхности остается на верхней части поршня. Что ж, большая площадь поверхности означает меньшее сжатие, в то время как большее сжатие означает большее создаваемое усилие.
Камера сгорания имеет верхний предел, который она может выдержать, поэтому снижение степени сжатия — лучший способ предотвратить поломку двигателя.
Читать Все, что вам нужно знать о системе трансмиссии
Распространенная проблема с поршнем
Проблема развития поршня не что иное, как трещина. Эта трещина возникает в верхней части головки поршня, известной как головка. Обычно это вызвано чрезмерной компрессией или опережением опережения зажигания из-за давления сгорания в бензиновых двигателях. Головка поршня трескается, потому что она работает за пределами рабочего давления.
В дизельном двигателе поршень выходит из строя из-за состояния, известного как термическая усталость. Термическая усталость возникает, когда двигатель работает под большой нагрузкой наряду с легкой нагрузкой. Эти постоянные резкие изменения температуры сгорания внезапно приводят к термическим трещинам в головке поршня.
Трещины случаются и в юбке поршня из-за постоянной перегрузки двигателя и усталости от большого пробега. В некоторых случаях причиной является конструкция поршня. В большинстве случаев производитель исправляет последнюю, поставляя замененную деталь.
Юбка поршня может треснуть на ранней стадии ремонта двигателя, когда поршень неправильно установлен на шатунах. Это вызывает усталостные переломы, которые вызывают серьезные трещины на юбке.
Читайте: Как работает автомобильный двигатель
Именно для этой статьи выделите определение, работу, детали, типы, материал, проблему поршня. Я надеюсь, что знания достигнуты, если это так, дайте знать свою мысль и не забудьте поделиться. Спасибо!
эксплуатационные характеристики водородного свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания и системы линейного генератора | International Journal of Low-Carbon Technologies
Abstract
В настоящее время разрабатывается система выработки электроэнергии, использующая свободнопоршневой двигатель на водородном топливе (FPICE) и линейный генератор. FPICE обеспечивает более эффективную выходную мощность по сравнению с обычными поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением, поскольку он использует множество преимуществ, таких как низкие потери на трение и по своей природе переменная степень сжатия, помимо низкого уровня выбросов вредных выхлопных газов. Кроме того, если в FPICE используется водородное топливо, можно было бы сделать уровень выбросов выхлопных газов практически нулевым без ущерба для эффективности. В этом исследовании был разработан прототип FPICE, двухтактного двухцилиндрового двигателя, и между цилиндрами была встроена система линейной генерации для получения электроэнергии и запуска двигателя. Работать двигатель можно было на частоте 17 Гц. Было обнаружено, что FPICE дает разные положения поршня в верхней мертвой точке, и это неравномерное движение поршня одновременно существенно влияет как на процесс сжатия, так и на последующее сгорание в другом цилиндре двигателя. В испытательном двигателе использовались как сжатый природный газ, так и водород, и результаты показали разные характеристики сгорания в зависимости от используемого топлива. Поскольку эффективность продувки легко ухудшается при работе двухтактных двигателей на такой низкой скорости, было обнаружено, что водородное топливо дает более высокую скорость сгорания и, как следствие, демонстрирует улучшение выходной мощности и выбросов.
1 ВВЕДЕНИЕ
В двигателе со свободным поршнем (FPE) движение поршня не ограничивается какими-либо механическими связями, тогда как в обычных двигателях используется кулисно-кривошипный механизм для преобразования линейного движения поршня во вращательное движение. FPE можно разделить на три категории в зависимости от количества и расположения поршней, как показано на рисунке 1 [1].
Рисунок 1.
Открыть в новой вкладкеСлайд загрузки
Различные свободные конфигурации поршня [1].
Основной принцип работы подобен обычному поршневому двигателю, т.е. химическая энергия топлива преобразуется в механическую энергию с помощью линейно движущегося узла поршня. Основная концепция конструкции заключается в использовании минимального преобразования энергии топлива в электрическую [2–7] или гидравлическую энергию [8–10], которая используется линейным генератором или гидроприводом соответственно. Обычно используется двухтактный двигатель, потому что он требует рабочего хода один раз на каждый такт.
Существуют некоторые преимущества по сравнению с обычным двигателем с коленчатым валом, которые могут быть достигнуты с помощью концепции свободного поршня, поскольку он использует множество преимуществ, таких как низкие потери на трение, естественно переменное сжатие, эффективная переходная работа, короткое пребывание в ВМТ и стоимость производства. сбережения.
Простота конструкции позволяет FPE иметь более высокую удельную мощность, поскольку он требует меньше веса и меньше места. Кроме того, потери на трение ниже, поскольку существует меньше движущихся частей, а поршень не имеет боковых сил, создаваемых кривошипно-шатунным механизмом. Хотя большая часть потерь на трение приходится на узел поршня, другие части, составляющие около 20 процентов трения, по-прежнему ответственны за коленчатый вал при 1500 об/мин, что в FPE считается примерно 25 Гц [11].
Конфигурация со свободным поршнем позволяет изменять длину хода или степень сжатия практически мгновенно, цикл за циклом и надежный контроль степени сжатия позволяют оптимизировать степень сжатия в различных условиях эксплуатации, что невозможно в обычных двигателях с коленчатым валом. Таким образом, в двигателе могут применяться различные альтернативные виды топлива без серьезных модификаций аппаратуры [2, 7, 8].
Кроме того, FPE предлагает определенные преимущества эффективности и снижения выбросов при холодном запуске двигателя. Его малая механическая инерция и способность достигать заданной скорости практически при первом ходе поршня, при меньшем трении, делают пусковые переходные процессы сравнительно короткими и более эффективными [8].
Голдсборо и др. [2] указал, что при одинаковом ходе поршня и частоте поршня есть некоторые различия между движениями поршня в FPE и в двигателе с коленчатым валом. Как показано на рисунке 2, свободный поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ) меньше времени, чем поршень, приводимый в движение коленчатым валом. Это более короткое время пребывания в ВМТ для свободного поршня может быть привлекательным с точки зрения потерь теплопередачи и образования NO x , поскольку желательно более короткое время при более высокой температуре [2].
Рисунок 2.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Положение поршня в зависимости от времени [2].
Последним, но не менее важным преимуществом является то, что цена двигателя и себестоимость производства FPE намного ниже из-за его простой конструкции.
Отсутствие кривошипного механизма создает и некоторые недостатки: система управления сложнее, чем у обычных двигателей. Степень сжатия неопределенна и зависит от энергетического баланса поршня при каждом такте. Низкий уровень выбросов и эффективное горение требуют контролируемого движения поршня.
Хотя в упомянутой литературе было предложено очень много конфигураций свободного поршня, многие из них предназначены только для вычислительных подходов до демонстрации или просто для внедрения собственных прототипов, которые далеки от завершения стабильной работы. Это связано с тем, что остается еще много технических трудностей, и это делает цель стабильного и более эффективного сгорания в свободно-поршневых двигателях едва достижимой. Для того, чтобы система генерации FPE была коммерчески доступна, помимо низкой стоимости необходимо, чтобы она демонстрировала высокую эффективность и стабильную работу. В этом исследовании прототип FPE и линейного генератора были протестированы для оценки производительности, чтобы получить более высокую эффективность и более низкий уровень выбросов, чем обычные системы генерации.
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Поскольку в испытательном двигателе используется последовательное сгорание для каждого такта в двух цилиндрах, предполагается, что они имеют одинаковую геометрию и также передают одинаковую мощность на поршни. Когда левый цилиндр находится в процессе расширения, как показано на рис. 3, уравнение движения поршня имеет вид
, где F L — сила расширения сгоревшего газа, F EM сила электромагнитного запирания, а F f — сила трения каждого узла поршня и F R — сила сжатия горючей смеси соответственно.
Рис. 3.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Силы, действующие на движитель испытательного двигателя.
Чтобы получить значения F L , F R , предполагался цикл идеального газа, который состоит из процесса политропного сжатия и расширения, а также подвода тепла с постоянным объемом. Для силы трения применялась эмпирическая корреляция среднего эффективного давления трения, предложенная Блэром в его книге [12]. Для электромагнитной силы фиксации было принято значение 400 Н из анализа плотности магнитного поля. Из результатов расчета, показанных на рисунке 4, целевая частота 30 Гц была достигнута при массе двигателя 2,3 кг.
Рис. 4.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Частота перемещения поршня по отношению к весу движителя.
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Испытательный двигатель имеет два поршня и состоит из двух противоположных цилиндров сгорания со встроенным линейным генератором переменного тока между ними (рис. 5 и 6). Поршни каждого цилиндра соединены валом движителя, на котором установлены постоянные магниты. Двухтактный цикл сгорания в чередующихся цилиндрах толкает двигатель вперед и назад через катушки генератора, индуцируя электрический ток для выработки электроэнергии. Генератор переменного тока также используется для управления движением вала и запуска двигателя.
Рисунок 5.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Схема тестового двигателя.
Рисунок 6.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Фотография установки тестового двигателя.
Испытуемый двигатель первоначально представлял собой двухтактный бензиновый двигатель с искровым зажиганием и имел рабочий объем почти 100 куб.см. Картер был модифицирован для работы со свободным поршнем, а двигатель работал как на сжатом природном газе (КПГ), так и на водороде соответственно. Когда в двигателе использовалось топливо СПГ, ход поршня удлинялся наполовину по сравнению с первоначальным ходом, чтобы получить больше полезной работы от генератора. Основные характеристики испытательного двигателя приведены в таблице 1, а фотография установки двигателя показана на рис. 6.
Частота вращения двигателя регулируется в основном моментом зажигания в фиксированном положении поршня, определяемом линейным энкодером абсолютного положения, прикрепленным к магниту движителя внутри линейного генератора переменного тока. Впрыск топлива также был синхронизирован с сигналом датчика положения поршня. На протяжении всех испытаний давление в цилиндре измерялось каждые 0,1 мс и использовалось для анализа цикла.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
4.1 Типичные характеристики сгорания
Поскольку FPE показывает различные положения поршня в ВМТ, степень сжатия изменяется в каждом цикле. Это неравномерное движение поршня существенно повлияло как на процесс сжатия, так и на последующее сгорание в другом цилиндре двигателя одновременно.
На рисунке 7 показан пример ненормального сгорания, обнаруженного во время испытания. Рабочая частота меняется каждый цикл из-за изменения хода поршня. Произошло частичное прогорание в цилиндре 1, что привело к снижению частоты последующего такта с 13 до 8. Кроме того, пропуск зажигания в цилиндре 2 в конечном итоге привел к остановке двигателя.
Рисунок 7.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Аномальные явления сгорания, обнаруженные во время испытания (момент впрыска: 64 мм до ВМТ, момент зажигания: 23 мм до ВМТ).
FPE не имеет механизма сохранения инерционной энергии для продолжения движения поршня, такого как маховик в обычном ротационном двигателе. Таким образом, одиночный пропуск зажигания в одном из цилиндров является критической причиной потери движения поршня, что приводит к остановке двигателя. Чтобы этого не произошло, следует использовать схему управления для точного положения двигателя или тщательно выбирать момент зажигания.
4.2 Сжигание КПГ
При использовании топлива КПГ и ПТЭ, и генератор работали непрерывно с частотой около 13 Гц, и после более чем 1 часа работы оба были отключены, чтобы предохранить их от возможного нежелательного повреждения .
На рис. 8 показано измеренное давление в баллоне в зависимости от объема. Острый край вблизи точки пикового давления наблюдался во всех испытаниях с различными условиями нагрузки. Это связано с более коротким пребыванием поршня вблизи ВМТ по сравнению с обычным ротационным двигателем из-за неопределенного поршня в FPE.
Рисунок 8.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Диаграмма зависимости давления в баллоне от объема (кейс CNG).
В такте расширения резкое снижение давления в цилиндре указывает на начало процесса продувки в двухтактном двигателе. В то время как никакой дальнейшей полезной работы в процессе очистки нет, движитель постоянно перемещался на другую сторону, и это помогло увеличить выход электроэнергии.
Давление и скорость тепловыделения показаны на рисунке 9показывают, что большая часть тепла сгорания выделяется после пикового давления или вблизи ВМТ и продолжается до тех пор, пока не откроется выпускное отверстие. Это связано с высокой скоростью разбавления, вызванной низкой эффективностью продувки контура испытательного двигателя.
Рис. 9.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Давление в баллоне и скорость тепловыделения в зависимости от времени.
Также считается, что удлиненный ход способствует низкой эффективности очистки. Поскольку чрезмерный ход вниз сделал вакуум в цилиндре еще больше, в то время как свежий заряд во впускной камере ограничен, сгоревший газ из выпускного отверстия снова попал в цилиндр. Таким образом, длина штриха была выбрана так, чтобы впоследствии иметь исходное значение.
4.3 Сгорание водорода
При использовании водородного топлива испытательный двигатель работал более 20 мин при частоте вращения 13 Гц. Давление в цилиндре, достигаемое за счет сгорания водорода в испытательном двигателе, показано на рисунке 10. Увеличение давления было намного выше при сгорании водорода, чем при сгорании КПГ, из-за высокой скорости сгорания водорода. На рисунке 11 показаны скорости выделения тепла как для СПГ, так и для водорода, что показывает, что продолжительность горения водорода короче, чем для СПГ.
Рисунок 10.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Сравнение давлений сгорания при сжигании СПГ и водородного топлива.
Рисунок 11.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Сравнение скоростей тепловыделения между КПГ и водородным топливом.
При увеличении нагрузки пиковое давление сдвинулось еще до ВМТ, что увеличивает потери работы сжатия, что приводит к ухудшению КПД двигателя. Как показано на рисунке 11, вся теплота сгорания высвобождается до того, как поршень достигнет ВМТ.
Таким образом, крайне необходимо увеличить угол опережения зажигания, чтобы использовать больше тепла сгорания для полезной работы по выработке электроэнергии. При испытании зажигание больше задерживалось к ВМТ, а более высокая частота от 15 до 17 Гц достигалась с задержкой 3–5 мм. Однако циклическое изменение увеличилось, и это привело к остановке двигателя через несколько минут работы.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы преодолеть эту нестабильность работы и повысить эффективность очистки. С этой целью была предложена модифицированная система генерации FPE, как показано на рисунке 12. Чтобы улучшить процесс газообмена, новый двигатель был разработан так, чтобы использовать вакансию генератора в качестве нагнетателя для подачи свежего заряда в цилиндр. Нижний впускной канал и верхний выпускной клапан образуют прямоточную продувку. Система управления зажиганием также отрегулирована так, чтобы иметь временную задержку от фиксированного положения поршня, чтобы избежать случая, когда ход поршня резко укорачивается, что приводит к остановке двигателя с нестабильностью сгорания.
Рисунок 12.
Открыть в новой вкладкеСкачать слайд
Схема модифицированной системы генерации двигателя со свободным поршнем.
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В этом исследовании прототип FPE и линейного генератора работали как на сжатом природном газе, так и на водородном топливе соответственно. По результатам испытаний основные результаты следующие:
Прототип двухтактного двухцилиндрового FPE и линейного генератора успешно работал на частоте 13 Гц на СПГ и водородном топливе.
Двухтактный линейный FPE требует более быстрого сгорания, чтобы преодолеть сильное разбавление заряда из-за низкой эффективности продувки. Было обнаружено, что водородное топливо дает более высокую скорость горения, но требует более точного контроля воспламенения.
Для обеспечения более высокой эффективности и снижения выбросов была предложена модифицированная система генерации FPE. Он использует генератор в качестве нагнетателя и выпускной клапан для формирования прямоточной продувки.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Авторы хотели бы поблагодарить Центр исследований и разработок в области водородной энергетики (HERC) и Министерство образования, науки и технологий Кореи (MEST) за финансирование этого исследования в рамках программы 21st Century Frontier Project.
ССЫЛКИ
[1]
Чаба
Тот-Надь
,
Кларк
Найджел Н.
.
Линейный двигатель 2004 г.
[2]
Goldsborough
SS
,
Van Blarigan
P
A Численное исследование двигателя внутреннего сгорания со свободным поршнем, работающего на однородном заряде с воспламенением от сжатия
[3]
Голдсборо
SS
,
Ван Блариган
P
.
Optimizing the scavenging system for a two-stroke cycle, free piston engine for high efficiency and low emissions: a computational approach
[4]
Carter
D
,
Wechner
E
.
Блок питания со свободным поршнем: устойчивая мощность для гибридных электромобилей
[5]
Shoukry
E
,
Taylor
S
,
Clark
N
,
Famouri
P
.
Numerical simulation for parametric study of a two-stroke direct injection linear engine
[6]
Clark
NN
,
Nandkumar
S
,
Famouri
P
.
Fundamental analysis of a linear two-cylinder internal combustion engine
[7]
Kleemann
AP
,
Dabadie
JC
,
Henriot
S
.
Расчетные исследования прототипа высокоэффективного поршневого двигателя с низким уровнем выбросов
[8]
Brusstar
M
,
Серый
C
Jr
,
Джафри
K
, и др.
Проектирование, разработка и тестирование многоцилиндровых двигателей с гидравлическими поршнями
[9]
VAEL
GEM
,
ACHTEN
PAJ
33
66633
933
PAJ
33366666666633.
Гидротрансформатор innas ключ к общей гидростатической рампе давления
[10]
Kaario
О
.
‘Сравнение одноступенчатой и двухступенчатой химии в поршневом двигателе без воспламенения от сжатия ,
Основы двигателя внутреннего сгорания
,
1988
McGraw-Hill
[12]
Blair
Gordon P.
. ,
Проектирование и моделирование двухтактных двигателей
Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с оппозитным расположением поршней
Следующие одновременно находящиеся на рассмотрении заявки, все из которых обычно передаются правопреемнику этой заявки, содержат предмет, связанный с предметом вопроса. этого приложения:
РСТ-заявка US05/020553, поданная 10 июня 2005 г. на «Улучшенный двухтактный двигатель внутреннего сгорания с оппозитными поршнями», опубликованная 29 декабря 2005 г. как WO2005/124124A1;
Заявка на патент США Сер. № 11/095,250, поданный 31 марта 2005 г., на «Двигатель с однородным зарядом и запальным зажиганием с оппозитным поршнем»;
РСТ-заявка US06/011886, поданная 30 марта 2006 г., на «Двигатель с однородным зарядом с оппозитным поршнем и пилотным зажиганием»;
Заявка на патент США Сер. №11/097,909, поданной 1 апреля 2005 г. для «Системы впрыска топлива Common Rail с аккумуляторными форсунками»;
Заявка РСТ US06/012353, поданная 30 марта 2006 г., «Система впрыска топлива Common Rail с аккумуляторными форсунками»; и
заявка на патент США сер. № 11/378,959, поданный 17 марта 2006 г. на «Двигатель с оппозитным поршнем».
Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания. Более конкретно, изобретение относится к двухтактному двигателю с противоположным расположением поршней.
Двигатель с оппозитными поршнями был изобретен Хьюго Юнкерсом примерно в конце девятнадцатого века. Базовая конфигурация Юнкерса, показанная на фиг. 1, использует два поршня P 1 и P 2 расположены короной к головке в общем цилиндре C, имеющем впускные и выпускные отверстия I и E вблизи нижней мертвой точки каждого поршня, при этом поршни служат клапанами для отверстий. Перемычки B обеспечивают прохождение поршневых колец через отверстия I и E. Двигатель имеет два коленчатых вала C 1 и C 2 , по одному на каждом конце цилиндра. Коленчатые валы, вращающиеся в одном направлении, соединены тягами R 1 и R 2 к соответствующим поршням. Штифты W 1 и W 2 соединяют штоки с поршнями. Коленчатые валы соединены вместе для управления фазировкой портов и обеспечения выходной мощности двигателя. Как правило, турбонагнетатель приводится в действие от выпускного отверстия, а связанный с ним компрессор используется для продувки цилиндров и подачи свежего воздуха при каждом обороте двигателя. Преимущества двигателя Junkers с оппозитными поршнями по сравнению с традиционными двухтактными и четырехтактными двигателями включают улучшенную продувку, меньшее количество деталей и повышенную надежность, высокий тепловой КПД и высокую удельную мощность. В 1936, авиационные двигатели Junkers Jumo, самые успешные дизельные двигатели на тот момент, смогли достичь удельной мощности и топливной экономичности, с которыми не мог сравниться ни один дизельный двигатель с тех пор. Согласно C. F. Taylor ( The Internal — Engine Combustion in Theory and Practice: Volume II, исправленное издание ; MIT Press, Cambridge, Mass., 1985): мощность дизельных двигателей в реальной эксплуатации (том I, рис. 13-11)».
Тем не менее, базовая конструкция Юнкерса содержит ряд недостатков. Двигатель высокий, его высота охватывает длину четырех поршней и, по крайней мере, диаметр двух коленчатых валов, по одному на каждом конце цилиндров. Длинная зубчатая передача обычно с пятью передачами требуется для соединения выходных валов двух коленчатых валов с выходным валом. Каждый поршень соединен с коленчатым валом штоком, который проходит изнутри поршня. Как следствие, шатуны массивны, чтобы выдерживать высокие сжимающие усилия между поршнями и коленчатыми валами. Эти сжимающие усилия в сочетании с колебательным движением поршневых пальцев и нагревом поршней вызывают преждевременный выход из строя поршневых пальцев, соединяющих штоки с поршнями. Сила сжатия, действующая на каждый поршень со стороны его шатуна под углом к оси поршня, создает радиально направленную силу (боковую силу) между поршнем и отверстием цилиндра. Эта боковая сила увеличивает трение между поршнем и цилиндром, повышая температуру поршня и тем самым ограничивая среднее эффективное тормозное давление (BMEP), достигаемое двигателем. Один коленчатый вал соединен только с поршнями со стороны выпуска, а другой только с поршнями со стороны впуска. В двигателе Jumo на поршни со стороны выпуска приходится до 70% крутящего момента, а на коленчатый вал со стороны выпуска приходится большая нагрузка по крутящему моменту. Сочетание дисбаланса крутящего момента, большого разнесения коленчатых валов и длины зубчатой передачи, соединяющей коленчатые валы, приводит к эффектам крутильного резонанса (вибрации) в зубчатой передаче. Массивный блок двигателя необходим для сдерживания сильно отталкивающих сил, оказываемых поршнями на коленчатые валы во время сгорания, которые буквально пытаются разнести двигатель на части.
Одно из предложенных усовершенствований базового двигателя с оппозитными поршнями, описанное в патенте Великобритании Берда 558,115, заключается в расположении коленчатых валов рядом с цилиндрами таким образом, чтобы их оси вращения лежали в плоскости, пересекающей цилиндры и перпендикулярной осям цилиндров. отверстия цилиндров. Такие боковые коленчатые валы расположены ближе друг к другу, чем в двигателях Jumo, и соединены более короткой зубчатой передачей. Поршни и коленчатые валы соединены шатунами, отходящими от каждого поршня по сторонам цилиндров, под острыми углами к сторонам цилиндров, с каждым из коленчатых валов. При таком расположении шатуны находятся в основном под действием растягивающей силы, что устраняет силы отталкивания на коленчатых валах и дает существенное снижение веса, поскольку для шатуна, нагруженного главным образом растягивающей силой, требуется менее массивная конструкция стержня, чем для шатуна, находящегося в основном под действием растягивающей силы. сжимающая нагрузка одинаковой величины. Пальцы, соединяющие шатуны с поршнями, расположены снаружи поршней на седлах, закрепленных на наружных юбках поршней. Предлагаемый Бердом двигатель имеет крутильную балансировку, обеспечиваемую соединением каждого поршня с обоими коленчатыми валами. Этот баланс, близость коленчатых валов и уменьшенная длина зубчатой передачи обеспечивают хорошую устойчивость к кручению. Для уравновешивания динамических сил двигателя каждый поршень соединен одним набором шатунов с одним коленчатым валом, а другим набором шатунов — с другим коленчатым валом. Эта балансировка нагрузки по существу устраняет боковые силы, которые в противном случае действовали бы между поршнями и внутренними отверстиями цилиндров. Профиль двигателя также уменьшен за счет перемещения коленчатых валов по бокам цилиндров, а более короткая зубчатая передача требует меньше передач (четыре), чем двигатель Jumo. Однако даже с этими улучшениями ряд проблем не позволяет предложенному Бердом двигателю полностью реализовать свой потенциал упрощения и отношения мощности к весу («PWR», который измеряется в лошадиных силах на фунт, л.с. / фунт).
Благоприятная PWR двигателей с оппозитными поршнями по сравнению с другими двух- и четырехтактными двигателями обусловлена, главным образом, простой конструкцией этих двигателей, в которой отсутствуют головки цилиндров, клапанные механизмы и другие детали. Однако само по себе снижение веса имеет лишь ограниченную возможность увеличить PWR, потому что при любом заданном весе любое увеличение BMEP для увеличения мощности ограничивается ограниченной способностью двигателей охлаждать поршни.
Существенное тепло камеры сгорания поглощается поршнями и цилиндрами. На самом деле головка поршня является одним из самых горячих мест в двухтактном двигателе с воспламенением от сжатия с оппозитными поршнями. Чрезмерный нагрев поршня вызовет заедание поршня. Поршень должен охлаждаться, чтобы уменьшить эту угрозу. Во всех высокопроизводительных двигателях поршни охлаждаются главным образом кольцами, установленными на внешних поверхностях поршней, вблизи их днищ. Кольца поршня контактируют с отверстием цилиндра и передают тепло от поршня к цилиндру, а через него к охлаждающей жидкости, протекающей через рубашку охлаждения или охлаждающие ребра на узле цилиндра двигателя. Для эффективного охлаждения поршня необходим тесный контакт между кольцами и отверстием цилиндра. Но поршневые кольца должны быть слегка нагружены в двухтактных двигателях с отверстиями, чтобы выдержать переход через перемычки отверстий цилиндров, где возникают очень сложные нагрузки. Поэтому кольца имеют ограниченную способность охлаждать поршни, что ограничивает максимальную температуру камеры сгорания, достижимую до того, как двигатель выйдет из строя. Ясно, что без более эффективного охлаждения поршня нельзя увеличить BMEP в двигателе с оппозитными поршнями, не подвергая опасности работу двигателя.
Двигатели Prior включают блок цилиндров, в котором цилиндры и подшипники двигателя отлиты в большом пассивном блоке, который служит основным структурным и архитектурным элементом двигателя. Хотя в двигателе Берда устранен дисбаланс крутящего момента, устранены сжимающие силы на штоках и боковые силы на канале цилиндра, в нем по-прежнему используется блок цилиндров в качестве основного конструктивного элемента, обеспечивающего опору для цилиндров, коллекторы для портов цилиндров и рубашки охлаждения для цилиндров и для удержания подшипников двигателя. Но термические и механические нагрузки, передаваемые через блок цилиндров, вызывают неравномерную деформацию цилиндров и поршней, что требует использования поршневых колец для поддержки уплотнения поршень/цилиндр.
В одном аспекте увеличенный BMEP реализуется в двухтактном двигателе с оппозитными поршнями, боковыми коленчатыми валами и оптимизированным охлаждением поршня. В этом двигателе поршни, по существу, выдвигаются из цилиндра во время работы двигателя для охлаждения снаружи цилиндра путем непосредственного нанесения хладагента на наружные поверхности поршней.
В другом аспекте, вместо того, чтобы образовывать архитектурный или конструктивный компонент двигателя, цилиндр действует главным образом как сосуд под давлением, который содержит силы сгорания.
В еще одном аспекте цилиндр и поршни являются по существу радиально симметричными и не подвержены неравномерному радиальному термическому и механическому напряжению вдоль их осевой длины. В сочетании с улучшенным охлаждением поршня эта характеристика позволяет опционально работать без колец. Конструкция впускного и выпускного отверстий без колец может быть упрощена за счет исключения перемычек. В результате большие площади портов и отсутствие конструкций, препятствующих потоку, обеспечивают высокую эффективность объемного потока и поддерживают отличную продувку, дополнительно повышая выходную мощность.
Эти усовершенствования, а также другие усовершенствования и преимущества, описанные в нижеследующей спецификации, обеспечивают очень простой двухтактный двигатель с оппозитными поршнями, способный значительно увеличить BMEP, и с уменьшенным весом, что приводит к двигателю, способному и PWR намного выше, чем у сопоставимых двигателей предшествующего уровня техники с такой же скоростью.
Описанные ниже чертежи предназначены для иллюстрации принципов и примеров, обсуждаемых в следующем подробном описании. Они не обязательно масштабируются.
РИС. 1 представляет собой частичную схематическую иллюстрацию части известного дизельного двигателя с оппозитными поршнями.
РИС. 2А и 2В представляют собой виды сбоку в разрезе цилиндра с расположенными напротив друг друга поршнями, соединенными нагруженными на растяжение шатунами с двумя коленчатыми валами. ИНЖИР. 2А показаны поршни во внутренней или верхней мертвой точке. ИНЖИР. 2В показаны поршни в наружной или нижней мертвой точке.
РИС. 3A-3F представляют собой схематические изображения в разрезе цилиндра и поршней, показанных на фиг. 2А и 2В, иллюстрирующие полный цикл поршней.
РИС. 4 представляет собой график, показывающий относительную фазировку двух противоположных поршней, показанных на фиг. 3А–3F.
РИС. 5А представляет собой вид сбоку в разрезе цилиндра с противолежащими поршнями по фиг. 2А и 2В повернуты на 90° вокруг своей оси. ИНЖИР. 5В — тот же вид цилиндра на фиг. 5А, показывающий альтернативный вариант охлаждения цилиндра.
РИС. 6А и 6В представляют собой виды сбоку в перспективе, показывающие постепенно завершающиеся этапы сборки одноцилиндрового механизма для двигателя с оппозитными поршнями.
РИС. 7A-7C представляют собой виды в перспективе модуля одноцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями, показывающие детали сборки на все более полных стадиях сборки. ИНЖИР. 7D представляет собой вид сбоку модуля одноцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями, показывающий открытую коробку передач с частично срезанной одной шестерней.
РИС. 8A-8C представляют собой виды в перспективе модуля многоцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями, показывающие детали сборки на все более полных стадиях сборки.
РИС. 9A представляет собой схематическое изображение системы подачи для двигателя с оппозитными поршнями, которая обеспечивает подачу жидкого хладагента в двигатель. ИНЖИР. 9Б представляет собой принципиальную схему комбинированной системы подачи топлива и охлаждающей жидкости для двигателя с оппозитным расположением поршней. ИНЖИР. 9C представляет собой схематическое изображение другой системы подачи для двигателя с оппозитным расположением поршней, которая обеспечивает подачу жидкого хладагента в двигатель.
РИС. 10 представляет собой схематическую диаграмму потока газа в двигателе с оппозитными поршнями.
РИС. 11A-11F иллюстрируют применение двигателя с оппозитными поршнями.
Компоненты нашего нового двигателя с оппозитными поршнями показаны на РИС. 2А и 2В. На этих рисунках показан цилиндр 10 с расположенными в нем противоположными поршнями 12 и 14 . Поршни 12 и 14 движутся соосно в цилиндре 10 в противоположных направлениях, навстречу и друг другу. ИНЖИР. 2А показаны поршни 12 и 14 в верхней (или внутренней) мертвой точке, где они находятся на пике своего такта сжатия, около момента зажигания. ИНЖИР. 2В показаны поршни вблизи нижней (или внешней) мертвой точки, где они находятся в конце своего такта расширения или рабочего хода. Эти и промежуточные положения будут описаны более подробно ниже.
Следующее объяснение предполагает двигатель с воспламенением от сжатия только для иллюстрации и примера. Специалистам в данной области техники понятно, что описанные элементы, модули и узлы также могут быть адаптированы для двигателя с искровым зажиганием.
Как показано на ФИГ. 2А и 2В, цилиндр 10 представляет собой трубку с расположенными в ней противолежащими поршнями 12 и 14 для совершения возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях друг к другу и к центру цилиндра 9.0874 10 . Поршни 12 и 14 соединены с первым и вторым расположенными сбоку коленчатыми валами 30 и 32 , вращающимися в противоположных направлениях, которые, в свою очередь, соединены с общим выходом (не показан на этих рисунках).
The Pistons 12 и 14 — полые цилиндрические элементы с замкнутыми осевыми концами 12 A и 14 A , которые кончается в коронах 12 A DA
874 14 d , open axial ends 12 o and 14 o , and skirts 12 s and 14 s which extend from the open axial ends 12 о и 14 о к коронкам 12 д и 14 д . К открытым осевым концам 9 крепятся седла 16 и 18 в виде открытых кольцевых конструкций.0874 12 o и 14 o поршней 12 и 14 соответственно. Каждая из седел 16 , 18 соединяет концы множества шатунов с соответствующим поршнем, на котором она установлена. На этих фигурах в перспективе показаны только два шатуна для каждого поршня, и следует понимать, что один или несколько дополнительных шатунов не видны. Шатуны 20 а и 20 B подключены к седло 16 Рядом с открытым концом поршня 12 , в то время как соединительные стержни 22 A и 22 777 A и 22 BIS 18 возле открытого конца поршня 14 . Поскольку седла 16 и 18 обеспечивают связь между поршнями 12 и 14 и соответствующими штоками, в поршнях отсутствуют внутренние поршневые пальцы. Получающаяся в результате открытая конструкция седел и поршней позволяет распределителям охлаждающей жидкости 24 и 26 , чтобы продлить осевирование в поршням 12 и 14 с открытых концов 12 O и 14 O и 14 o и 14 O и . 12 и 14 соответственно.
Два боковых коленчатых вала 30 и 32 расположены так, что их оси параллельны друг другу и лежат в общей плоскости, пересекающей цилиндр 10 в его продольном центре или вблизи него и перпендикулярно оси цилиндра. Коленчатые валы вращаются в противоположных направлениях. Связующие шатуны 20 A , 20 B и 22 A , 22 B — это CRAW THROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CROWS на CRAPSFTS B . Каждый шатун расположен под острым углом по отношению к осям (и сторонам) цилиндра 9.0874 10 и поршни 12 и 14 . Шатуны соединены с седлами 16 и 18 с помощью игольчатых подшипников 36 , а с шатунами — с помощью роликовых подшипников 38 . По мере того, как каждый поршень проходит рабочий цикл двигателя, концы шатунов, соединенных с седлом поршня, колеблются по угловой траектории, и между этими концами и элементами седла, с которыми они соединены, нет полного вращения. Игольчатые подшипники с роликами достаточно малого диаметра обеспечивают, по крайней мере, полное вращение роликов при каждом колебании, тем самым уменьшая асимметрию износа и продлевая срок службы подшипника.
Геометрическое соотношение между шатунами, седлами и коленчатыми валами на ФИГ. 2А и 2В, удерживает шатуны в основном под растягивающим напряжением, когда поршни 12 и 14 перемещаются в цилиндре 10 , с ограниченным уровнем сжимающего напряжения, возникающего из-за сил инерции поршней при высоких оборотах двигателя. Эта геометрия уменьшает или существенно устраняет боковые силы между поршнями и отверстием цилиндра.
На фиг. 2А и 2В, дополнительные детали и особенности цилиндра 10 и поршни 12 и 14 . Цилиндр 10 включает впускное отверстие 46 , через которое воздух под давлением поступает в цилиндр 10 . Цилиндр также имеет выпускное отверстие 48 , через которое продукты сгорания вытекают из цилиндра 10 . Из-за их расположения относительно этих портов поршни 12 и 14 могут быть соответственно названы «выпускным» и «впускным» поршнями, а концы цилиндра 10 может иметь аналогичное название. Предпочтительная, но не единственно возможная конфигурация портов 46 и 48 описана ниже. Работа выпускных и впускных каналов регулируется движением поршней во время работы двигателя. По крайней мере, одно место впрыска (не показано на этом чертеже), управляемое одной или несколькими топливными форсунками (описанными ниже), впускает топливо в цилиндр 10 .
Как будет показано на следующих рисунках и в описании, соотношение между длиной поршня, длиной цилиндра и длиной, добавленной к отверстию цилиндра коллекторами цилиндра, в сочетании с разностью фаз между поршнями, когда они проходят через свою нижнюю мертвую точку центральные положения, модулировать операции портов и правильно упорядочивать их с помощью событий поршня. В связи с этим впускной и выпускной порты 46 и 48 смещены в осевом направлении от продольного центра цилиндра, ближе к его концам. Поршни могут быть одинаковой длины. Каждый поршень 12 и 14 удерживает соответствующий порт 46 или 48 цилиндра 10 закрытым до тех пор, пока он не приблизится к своей нижней мертвой точке. Сдвиг фаз между положениями нижней мертвой точки создает последовательность, в которой выпускной канал открывается, когда выпускной поршень приближается к своей нижней мертвой точке, затем впускной канал открывается, когда впускной поршень приближается к своей нижней мертвой точке, после чего выпускное отверстие закрывается после того, как выпускной поршень отходит от своей нижней мертвой точки, а затем впускное отверстие закрывается после того, как впускной поршень отходит от своей нижней мертвой точки.
РИС. 3A-3F представляют собой схематические изображения цилиндра 10 и поршней 12 и 14 по фиг. 2А и 2В, иллюстрирующие типичный рабочий цикл («рабочий цикл»). В этом примере, когда поршни находятся в верхней мертвой точке, противоположные штоки с каждой стороны цилиндра образуют угол приблизительно 120°, как показано на фиг. 3А. Эта геометрия предназначена только для объяснения операционного цикла; он не предназначен для исключения других возможных геометрий с другими рабочими циклами. Для удобства рабочий цикл можно измерять по вращению, начиная с угла поворота коленчатого вала 0°, когда поршни находятся в верхней мертвой точке, как показано на фиг. 3А и заканчивается на 360°. Со ссылкой на фиг. 3А термин «верхняя мертвая точка» используется для обозначения точки, в которой закрытые концы 12 а и 14 а поршней 12 и 14 расположены ближе всего друг к другу и к коленчатым валам и воздух наиболее сильно сжат в цилиндровом пространстве 72 908. Это вершина такта сжатия обоих поршней. Используя удобное измерение, верхняя мертвая точка возникает при 0° рабочего цикла. Кроме того, со ссылкой на фиг. 3C и 3E, термин «нижняя мертвая точка» относится к точкам, в которых закрытые концы 12 a и 14 a поршней 12 и 14 находятся дальше всего от коленчатых валов 30 и
72 3. Нижняя мертвая точка поршня 12 наступает непосредственно перед 180° рабочего цикла. Нижняя мертвая точка поршня 14 наступает сразу после 180° рабочего цикла.
Двухтактный рабочий цикл с воспламенением от сжатия поясняется со ссылкой на фиг. 3А–3F. Это объяснение носит иллюстративный характер и использует 360° для измерения полного цикла. События и действия цикла привязаны к определенным точкам в цикле 360° с пониманием того, что для разных геометрий, хотя последовательность событий и действий будет одинаковой, точки, в которых они происходят в цикле 360°, будут разными. из тех, что в этом объяснении.
Обратимся теперь к фиг. 3А, до контрольной точки 0° в рабочем цикле, где поршни 12 и 14 будут находиться в верхней мертвой точке, топливо первоначально впрыскивается в цилиндр через, по меньшей мере, одно место впрыска. Впрыск топлива может продолжаться после начала сгорания. Топливо смешивается со сжатым воздухом, и смесь воспламеняется между закрытыми концами 12 a и 14 a , раздвигая поршни в рабочем такте, приводя в движение коленчатые валы 30 и 32 для вращения в противоположных направлениях. Поршни 12 и 14 удерживают впускное и выпускное отверстия 46 и 48 закрытыми во время рабочего такта, блокируя попадание воздуха во впускное отверстие и выпуск отработавших газов через выпускное отверстие. На фиг. 3B, под углом 90° в рабочем цикле поршни 12 и 14 почти в середине рабочего хода продолжают выходить из цилиндра 10 . Впускное и выпускное отверстия 46 и 48 по-прежнему закрыты. На фиг. 3C, при 167° в рабочем цикле, закрытый конец 12 a поршня 12 выдвинулся достаточно далеко из цилиндра 10 , чтобы открыть выпускное отверстие 48 , в то время как впускное отверстие 46 до сих пор закрыт. Продукты сгорания теперь начинают вытекать из выпускного отверстия 48 . Эта часть цикла называется продувкой. На фиг. 3D, при 180° в рабочем цикле, впускной и выпускной порты 46 и 48 открыты и сжатый воздух поступает в цилиндр 10 через впускное отверстие 46 , а выхлопные газы, образующиеся при сгорании, выходят через выпускное отверстие 48 . Теперь продувка происходит по мере того, как остаточные газы сгорания вытесняются сжатым воздухом. На фиг. 3E, при 193° выпускное отверстие 48 закрыто поршнем 12 , в то время как впускное отверстие 46 все еще открыто из-за сдвига фаз, описанного выше и более подробно поясненного ниже. Наддувочный воздух продолжает поступать в цилиндр 9.0874 10 через впускной канал 46 до закрытия этого порта, после чего начинается такт сжатия. При 270° в рабочем цикле, показанном на фиг. 3F, поршни 12 и 14 находятся примерно на половине хода сжатия, а впускное и выпускное отверстия 46 и 48 закрыты. Затем поршни 12 и 14 снова перемещаются к своим верхним мертвым точкам, и цикл постоянно повторяется, пока работает двигатель.
РИС. 4 представляет собой график, показывающий фазы поршней 12 и 14 во время только что описанного репрезентативного рабочего цикла. Фаза поршня может быть измерена на любом коленчатом валу относительно верхней мертвой точки каждого поршня. На фиг. 4 ось АА представляет собой расстояние от днища поршня до положения его верхней мертвой точки, а ось ВВ представляет собой фазу. Положение поршня 12 указано линией 50 , а положение поршня 14 обозначается строкой 52 . В верхней мертвой точке 60 оба поршня находятся в фазе, а закрытые концы 12 a и 14 a находятся на одинаковом расстоянии от продольного центра цилиндра 10 . По мере продолжения рабочего цикла поршень 12 опережает по фазе все больше и больше, пока не достигнет своей нижней мертвой точки 61 непосредственно перед 180° в рабочем цикле, обозначенном цифрой 9.0874 62 . После точки 180° поршень 14 проходит через свою нижнюю мертвую точку 63 и начинает догонять поршень 12 до тех пор, пока два поршня снова не окажутся в фазе на 360° в цикле.
Смещение фазы колебаний между поршнями 12 и 14 , показанными на РИС. 4 обеспечивает желаемую последовательность впускных и выпускных отверстий 46 и 48 . В этом отношении линия CC на фиг. 4 представляет положение днища поршня, при котором открывается порт, управляемый поршнем. Таким образом, когда закрытый конец 12 a поршня 12 достигает точки, представленной 64 на CC, выпускное отверстие только начинает открываться. Когда закрытый конец 14 a поршня 14 проходит точку, обозначенную 65 на СС, оба отверстия открываются и происходит продувка. В 67 на CC выпускное отверстие закрывается, и воздух нагнетается в цилиндр до тех пор, пока конец поршня 14 a не достигнет точки, обозначенной цифрой 9.0874 68 на CC, когда оба порта закрыты и начинается сжатие. Этот желательный результат возникает из-за того, что шатуны для соответствующих поршней перемещаются по разным траекториям во время вращения коленчатого вала; в то время как один стержень проходит поверх одного коленчатого вала, другой вращается под днищем того же коленчатого вала.
Следует отметить, что в отношении фиг. 4 видно, что соответствующие положения открытия выпускного и впускного отверстий могут не обязательно лежать на одной линии и что их относительные фазы открытия и закрытия могут отличаться от показанных.
Как видно на ФИГ. 2A, 2 B и 5 A, цилиндр 10 включает в себя трубу цилиндра 70 с противоположными осевыми концами и кольцевыми выпускным и впускным коллекторами 72 и 74 , каждый другой или резьбовой, сварной соединен с соответствующим осевым концом трубы цилиндра 70 . Коллекторы 72 и 74 могут называться «выпускной коллектор цилиндра» и «впускной коллектор цилиндра» соответственно. Коллекторы 72 и 74 имеют соответствующие внутренние кольцевые галереи 76 и 78 , которые образуют выпускное и впускное отверстия соответственно. Каждая из галерей , 76, и , 78, предпочтительно имеет форму спирали, чтобы вызвать завихрение газов, протекающих через нее, при одновременном подавлении турбулентного перемешивания. Завихрение сжатого воздуха облегчает продувку и повышает эффективность сгорания. Коллектор цилиндра 72 также имеет кольцевой проход 77 вокруг кольцевой галереи 76 . Кольцевой проход 77 может быть соединен для приема воздушного потока или, альтернативно, он может содержать застойный воздух для охлаждения периферии коллектора 72 . Когда коллекторы цилиндров 72 и 74 соединены с трубой цилиндра 70 , их наружные части продолжают отверстие трубы. Общее отверстие может быть прецизионно обработано, чтобы точно соответствовать диаметру поршней 12 и 14 , а поршни и цилиндр могут быть изготовлены из материалов с совместимыми характеристиками теплового расширения. Если используются поршни без колец (поршни без колец), нет необходимости в перемычках, соединяющих порты, и может быть получен очень жесткий допуск между внешними диаметрами поршней и внутренним диаметром общего отверстия. Например, при работе без колец расстояние между каждым поршнем и отверстием может быть порядка 0,002 дюйма (2 мила или 50 микрон) или меньше. Отсутствие перемычек также облегчает формирование впускного коллектора 74 в завихрение, например, в виде свитка. Если, с другой стороны, поршни снабжены кольцами, необходимо будет сформировать выпускные и впускные отверстия в виде кольцевых каналов с кольцевой последовательностью отверстий в трубе 70 , тем самым обеспечивая перемычки для поддержки прохода колец. мимо портов. Трубы 82 и 84 на коллекторах цилиндров 72 и 74 открываются во внутренние кольцевые галереи 76 и 78 , обеспечивающие соединение между выпускным и впускным отверстиями и соответствующими выпускным и впускным коллекторами.
РИС. 5A представляет собой увеличенный вид сбоку в разрезе цилиндра 10 с противолежащими поршнями 12 и 14 в их соответствующих положениях, когда рабочий цикл приближается к точке 180°. Как показано на этих рисунках, поршни 12 и 14 поставляются без поршневых колец, хотя они могут быть снабжены кольцами, если это требуется конструкцией и работой. Поршневые кольца в этом двигателе являются необязательными элементами по двум причинам. Во-первых, поршневые кольца компенсируют радиальную деформацию поршней и цилиндров, чтобы помочь контролировать уплотнение цилиндр/поршень во время работы двигателя. Однако цилиндры, проиллюстрированные и описанные в этой спецификации, не отлиты в блоке цилиндров и, следовательно, не подвержены неравномерной деформации от любого термического напряжения или любого механического напряжения, создаваемого другими компонентами двигателя или асимметричными охлаждающими элементами. В результате цилиндры и поршни могут быть обработаны с очень жесткими допусками для очень плотной посадки, тем самым ограничивая сгорание и ограничивая прорыв продуктов сгорания вдоль зазора между каждым поршнем и цилиндром. Во-вторых, поршневые кольца охлаждают поршень во время работы двигателя. Однако во время работы двигателя каждый поршень может охлаждаться с помощью жидкой охлаждающей жидкости, поскольку каждый поршень периодически по существу полностью выдвигается из цилиндра (или выступает из него) по мере того, как он перемещается через положение своей нижней мертвой точки, так что охлаждающая жидкость может подаваться на цилиндр. его внешняя поверхность. См. фиг. 2Б, 3 C и 5 A в этом отношении. По мере того, как поршень выходит из цилиндра и возвращается обратно, он обливается (описываемыми дозаторами) жидким хладагентом на внешней поверхности его юбки. Кроме того, подается жидкий хладагент (дозатором 24 или 26 ) на его внутреннюю поверхность вдоль юбки до венца включительно.
Например, на ФИГ. 5А и 6А, каждый поршень 12 и 14 практически выведен из цилиндра 9.0874 10 вблизи нижней мертвой точки. Принимая за образец поршень 12 , это означает, что с закрытым концом 12 a поршня 12 вблизи внешнего края кольцевой галереи 76 юбка 12 6 s поршень 12 практически полностью выведен из цилиндра 10 , в то время как только часть днища поршня 12 d между внешним краем 76 o канала 76 и внешнего края 72 o выпускного коллектора 72 остается в выпускном коллекторе 72 72 72
7 8 установлен на конце цилиндра 10 как описано . Следует отметить, что каждый поршень 12 и 14 впоследствии перемещается обратно в цилиндр 10 до такой степени, что он по существу окружен цилиндром 10 , когда он достигает положения своей верхней мертвой точки.
Таким образом, в положении нижней мертвой точки практически вся юбка каждого поршня 12 и 14 выступает из цилиндра 10 и открыта для охлаждения. Подробное описание того, как это происходит в этом иллюстративном примере, не предназначено для ограничения объема этой функции; требуется, чтобы достаточная часть наружной поверхности юбки каждого из поршней 12 и 14 периодически находилась снаружи цилиндра 10 во время работы двигателя для достаточного охлаждения путем нанесения охлаждающей жидкости на наружные поверхности юбок снаружи цилиндра. Процент юбки поршня, которая подвергается воздействию в конкретном случае, может варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая, например, требования к охлаждающей жидкости системы, геометрию двигателя и предпочтения конструктора.
По мере того, как поршень входит и выходит из цилиндра, он охлаждается путем подачи жидкого хладагента (описываемыми дозаторами) на наружную поверхность его юбки. Дополнительно подается жидкий хладагент (дозатором 24 или 26 ) на его внутреннюю поверхность вдоль юбки до венца включительно. Одна и та же жидкая охлаждающая жидкость предпочтительно используется для охлаждения как внутренней, так и внешней части поршней. Со ссылкой на фиг. 5А и 6А, дозаторы охлаждающей жидкости, предпочтительно изготовленные из стальных труб, подают охлаждающую жидкость на поршни 12 и 14 и цилиндр 10 во время работы двигателя. Удлиненный распределительный коллектор 86 проходит, по крайней мере, в основном в осевом направлении вдоль и напротив трубы цилиндра, а также выпускного и впускного коллекторов 9.0874 72 и 74 . Четыре расстояния в осевом углу полукругают 86 A , 86 B , 86 C и 86 C и 86 C и 86 D и 86 D и 86 D и 86 D и 86 7775 D. Дозатор 86 a расположен снаружи от центра выпускного коллектора 72 , у внешнего края 72 или ; два дозатора 86 b и 86 c расположены над цилиндром 10 между коллекторами 72 и 74 , предпочтительно вблизи осевого центра цилиндра 7 74 для более пропорционального подачи охлаждающей жидкости самая горячая область цилиндра, чем другие, более холодные области ближе к коллекторам 72 и 74 ; а дозатор 86 d расположен снаружи от центра впускного коллектора 74 , у внешнего края 74 или . Вторая трубка 88 коллектора дозатора проходит, по меньшей мере, в основном в осевом направлении вдоль и напротив трубы цилиндра и выпускного и впускного коллекторов 72 и 74 . Four axially spaced semicircular dispensers 88 a , 88 b , 88 c , and 88 d extend from the manifold tube 88 halfway around the cylinder 10 . Раздаточная колонка 88 a расположена за пределами центра выпускного коллектора 72 , у внешнего края 72 o ; два дозатора 88 b и 88 c расположены над цилиндром между коллекторами 72 и 74 , предпочтительно вблизи осевого центра цилиндра 10 для более пропорционального распределения жидкости. охлаждающей жидкости в самую горячую область цилиндра, чем в другие, более холодные области ближе к коллекторам 72 и 74 ; и дозатор 88 d расположен за пределами центра впускного коллектора 74 , рядом с внешним краем 74 o . Противоположные диспенсеры соединены друг с другом по номеру 89 для структурной целостности. В качестве альтернативы дозаторы могут быть полностью круглыми и соединяться с одной коллекторной трубой. Кроме того, может быть предусмотрено меньше или больше дозаторов, и они могут быть расположены иначе, чем показано. Кроме того, раздаточные патрубки могут быть заменены несколькими разнесенными по окружности форсунками или распылителями, снабжаемыми жидким хладагентом из общего источника.
Дозаторы имеют большие отверстия, через которые жидкий хладагент под давлением подается на открытые внешние поверхности юбок поршней 12 и 14 и на внешнюю поверхность трубы цилиндра 70 . Предпочтительно дозаторы расположены вблизи соответствующих внешних краев коллекторов, чтобы гарантировать, что жидкий хладагент подается по существу на всю внешнюю поверхность юбки вдоль осевой длины каждого поршня. В зависимости от таких факторов, как требования к охлаждающей жидкости системы, геометрия двигателя и предпочтения конструктора, дозаторы, форсунки или другие подходящие элементы подачи охлаждающей жидкости могут быть перемещены для дозирования или подачи жидкой охлаждающей жидкости на меньшие проценты площади внешней радиальной периферийной поверхности двигателя. юбки. Например, жидкий хладагент может быть нанесен на наружную или внешнюю поверхность юбки по меньшей мере на 25%, 50% или 75% осевой длины каждого поршня.
На фиг. 5А и 6А дозаторы жидкого хладагента, которые подают жидкий хладагент на внешние поверхности поршней и цилиндра, показаны как отдельные элементы; однако один или несколько дозаторов также могут быть объединены с коллекторами цилиндров 72 и 74 в дополнение к отдельным элементам, показанным на рисунках, или вместо них.
В альтернативном варианте, показанном на РИС. 5В, вместо охлаждения трубки цилиндра 70 с помощью дозаторов, трубка цилиндра может быть помещена в рубашку 9.0874 87 для создания охлаждающего канала 90 вокруг цилиндра, по которому может циркулировать охлаждающая жидкость. В этом случае дозаторы по-прежнему будут использоваться для охлаждения поршней.
Открытая конструкция седел 16 и 18 , а также отсутствие поршневых пальцев в поршнях позволяют улучшить непосредственную подачу охлаждающей жидкости на внутренние поверхности поршней. В этом отношении, как показано на фиг. 2А, 2 Б и 5 А, поршни 12 и 14 непрерывно охлаждаются во время работы двигателя путем подачи жидкой охлаждающей жидкости через дозаторы 24 и 26 на их внутренние поверхности, включая их купола вдоль их юбок к их открытым осевым концам.
На РИС. 5А поток жидкого хладагента на поршни и цилиндр обозначен ссылочной позицией 91 .
Продолжая описание фиг. 5А, кольцевые, высокотемпературные полимерные кольца 92 , расположенные в кольцевых канавках у концов коллекторов 72 и 74 , слегка касаются поршней 12 и 14 и вытирают лишнюю смазку с поршней по мере их движения в цилиндр 10 . Наконец, для цилиндра предусмотрены одна или несколько топливных форсунок. Например, топливная форсунка 94 соединена по меньшей мере с одним местом 95 впрыска.
Далее описан механизм двухтактного двигателя с оппозитным расположением поршней, в котором рабочие элементы (цилиндры, поршни, рычажные механизмы, коленчатые валы и т. д.) размещены на конструктивном узле в виде рамы из пассивных конструктивных элементов, подогнанных друг к другу для поддержки рабочих элементов. Рама предназначена для того, чтобы воспринимать напряжения и силы, возникающие при работе двигателя, например силы сжатия между коленчатыми валами. В отличие от многих двухтактных двигателей с оппозитными поршнями предшествующего уровня техники, цилиндры не отлиты в виде блока и не образованы с другими пассивными конструктивными элементами. Следовательно, цилиндры не являются пассивными конструктивными элементами двигателя. Каждый цилиндр поддерживается в корпусе двигателя главным образом парой расположенных в нем поршней. Таким образом, за исключением сил камеры сгорания, цилиндры развязаны от механических напряжений, создаваемых функциональными элементами, а также от механических и термических напряжений блока цилиндров. Следовательно, баллоны — это, по сути, только сосуды под давлением. Такая конструкция двигателя устраняет неравномерную радиальную деформацию поршней и цилиндров, обеспечивает очень плотную посадку поверхности цилиндр-поршень, а также близкое соответствие тепловых характеристик материалов, из которых изготовлены цилиндры и поршни. Преимущественно, с улучшенным охлаждением поршня эта характеристика дает возможность конструкции двигателя, в которой не используются поршневые кольца.
РИС. 6A и 6B представляют собой виды сбоку в перспективе, показывающие более полную сборку механизма одноцилиндрового двигателя , 100, для двигателя с оппозитными поршнями и боковыми коленчатыми валами на основе расположения цилиндр/поршень, показанного на предыдущих фигурах. Механизм двигателя 100 можно масштабировать для двигателей любого размера и двигателей, имеющих от одного до нескольких цилиндров. На фиг. 6А, механизм 100 включает в себя единственный цилиндр 10 , имеющий конструкцию, показанную на ФИГ. 5А, с противоположными поршнями 12 и 14 расположены в нем. На рисунке видны седла 16 и 18 оппозитных поршней. The connecting rods 20 a and 20 c couple the saddle 16 to the crankshaft 30 , and the connecting rod pair 20 b couples the saddle 16 to the crankshaft 32 . Шатунная пара 22 и соединяет седло 18 к коленчатому валу 30 , а шатуны 22 б и 22 в пара седла 7 7
90 к коленчатому валу Трубка коллектора дозатора 88 и дозатор 24 соединены с коллектором охлаждающей жидкости 96 . Трубка коллектора 86 и дозатор 26 соединены с другим коллектором охлаждающей жидкости 98 . Два радиально противоположных установочных штифта (один из которых обозначен ссылочной позицией 9).0874 99 ) формируются на цилиндре 10 для стабилизации цилиндра при работе двигателя. Две балки , 110, и , 112, показаны на фиг. 6А для справки. Балка 110 имеет отверстие 113 , через которое трубку коллектора 84 можно соединить с впускным коллектором воздуха (не показан), и отверстие 115 для трубки, соединяющей топливную форсунку 94 с топливной коллектор (не показан). Балка 112 имеет отверстие 117 , через которое трубку коллектора 82 можно соединить с выпускным коллектором (не показано), и отверстие 119 , через которое трубку можно соединить с другой топливной форсункой (не показано) с топливным коллектором ( не показаны).
На РИС. 6В, рама для механизма двигателя 100 включает две опорные переборки 120 , расположенные на соответствующих сторонах цилиндра 10 , вместе с балками 110 и 112 . Переборки 120 принимают и поддерживают коленчатые валы 30 и 32 . Каждая переборка 120 включает двутавровую балку 122 и поперечную секцию 124 . Секции двутавровой балки обеспечивают основную поддержку коленчатых валов во время работы двигателя. Балки 110 и 112 крепятся к концам поперечных профилей 124 . Коленчатые валы поддерживаются с возможностью вращения в двутавровых сечениях 122 с подшипниками 128 . Каждая переборка имеет центральное отверстие с коротким эластомерным цилиндром 132 , в который входят установочные штифты 99 соседних цилиндров. В каждой опорной переборке предусмотрены резьбовые отверстия 134 для крепления дополнительных компонентов, например, редуктора.
Сборка модуля одноцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями из механизма двигателя 100 по фиг. 6А и 6В показано на фиг. 7А–7D. В модуле одноцилиндрового двигателя торцевые пластины из легкого алюминия 160 и 162 крепятся к соответствующим переборкам 120 и к каждой из балок 110 и 112 . Торцевая пластина 160 имеет отверстия 163 и 164 для приема коллекторов жидкого хладагента 96 и 98 для линий подачи (не показаны). ФИГ. 7A–7D показан редуктор 170 , установленный на переборке (не показана на этих рисунках) через наружную поверхность торцевой пластины 160 . Коробка передач 170 содержит выходную зубчатую передачу, через которую противоположные вращательные движения коленчатых валов связаны с выходным приводным валом. Концы коленчатых валов 30 и 32 входят в коробку передач 170 . Шестерня 172 с зубчатым наружным ободом закреплена на конце коленчатого вала 30 , а шестерня 173 с зубчатым наружным ободом закреплена на конце коленчатого вала 32 . Выходная шестерня 175 имеет кольцо 176 с зубчатой внутренней окружностью 177 и зубчатой внешней окружностью 178 . Как видно на этих рисунках, внешний обод зубчатого колеса 172 входит в зацепление с внутренней окружностью 177 вторичной шестерни 175 в одном месте, а внешний обод шестерни 173 входит в зацепление с внешней окружностью . 178 выходного зубчатого колеса 175 в другом месте, диаметрально противоположном первому. Передаточное отношение между внутренней шестерней 172 и внутренняя окружность 177 могут быть 33/65 с MOD 4 зубьев на внутренней шестерне и внутренней окружности, в то время как передаточное число между внешней шестерней 173 и внешней окружностью 178 может быть 33/65 с MOD 5 зубьев на внешней шестерне и по внешней окружности. Такое расположение шестерен позволяет преобразовать противоположные вращения коленчатых валов 30 и 32 в непрерывное вращение выходного зубчатого колеса 9.0874 175 с нечетным числом передач (в данном случае три), с нецелым передаточным числом и без промежуточных ремней, цепей и других элементов передачи крутящего момента. В результате получается простая короткая выходная зубчатая передача.
Сборка модуля одноцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями завершена, как показано на РИС. 7A–7D путем крепления легких алюминиевых панелей обшивки 180 к шпангоуту, состоящему из собранных переборок и бимсов. Крышка 182 крепится к редуктору 170 . Крышка 182 включает выходной подшипник 185 , который принимает ось 186 вторичного зубчатого колеса 175 , что позволяет раме поддерживать выходное зубчатое колесо 175 для вращения. Полученный в результате собранный модуль одноцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями обозначен ссылочной позицией 190 на фиг. 7С. Ось 186 представляет собой выходной привод модуля двигателя 190 . Он может быть соединен с промежуточной передачей или непосредственно с ведомым компонентом с помощью одной или нескольких шестерен, ремней, цепей, кулачков или другого подходящего элемента или системы передачи крутящего момента (не показаны).
РИС. 8A-8C иллюстрируют сборку модуля многоцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями и тремя механизмами двигателя , 100, , расположенными в ряд. Обратите внимание, что передняя и задняя перегородки сняты с РИС. 8А для ясности. Механизмы , 100, имеют структуру, уже показанную на фиг. 6А и 6В, и обсуждались в отношении предшествующих фигур. В раме этого модуля двигателя предусмотрены четыре переборки 120 , каждая из которых поддерживает коленчатые валы в соответствующих подшипниках. Рама также включает в себя удлиненные балки 110 и 112 крепятся к поперечным секциям переборок 120 . Торцевые пластины 160 и 162 закрывают концы модуля двигателя. Трехступенчатая трансмиссия поддерживается для вращения в коробке передач 170 . Коллекторы жидкостного хладагента 96 и 98 имеют удлиненную форму, охватывая три механизма двигателя 100 . Сборка модуля многоцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями завершается креплением легких алюминиевых панелей корпуса 180 к раме. Крышка 182 крепится к коробке передач 170 . Крышка 182 включает выходной подшипник 185 , который принимает ось 186 выходного зубчатого колеса 175 , что позволяет раме поддерживать выходное зубчатое колесо 175 для вращения. Полученный собранный модуль многоцилиндрового двигателя с оппозитными поршнями обозначен ссылочной позицией , 290, на фиг. 8С. Ось 186 представляет собой выходной вал модуля двигателя 290 .
Наилучший способ реализации двигателя внутреннего сгорания с оппозитными поршнями в соответствии с ранее описанными и проиллюстрированными принципами включает использование четырех одинаковых шатунов для каждого поршня. Этот способ практики лучше всего виден на фиг. 6А. С точки зрения фиг. 6A, со стороны выпускного отверстия цилиндра 10 , два шатуна 20 a и 20 c разнесены и каждый соединен одним концом с седлом 16 , а другим концом с коленчатым валом 30 . Пара шатунов 20 b состоит из двух упорных стержней, каждая из которых по форме и конструкции идентична стержням 20 a и 20 c . Шатунная пара 20 б соединена одним концом с седлом 16 , а другим концом с коленчатым валом 32 . Со стороны входного порта цилиндра 10 два шатуна 22 b и 22 c разнесены друг от друга и соединены одним концом с седлом 18 , а другим концом к коленчатому валу 32 с обеих сторон шатунной пары 20 b . Пара шатунов 22 a состоит из двух упорных стержней, идентичных по форме и конструкции стержням 9.0874 22 б и 22 в . Шатунная пара 22 а соединена одним концом с седлом 18 , а другим концом с коленчатым валом 30 , между шатунами 20 а 7 8
8 7 . Таким образом, на каждом из коленчатых валов шатунные пары поршней на одном конце цилиндров чередуются с двумя шатунными парами поршней на другом конце цилиндров, как показано на фиг. 6А. Это обеспечивает оптимальный баланс сил на поршнях, а также уменьшает количество типов деталей для двигателя. Идентичные стержни также помогают поддерживать равномерное тепловое расширение стержней во время работы двигателя.
Наилучший вариант включает также шатуны из кованой стали или титана, цилиндры и поршни из алюминиево-кремниевого сплава с хромированными стенками цилиндров, элементы, проводящие жидкий хладагент, из стальных труб, коленчатые валы из кованой обработанной стали. Детали рамы двигателя могут быть изготовлены из легких сплавов, таких как алюминий. На фиг. 9A. Жидкая охлаждающая жидкость может быть любой жидкостью, которую можно наносить на поршни и охлаждать их в достаточной степени для желаемого применения. Смазочное масло и дизельное топливо — две возможности. На этом рисунке источник жидкого хладагента 310 соединен с высокообъемным насосом низкого давления 312 . Насос 312 может включать, например, центробежный насос, обеспечивающий подачу жидкого хладагента в диапазоне от 3 до 10 галлонов/мин для двигателя мощностью 100 л.с. который перекачивает жидкий хладагент через распределительную магистраль 313 к коллекторам 96 и 98 . Эти коллекторы подают большой объем жидкого хладагента под низким давлением в дозаторы 24 и 26 и в раздаточные коллекторы 86 и 88 одного или нескольких модулей 100 . Жидкая охлаждающая жидкость собирается в поддоне 315 в двигателе с оппозитными поршнями. Насос 317 , подключенный к поддону, перекачивает собранную жидкую охлаждающую жидкость через фильтр 318 и радиатор 319 обратно к источнику 310 . Как видно на фиг. 9A линия 320 может быть предусмотрена параллельно радиатору 319 . В этом случае клапан 321 будет регулировать поток жидкого хладагента через радиатор 319 , а клапан 322 будет регулировать поток жидкого хладагента по линии 320 . При нормальной работе только клапан 321 будет открыт, позволяя охлаждающей жидкости течь через радиатор 319 , тем самым отводя тепло от поршней и цилиндров через радиатор 319 . Для краткосрочной работы с наддувом оба клапана 321 и 322 будут открыты, тем самым рассеивая тепло поршней и цилиндров через радиатор 319 и поглощая часть тепла в резервуаре с жидкой охлаждающей жидкостью в источник 310 . Наконец, в аварийном режиме при выходе из строя радиатора клапан 321 будет закрыт, а клапан 322 будет открыт, тем самым временно отводя тепло поршней и цилиндров в бачок с жидкой охлаждающей жидкостью.
Если двигатель с оппозитными поршнями работает как двигатель с воспламенением от сжатия, то впрыск топлива является методом подачи дизельного топлива в цилиндры для сгорания. В этом случае дизельное топливо также предпочтительно служит охлаждающей жидкостью и смазкой для поршней. Таким образом, можно комбинировать источники топлива и охлаждающей жидкости, устраняя необходимость в нескольких источниках. Ссылаясь на фиг. 9B проиллюстрирована система 400 для подачи дизельного топлива, которое должно распределяться по поршням и цилиндрам и подаваться к топливным форсункам в двигателе с оппозитными поршнями одного или нескольких цилиндров. На этом рисунке источник дизельного топлива 410 соединен с высокообъемным насосом низкого давления 412 (например, центробежным насосом), который перекачивает жидкий хладагент через распределительную линию 413 к коллекторам . 96 и 98 . Эти коллекторы подают большой объем жидкого хладагента при низком давлении к дозаторам 9.0874 24 и 26 и к раздаточным коллекторам 86 и 88 одного или нескольких механизмов двигателя 100 . Дизельное топливо собирается в поддоне 415 в двигателе с оппозитными поршнями. Насос 417 , соединенный с отстойником, перекачивает собранное дизельное топливо через фильтр 418 и радиатор 419 обратно в источник 410 . Предусмотрена обратка 420 , параллельная радиатору 419 . Клапаны 421 и 422 управляют использованием радиатора 419 и обратной линии 420 , как описано выше в связи с клапанами 321 и 322 на РИС. 9А. Предварительный насос 423 , подключенный к источнику 410 , перекачивает дизельное топливо через фильтр 424 и к насосу высокого давления 426 , который повышает давление топлива, подаваемого к форсункам. Например, насос 426 может подавать дизельное топливо под давлением 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Топливо от насоса 426 подается через входной топливопровод 427 , соединенный с общей топливной рампой 429 и входными портами одной или нескольких топливных форсунок 94 . Возвратные порты одной или нескольких топливных форсунок возвращаются по линии 430 к источнику 410 . Электронный блок управления (ECU) 431 управляет работой одной или нескольких топливных форсунок 94 .
Еще одним преимуществом двигателя, созданного в соответствии с этой спецификацией, является то, что все подшипники, используемые для поддержки коленчатых валов и шатунов, могут быть роликовыми подшипниками. Эти подшипники можно смазывать распылением дизельного топлива, смазывающая способность и вязкость которого при рабочих температурах двигателя с оппозитными поршнями полностью соответствуют их смазке.
Таким образом, с помощью насоса 412 система 400 может подавать дизельное топливо в качестве смазки для всех подшипников двигателя, за исключением подшипников коробки передач 170 . В связи с этим дизельное топливо, подаваемое из раздаточных колонок, взбивается в виде тумана внутри двигателя, который распространяется по всему двигателю и проникает между движущимися частями двигателя и в подшипники качения, содержащиеся в двигателе. Затем можно использовать один источник для подачи такой охлаждающей жидкости и смазки в двигатель. 9На фиг. 9С. Эта система может использоваться только для дозирования жидкого хладагента, как система 300 на фиг. 9А, или он может быть объединен с другими элементами системы подачи дизельного топлива для охлаждения, смазки и подачи топлива в двигатель, как показано на ФИГ. 9Б. Жидкий хладагент может представлять собой любую жидкость, которую можно наносить на поршни и охлаждать их в достаточной степени для желаемого применения. Смазочное масло и дизельное топливо — две возможности. На этом рисунке кожух двигателя 352 , заключающий в себе один или несколько механизмов двигателя 100 , содержит область поддона 357 , где собирается жидкая охлаждающая жидкость, выбрасываемая вышеописанными дозаторами. Жидкая охлаждающая жидкость, собранная в области поддона 357 , имеет номинальный уровень рабочей жидкости 358 . Клапан источника 359 установлен в корпусе двигателя. Датчик уровня 360 , находящийся в контакте с охлаждающей жидкостью, собранной в области поддона 357 , управляет рычажным механизмом 361 , который выбирает состояние исходного клапана 359 . Клапан источника 359 имеет выход, соединенный с высокообъемным насосом низкого давления 362 . Насос 362 может представлять собой, например, центробежный насос. Клапан источника 359 имеет два входа: первый соединен с линией подачи 363 из области 358 поддона, а второй соединен с линией подачи 364 из питающего резервуара 366 , содержащего жидкий хладагент. . Насос 362 перекачивает охлаждающую жидкость через подводящий трубопровод 367 к фильтру 368 и через него к радиатору 369 . От радиатора 369 жидкая охлаждающая жидкость поступает по подводящему трубопроводу 370 к коллекторам 96 и 98 . Эти коллекторы подают большой объем жидкого хладагента под низким давлением в дозаторы 24 и 26 , а также в раздаточные коллекторы 86 и 88 одного или нескольких модулей 100 . Например, жидкий хладагент может быть обеспечен в диапазоне от 3 до 10 галлонов/мин для двигателя мощностью 100 л.с. Как видно на фиг. 9C, термоклапан 372 подключен параллельно радиатору 369 между выходом фильтра 368 и линией подачи 370 . Состояние термоклапана 372 контролируется по температуре жидкого теплоносителя или аварийным контуром 373 . Аварийный контур 373 также подключен к клапану источника 359 . Клапан уровня 375 имеет вход, соединенный совместно с выходом фильтра 368 , входом радиатора 369 и входом термоклапана 372 . Выход клапана уровня 375 соединен через линию подачи 377 с расходным баком 366 . Тяга управления 361 также подключена для контроля состояния клапана уровня 9. 0874 375 .
С дополнительной ссылкой на фиг. 9С, в нормальном режиме работы датчик уровня 360 определяет уровень охлаждающей жидкости в области поддона 357 и выбирает в качестве источника для насоса 362 либо область поддона 357 , либо питающий бак 366 . При достижении рабочего уровня датчик уровня устанавливает регулирующую тягу 361 для перевода клапана источника в состояние, при котором он всасывает жидкий хладагент только из области поддона 357 . Нагретая жидкая охлаждающая жидкость подается насосом 362 через фильтр 368 в радиатор 369 и термоклапан 372 . При достижении расчетной рабочей температуры жидкого хладагента термоклапан частично или полностью закроется, чтобы модулировать поток жидкого хладагента через радиатор 369 , тем самым регулируя температуру двигателя. Поток жидкого хладагента продолжается по линии подачи 370 к дозаторам, где охлаждающая жидкость подается для отвода тепла от компонентов двигателя. Если уровень охлаждающей жидкости в области поддона становится слишком высоким, датчик уровня 360 заставляет рычаг управления 361 частично открывать клапан уровня 375 для возврата части охлаждающей жидкости в расширительный бачок 366. после фильтрации по 368 . В аварийной ситуации, когда необходимо временно перекрыть радиатор 369 , аварийный контур 373 полностью открывает термоклапан 372 , тем самым шунтируя радиатор 369 , и принудительно запускает исходный клапан 359 для первоначального отбора жидкого хладагента из расходного бачка 870366 9. Избыток жидкого хладагента, скапливающийся в области поддона 357 , будет удаляться клапаном уровня по сигналу датчика уровня 360 . Для временной максимальной производительности термоклапан 372 закрыт, тем самым используя полную емкость радиатора 369 , в то время как состояние клапана источника 359 настроено на забор жидкости только из расходного бака 366 .
На ФИГ. 10. Система может масштабироваться для обслуживания одного или нескольких цилиндров 10 . В системе 500 линия воздухозаборного коллектора 534 и линия выпускного выпускного коллектора 532 , соответственно, соединены с трубками впускных отверстий 84 и трубками выпускных отверстий 82 одного или нескольких модулей. Эти коллекторные линии предпочтительно монтируются вне кожуха двигателя. Двигатель, схематически показанный на фиг. 10 — двигатель с турбонаддувом или наддувом. Таким образом, линии коллектора соединены с турбонагнетателем 536 . В частности, выхлопные газы, проходящие по линии 9 выпускного коллектора0874 532 привод турбины 540 на пути к выходной линии 538 для механического привода компрессора 542 . Компрессор 542 всасывает воздух по линии впуска воздуха 537 и повышает давление всасываемого воздуха перед направлением воздуха во впускную линию коллектора 534 через промежуточный охладитель 539 .
Другие элементы двигателя, не показанные на иллюстрациях, предоставляются в зависимости от конкретных обстоятельств каждого применения этого двигателя с оппозитными поршнями. В связи с этим редуктор 170 может быть герметизирован и самосмазываться маслом или может смазываться отдельно от остальной части двигателя. В качестве альтернативы, его можно оставить открытым и смазывать охлаждающей жидкостью/смазкой, используемой для охлаждения и смазки поршней, при условии, что используется подходящая смазка.
В предшествующих двигателях по мере увеличения BMEP увеличивается трение на поверхности раздела поршневое кольцо/цилиндр и повышается температура поверхности раздела. Повышение температуры поверхности раздела в конечном итоге приводит к тому, что тепло возвращается обратно в поршень от поверхности раздела, а не от поршня к поверхности раздела. Как следствие, кольца больше не охлаждают поршень. При максимальном потоке охлаждающей жидкости к внутренним поверхностям юбки и днища поршня единственными оставшимися охлаждаемыми поверхностями поршня являются внешние поверхности юбки и днища. Внешняя поверхность короны является составной частью камеры сгорания и лишь незначительно охлаждается за счет расширения дымовых газов и продувочного воздушного потока; иначе эта поверхность недоступна для внешнего охлаждения. В двигателях предшествующего уровня техники внешняя поверхность юбки поршня также недоступна для охлаждения поршня, поскольку поршень заключен в цилиндр. Однако при периодическом обнажении внешней поверхности юбки поршня путем существенного выведения поршня из отверстия цилиндра эта поверхность становится доступной для охлаждения. В результате достигается вдвое большая теплоотдача по сравнению с охлаждением только внутренних поверхностей юбки и днища поршня. Таким образом, реализуются улучшенные рабочие характеристики двигателя, в результате чего двигатели с оппозитными поршнями, сконструированные в соответствии с этой спецификацией, способны достигать улучшенных BMEP, удельной мощности и PWR по сравнению с двигателями с оппозитными поршнями предшествующего уровня техники. Например, двигатель с оппозитными поршнями, сконструированный в соответствии с этой спецификацией, будет выдерживать BMEP не менее 200 фунтов на квадратный дюйм, не менее 250 фунтов на квадратный дюйм или не менее 300 фунтов на квадратный дюйм благодаря улучшенному охлаждению. Такой двигатель с оппозитными поршнями способен обеспечить удельную удельную мощность (УЗП) не менее 11,0 л.с./дюйм 9.1668 2 , не менее 12,0 л.с./дюйм 2 или не менее 13,0 л.с./дюйм 2 . Эти усовершенствования позволяют этому двигателю с оппозитными поршнями достигать PWR не менее 0,5 л.с./фунт, не менее 0,667 л.с./фунт или не менее 1,0 л.с./фунт.
Применение этого двигателя с оппозитными поршнями разнообразно. Его можно масштабировать для любого применения с использованием двухтактных двигателей, включая двухтактные дизельные двигатели. Двигатель может быть установлен или установлен на различных транспортных средствах, инструментах, устройствах или другом оборудовании, требующем подачи вращательной энергии. См. фиг. 11A-11D для примеров в этом отношении. На фиг. 11А, это двухтактный двигатель 9 с оппозитными поршнями.0874 1100 устанавливается на надводное транспортное средство, которое может включать колесную или гусеничную технику, такую как автомобили, мотоциклы, мотороллеры, грузовики, танки, бронированные военные машины, снегоходы и все равнозначные и подобные экземпляры. На фиг. 11В, этот двигатель установлен на плавучем транспортном средстве, таком как лодка, судно на воздушной подушке, подводная лодка, личное водное транспортное средство и все эквивалентные и подобные транспортные средства. На фиг. 11С, этот двигатель установлен на самолете с неподвижным или винтокрылым крылом. На фиг. 11D, этот двигатель устанавливается в механизированное орудие, такое как газонокосилка, кромкообрезная машина, триммер, воздуходувка, снегоочиститель, цепная пила и все аналогичные и подобные устройства. На фиг. 11E, этот двигатель установлен в устройстве для выработки электроэнергии. На фиг. 11F двигатель установлен в насосном устройстве.
Хотя изобретение было описано со ссылкой на конкретные иллюстрации и примеры, следует понимать, что могут быть сделаны различные модификации, не отступая от духа принципов нашего двигателя. Соответственно, изобретение ограничено только следующей формулой изобретения.
5 Альтернативные архитектуры двигателей — как заменить двигатель внутреннего сгорания
Команда разработчиков мультимедийных платформ
С первых дней появления автомобиля в конце 1920-го века доминирующей силовой установкой была поршневая поршневая с искровым зажиганием по циклу Отто, за которой последовал дизель с воспламенением от сжатия. Эти двигатели все еще находятся в стадии разработки, и в ближайшие несколько лет их топливная экономичность значительно улучшится благодаря прямому впрыску, турбонаддуву и, в дальнейшем, воспламенению от сжатия с однородным зарядом (HCCI). Однако все эти двигатели имеют одинаковую архитектуру поршень-шатун-коленвал. По мере того, как инженеры стремятся к еще большей эффективности, исследуются новые архитектуры и пересматриваются старые менее успешные типы.
Команда разработчиков мультимедийных платформ
1 из 5
Stirling
Каждая из обсуждаемых здесь альтернативных архитектур двигателя имеет одну важную общую черту со стандартными поршневыми двигателями, которые доминировали в автомобилестроении более века: топливо сгорает внутри. камера для преобразования химической энергии в механическую для движения. Однако для этого необходимо подавать воздух и топливо в камеру сгорания, а выхлопные газы выводить из нее, что усложняет работу и снижает эффективность.
В 1816 году шотландский изобретатель Роберт Стирлинг задумал двигатель замкнутого цикла, в котором рабочая жидкость (в данном случае воздух) остается внутри устройства. Источником тепла, которым может быть что угодно, включая горение, является внешний по отношению к двигателю. Подобно Ecomotors OPOC и Scuderi, пары поршней работают вместе, чтобы обеспечить полный цикл. Воздух в одной камере нагревается за счет теплопередачи через стенку цилиндра, отталкивающего поршень вытеснителя, который соединен со вторым силовым поршнем в расширительной камере. Поскольку нагретый воздух продолжает расширяться, он смещает силовой поршень, который приводит в движение коленчатый вал, создающий крутящий момент. По мере охлаждения воздуха оба поршня возвращаются в исходное положение, и процесс повторяется.
До недавнего времени двигатели Стирлинга в основном использовались для стационарных применений, отчасти потому, что они не подходили для типичных переходных режимов, когда отдача мощности значительно менялась с течением времени. Тем не менее, новые конфигурации и возможность использовать альтернативные виды топлива возродили интерес, особенно для приложений, увеличивающих запас хода, где выгодны работа с постоянной скоростью и низкий уровень шума (из-за непрерывного внешнего сгорания).
Группа разработчиков медиаплатформ
2 из 5
alt_engines_02
Архитектура с оппозитными цилиндрами (OPOC) недавно привлекла значительное внимание с появлением новой компании под названием Ecomotors. В состав Ecomotors входят многочисленные ветераны автомобильной промышленности и инженеры, в том числе Дон Ранкл из General Motors и Питер Хофбауэр, ранее работавший в Volkswagen.
Основным заявленным преимуществом архитектуры OPOC является высокая удельная мощность и повышение эффективности использования топлива на 50 процентов по сравнению с существующими двигателями с искровым зажиганием. Компания «Экомоторс» разработала модульную конфигурацию, в которой каждый модуль состоит из двух цилиндров. Внутри каждого цилиндра находятся два поршня, которые связаны с общим коленчатым валом. Пары поршней колеблются вперед и назад с общей камерой сгорания между ними. Двигатель OPOC работает по двухтактному циклу, при этом каждый поршень открывает только впускные или выпускные каналы, что позволяет лучше управлять тем, какие порты открыты, путем синхронизации каждого поршня.
Хофбауэр объясняет, что использование двух поршней на цилиндр позволяет поршням перемещаться только на половину расстояния при одинаковой степени сжатия, так что двигатель может работать в два раза быстрее. Как и многие из этих альтернативных архитектур, двигатель OPOC может работать на различных видах топлива, включая бензин, дизельное топливо и биотопливо. Модули из двух цилиндров каждый могут быть соединены вместе, обеспечивая столько мощности, сколько необходимо для данного применения, а муфты с электронным управлением позволяют отключать отдельные модули для снижения расхода топлива при небольших нагрузках.
Команда разработчиков медиаплатформ
3 из 5
Scuderi
Уже более века практически все двигатели, которые мы использовали, работали либо на двух-, либо на четырехтактном дизельном цикле или цикле Отто с полным сгоранием. цикл, происходящий в пределах любого количества одиночных цилиндров. Каждый цилиндр будет иметь впуск, сжатие, мощность и выхлоп. Идея разделенного цикла, в котором один цилиндр отвечает за впуск и сжатие, а второй отвечает за мощность и выпуск, восходит как минимум к концу 19 века.века, но еще никому не удавалось добиться в этом большого успеха.
Группа Scuderi надеется изменить это с помощью конструкции с разделенным циклом, которую она разрабатывала в течение последних нескольких лет. Каждый модуль двигателя состоит из двух цилиндров и поршней, соединенных между собой коленчатым валом и перепускным каналом высокого давления. Поскольку в первый цилиндр нагнетается только воздух, он имеет степень сжатия 75:1. Выпускной клапан первого цилиндра выпускает воздух под высоким давлением в перепускной канал, где происходит некоторое охлаждение.
Когда впускное отверстие второго цилиндра открывается, когда этот поршень приближается к верхней точке своего хода, воздух под высоким давлением устремляется из кроссовера. После закрытия клапана впрыскивается топливо и воспламеняется примерно на 15 градусов после верхней мертвой точки. Это время гарантирует, что воздух не подвергается повторному сжатию, что повышает общую термодинамическую эффективность. Scuderi утверждает, что безнаддувная версия ее двигателя может развивать мощность до 135 л. с. на литр, что обеспечивает гораздо лучшую удельную мощность и меньший расход топлива, чем у обычных двигателей. Воздушно-гибридная версия с аккумулятором высокого давления, который заряжается во время движения автомобиля накатом, может повысить эффективность еще на 50 процентов. Концепция Scuderi совместима с искровым зажиганием на бензине и других видах топлива или с воспламенением от сжатия на дизельном топливе. Первый работающий двигатель Scuderi начал испытываться на динамометрическом стенде в середине 2009 года., и компания надеется заключить производственную сделку с автопроизводителем в течение пяти лет.
Команда разработчиков мультимедийных платформ
4 из 5
Свободнопоршневой двигатель
Свободнопоршневой двигатель имеет некоторое сходство с OPOC, но обычно использует только два поршня на модуль. Поршни прикреплены к каждому концу сплошного шатуна и колеблются взад и вперед в цилиндре, поочередно запуская каждый поршень в двухтактном цикле. Свободнопоршневые двигатели имеют меньшее трение, чем традиционные поршневые двигатели с коленчатым валом, в результате меньшего вращательного движения. Свободнопоршневой двигатель может достигать термодинамического КПД до 50 процентов, что примерно вдвое превышает КПД обычного бензинового двигателя. Однако то же самое отсутствие вращательного движения делает эту конструкцию проблематичной для использования в качестве двигательной установки.
Одной из архитектурных конфигураций свободнопоршневого двигателя, которая может оказаться полезной в будущем, является использование его в качестве генератора для электромобиля с увеличенным запасом хода. Медные обмотки вокруг центральной секции цилиндра можно было комбинировать с магнитами на шатуне для выработки электроэнергии, которая использовалась бы для зарядки аккумулятора. Компактный размер двигателя и почти полное отсутствие вибраций делают его жизнеспособной альтернативой для этих автомобилей с электрическим приводом.
Группа разработчиков медиаплатформ
5 из 5
Ванкеля
Роторная конструкция двигателя Феликса Ванкеля не совсем новая архитектура двигателя, она использовалась в различных серийных автомобилях с тех пор, как в 1957 году он создал первый работающий прототип. Преимущество Ванкеля в очень высокой удельной мощности. Нынешний 1,3-литровый безнаддувный двухроторный двигатель, используемый Mazda в спортивном автомобиле RX-8, выдает 238 л.с. К сожалению, у Ванкелей были проблемы с высоким расходом топлива и масла, что ограничивало их использование в последние десятилетия.
Однако некоторые современные разработки сделали возрождение Ванкеля вполне возможным. Новые процессы механической обработки могут значительно улучшить качество поверхности стенок камеры, а новые материалы уплотнений могут снизить расход масла и повысить срок службы. Добавление непосредственного впрыска топлива будет способствовать снижению расхода топлива и выбросов за счет предотвращения вытекания несгоревшего топлива через отверстия при проносе ротора.
Появление электромобилей с увеличенным запасом хода (ER-EV), таких как Chevrolet Volt, внезапно стало, казалось бы, идеальным приложением для Ванкельса. Поскольку двигатель в этих транспортных средствах используется только для привода генератора, его можно оптимизировать для работы на определенных фиксированных скоростях, а не для работы в переходном режиме.
«Где работа, там и густо, а в ленивом доме пусто», «Пока ленивый разомнется, усердный с работы вернется», «Лениться да гулять – добра не видать», «Кто труда не боится, того и лень сторонится», – эти и еще десяток поговорок и пословиц приходят на ум, когда разговор заходит про лень. Причем этой напасти подвержены как мужчины, так и женщины. Но оправдания у каждой стороны свои. Корреспонденты «ВВ» предлагают взглянуть на лень с мужской и женской точек зрения.
Женский взгляд: Двигают прогресс не лентяи, а трудоголики Сдетства мне внушали, что лениться – очень плохо. В детском саду на примере сказки «Морозко» я твердо усвоила: лучше быть, как падчерица, трудолюбивой и красивой, чем, как старухина дочь, ленивой и некрасивой. В школе убедили: только труд сделал из обезьяны человека, а безделье обязательно даст обратный эффект.
«Вон, вон у тебя уже шерсть на лице пробивается», – любила повторять учительница начальных классов пассивным детям. Но, несмотря на это, лениться я люблю. Но только тогда, когда на работу не надо, в доме прибрано, белье постирано, обед приготовлен. Тогда и с книжкой на диване можно поваляться или просто помечтать. Сразу в голове много интересных идей рождается, в том числе касающихся профессиональной деятельности. А вдруг это вовсе и не лень?
В «Толковом словаре русского языка» Дмитрий Николаевич Ушаков привел два значения слова «лень». Во-первых, это отсутствие желания работать, нелюбовь к труду. Во-вторых, не хочется, неохота.
Если брать во внимание первое значение, то с уверенностью могу сказать, что я не лентяйка, трудиться люблю. Если второе, скрываться не стану: порой не хочется заниматься тем или иным делом. Но даже в такие моменты не бываю в праздности. К слову, тот же Ушаков отмечал: праздный – пустой, порожний, ничем не занятый. Я же занята, просто не делаю того, чего в данный момент не хочется. Даже когда валяюсь на диване с книжкой, не лентяйничаю, а выполняю наказ Николая Заболоцкого, который поэт адресовал всем нам в стихотворении «Не позволяй душе лениться». Читая, я предоставляю пищу для размышления своему уму, то есть заставляю его трудиться. Отчасти этим же обусловлено и лежание мужчин на диване с пультом от телевизора: обогащают свой интеллект. Когда их тело лежит, то, как правило, и душа у них не лежит к занятиям, требующим вертикального положения и сугубо мужских навыков.
На мой взгляд, ленивых людей, этаких настоящих обломовых, вообще немного. Вспомните роман Ивана Гончарова: «Лежанье у Ильи Ильича не было ни необходимостью, как у больного или как у человека, который хочет спать, ни случайностью, как у того, кто устал, ни наслаждением, как у лентяя: это было его нормальным состоянием». Разве может человек со здоровой психикой днями напролет только лежать? Думаю, свалить его с ног под силу лишь депрессии, но это тема для отдельной дискуссии.
Среди женщин, мне кажется, и вовсе нет лентяек. Если они и не выполняют непосредственно своих профессиональных обязанностей, то вовсе не значит, что бездельничают. Вспомните Шурочку из популярного кинофильма Эльдара Рязанова «Служебный роман», которая, числясь в бухгалтерии, занималась всем чем угодно, кроме бухгалтерии. И разве ее можно назвать лентяйкой?
Работа работой, а домашние хлопоты? После тяжелого трудового дня у представительниц слабого пола наступает вторая смена, мужчины же вечером предпочитают обогащать свой интеллект.
Что касается известного высказывания, что лень – двигатель прогресса, то я с ним абсолютно не согласна. Практически все изобретения были придуманы, чтобы увеличить производительность труда. Судите сами: в одной американской газете работала корректором некая Бетти Несмит Гремит. Когда ей надоело в очередной раз отправлять на доработку статьи с тысячью исправлений, которые нужно было все время перепечатывать, она призадумалась, и результатом ее раздумий стал знаменитый канцелярский товар — корректор, известный всем офисным работникам, школьникам и студентам своей незаменимостью.
Еще один пример. Один химик-технолог по имени Виктор Миллз несказанно обрадовался, когда стал дедушкой. Однако быстро разочаровался, когда жена заставила его стирать за внуками пеленки. Вскоре Миллзу это наскучило, и он придумал одноразовые подгузники, за что родители по всему миру до сих пор его благодарят. Время, сэкономленное на стирке, теперь тратится на другие важные дела.
Как ни странно, люди постоянно ищут возможности делать работу качественнее, быстрее и в больших объемах, и благодаря изобретениям у них это получается.
Таким образом, не лень – двигатель прогресса, а однообразность, монотонность и нежелание тратить время зря. А ленивому человеку даже думать лень. «Мысль гуляла вольной птицей по лицу, порхала в глазах, садилась на полуотворенные губы, пряталась в складках лба, потом совсем пропадала, и тогда во всем лице теплился ровный свет беспечности. С лица беспечность переходила в позы всего тела, даже в складки шлафрока», – так Гончаров описывал Обломова. Ну разве такие люди могут двигать прогресс?
При использовании материалов vitvesti.by указание источника и размещение активной ссылки на публикацию обязательны
Лень двигатель прогресса.
Генератор задач. Часть 1 / Хабр
За время работы преподавателем математики в начальных классах, возникла необходимость часто придумывать однотипные задачи, чтобы набить руку. Вот тут лень и знания пришли на помощь!
Расскажу о своем опыте разработки приложения генератора задач для начальных классов.
Переливания
Задача состоит в том, что при помощи трех склянок отмерить определенное количество воды. При этом можно наливать воду из источника (наливать доверху сосуда, а не на глаз) и сливать в сток всю склянку. Основная механика задачи строиться на переливании воды из одного сосуда в другой, наливая доверху.
Весь фокус состоит в том, что если есть две склянки и их объём разной чётности (1 и 3, 2 и 5, 1 и 6 и так далее), то обладая третьим сосудом (складируя туда нужный объем воды), можно налить любой объем.
Потому создаем механику на основе OnMouseDown (при нажатии на склянку она подсвечивается, а дальше нажать на сток/исток, чтобы слить/набрать воды или на другую склянку, чтобы перелить туда воду). При этом нужно сделать так, чтобы емкости были объёмов разной четности.
Взвешивания
Так как задачи составляются для детей, то и персонажи должны быть им близки. Поэтому на весах вместе с гирьками находятся котики (маленький и большой).
Генерация довольно простая: на верхней левой чаше ставим большого котика и нескольких маленьких, на верхней правой гирю с их весом. На нижней левой ставим нескольких (или одного) маленьких котиков и на правую гирю с их весом.
Задача получилось очень простой, но подходящей для «первой встречи». Так что усложним задачу. На обеих левых чашах поставим по одному большому котику и нескольких (но не одинаковое количество для разных весов) маленьких. Справа, как и раньше, вес всех котов на левой чаше.
Коробки
На самом деле это
скрытая реклама
принцип Дирихле: нужно вытащить из коробки столько шариков, чтобы гарантированно попался хотя бы один шарик заданного цвета, если внутри некоторое (известное) шариков и известно, как распределен цвет между ними.
Генерация оказалась проще, чем сделать подходящую анимацию вытаскивания шариков:
Генерируем распределение цветов шариков
Красим шарики в ящике в соответствии с распределением цветов
Выбираем цвет искомого шарика и подсчитываем нужное количество
Дописал то, чего не было утром
Логические высказывания
Суть данной задачи в том, чтобы найти указанный предмет в коробках с надписями, при условии что только одна из них правильная.
Формулу для этой задачи подбирал вручную, потому меняются только предметы в коробках и то, что ищем. Но для того, чтобы это было сложнее заметить, коробки меняются местами (грубо говоря к каждой коробке заранее прикреплена своя формула, но место коробки не закреплено и может быть одно из трех). В данном случае примем, что персик, тыква и слива это s1,s2 и s3 соответственно. Тогда на первой коробке s1, на второй s2 или s1, а на третьей не s1.
Как можно заметить, правдивой может быть только надпись с не s1. На том и держится весь алгоритм.
Спички
Цель: переложить одну спичку, чтобы уравнение стало верным.
Это самая интересная и важная для меня задача. Когда то с другом мы составили таблицу «переходов спичек». Посмотрели, какие цифры можно получить из других цифр, убрав или добавив одну спичку
Алгоритм теперь не представляет больших проблем: создаем случайное равенство (a+b=c) до тех пор, пока в нем не будет пары чисел, которые можно изменить добавлением и удалением спички (по таблице замен). После на экран выводим изменённые числа, выложенные из спичек.
Числовой криптекс
Задача прокрутить колеса криптекса так, чтобы получилось верное равенство.
Источников вдохновения для этой задачи много, как и целей. Помимо того, что это возможность перебрать руками (дети такое любят), так еще это привлекательнее обычных равенств и задач на деление.
Механизм поворота достаточно прост: каждая плоскость колеса пронумерована и при повороте колеса меняется значение, выставленное этим колесом. Вроде головоломка одноразовая, но есть небольшая уловка: на одной позиции колеса стоит несколько вариантов колесиков, что увеличивает вариативность решения головоломки.
Статистика и применение
Не знаю, как по меркам хабра, но такое распространение только благодаря нахождению приложения в каталоге приложений (без рекламы, постиков в вк и прочего) говорит о том, что приложения такого рода интересны людям. Пусть они и уступают в графике и привлекательным персонажам мультфильмов в целом.
Ссылка на проект: Google Play GitHub
Как побороть лень с помощью этих 5 научно обоснованных лайфхаков
Побороть лень бывает непросто, ведь она присуща каждому из нас. Каждый может иногда лениться. Как только мы устаем или когда нам не хватает мотивации, и мы становимся ленивыми. Это стоит на пути целей в фитнесе, образовании и работе, и даже наших жизненных целей . Итак, как нам перестать лениться, чтобы мы могли достигать наших целей и выполнять важные задачи?
За ленью стоит некая наука, которую нам нужно понять, чтобы побороть ее. Когда мы знаем причину, намного легче преодолеть лень.
В исследовании с участием 40 добровольцев МРТ-сканирование предоставило изображения мозга при пиковой активности мозга, когда они решали, стоит ли прикладывать усилия ради вознаграждения. Когда люди решают что-то сделать, премоторная кора имеет тенденцию активироваться раньше, чем другие области мозга, контролирующие движение. У тех, кто был апатичен, премоторная кора активировала на 90 003 больше, чем у мотивированных 90 004.
Ученые считают, что это связано с тем, что мозговые связи у апатичных людей менее эффективны, чем у тех, кто мотивирован. Доктор Хусейн, исследователь неврологии из Оксфордского университета, объяснил, что «Если для планирования действия требуется больше усилий… Их мозг должен прилагать больше усилий».
Чтобы действительно получить мотивацию, вашему мозгу требуется гораздо больше усилий, чтобы мотивировать вас на настоящую работу. Это затрудняет начало работы, так как первое препятствие кажется слишком высоким.
Так можно ли победить лень?
Если ваш мозг должен работать усерднее, чтобы получить мотивацию, то есть несколько способов повысить активность мозга и мотивировать себя.
Таймеры
Таймеры — отличный способ повысить мотивацию за короткий промежуток времени. Установите себе короткий таймер, 10 или 20 минут, и договоритесь с собой, чтобы сделать как можно больше за это время. Заставив себя начать таким образом, вы, скорее всего, продолжите свой проект, потому что вы уже добились прогресса в начале. Даже если вы не добьетесь такого прогресса, как хотелось бы, вы, по крайней мере, что-то сделали. Иногда страх перед началом проекта может быть самой большой причиной лени, и мы в конечном итоге прокрастинируем.
Планы и цели
Составление плана и строгое его выполнение — еще один отличный способ добиться прогресса и преодолеть лень. Ставьте маленькие цели и разрабатывайте вокруг них план . Медленное и неуклонное продвижение избавляет от страха перед проектом, делая его меньше.
Если ваша задача не кажется такой уж большой, вам потребуется меньше умственных усилий, чтобы мотивировать себя начать проект. Как только вы увидите, что делаете успехи, вам будет гораздо легче продолжать работу над проектом, что сделает его более реалистичным.
Ешьте жиры
Жиры имеют очень плохую репутацию, и это совершенно несправедливо. Жиры необходимы для работы мозга, регуляции гормонов и многих других функций организма. Вам нужны правильные виды жиров в вашем теле, чтобы поддерживать его работу в лучшем виде и ваш мозг на пике производительности.
Если вашему мозгу требуется больше усилий, чтобы получить мотивацию, вам необходимо повысить уровень полезных жиров в организме. Жиры Омега-3 — это жиры, которые вам крайне необходимы для улучшения работы мозга . Вы можете найти омега-3 жиры в жирной рыбе, орехах, семенах и авокадо. Если вы хотите улучшить работу своего мозга, включите эти продукты в свой рацион, и я обещаю, вы почувствуете разницу.
Планируйте перерывы
Когда задача кажется слишком объемной, легко захотеть делать перерывы чаще, чем следовало бы. Это приводит к прокрастинации и лени. Лучший трюк — знать, когда у вас перерывы и сколько времени вам нужно, чтобы сконцентрироваться, чтобы их заработать.
Планируя четкие перерывы, вы точно знаете, когда у вас перерывы и что они у вас есть. Предполагается, что человек действительно может концентрироваться примерно 45 минут за раз , поэтому планируйте 15-минутный перерыв каждые 45 минут, чтобы получить максимальную отдачу от ваших периодов работы. Если у вас есть еще работа, вы можете увеличить время до часа, но убедитесь, что вы не перегружаете свой мозг.
Внимательность
За последние несколько лет популярность практики осознанности выросла, и ее преимущества невероятны. Исследования показали, что всего через 5 дней обучения осознанности были заметные улучшения в производительности и конечном продукте. Практика внимательности может быть лучшим инструментом для преодоления лени.
Вы можете практиковать лень несколькими способами. Некоторые используют медитацию, другие используют техники приверженности. Найдите то, что работает для вас, и практикуйте методы осознанности, чтобы повысить свою продуктивность.
Как побороть лень, если вы к ней от природы склонны? Это может казаться невозможным. Мы соскальзываем в ленивые привычки, из-за которых мы застреваем и не можем двигаться вперед. Однако, чтобы добиться прогресса в жизни, нам нужно преодолеть свою лень. Эти простые приемы могут помочь нам избавиться от лени и начать двигаться к своим целям.
Ссылки:
https://www.eurekalert.org/
https://www.livescience.com/
https://www.huffingtonpost.com/
https://www .unh.edu/
Автор
Последние сообщения
Франческа Форсайт, магистр права, магистр философии.
Соавтор Learning Mind
Франческа Форсайт — профессиональный писатель, получившая двойную степень магистра европейского права и философии права Лейденского университета. Она написала для нескольких веб-сайтов по целому ряду тем, таких как образ жизни, отношения, здоровье и фитнес, а также академические статьи в своих областях обучения.
Последние сообщения Франчески Форсайт, LL.M., M.Phil. (посмотреть все)
Метки: поведение, концентрация, цели, мотивация, прокрастинация, продуктивность, работа
Цветы для Элджернона Отчет о проделанной работе 17 Сводка и анализ
Сводка
Легко заводить друзей, если подпускаешь к себе пепуллафф. У меня будет много друзей, куда бы я ни пошел.
См. объяснение важных цитат
Чарли думает о самоубийстве, но решает, что должен продолжать писать свои отчеты ради науки. На сеансе терапии у Штрауса у Чарли возникает галлюцинация, в которой он, кажется, летит в центр своего собственного бессознательного, представленного красным пульсирующим цветком, а затем представляет, как его бьют о стены пещеры. Когда Берт проверяет Чарли на его способность решать лабиринты в лаборатории, Чарли испытывает трудности и расстраивается. Затем Чарли озадачен тестом Роршаха. Он говорит Берту, что больше не будет приходить в лабораторию.
Штраус пытается навестить Чарли в его квартире, но Чарли отказывается впустить его. Чарли берет свою копию Потерянный рай, и хотя он знает, что любил книгу всего несколько месяцев назад, теперь он не может понять Это. Он вспоминает то время, когда его мать, тщетно пытаясь научить его читать, настаивала на том, что Чарли не умственно отсталый, а просто ленив. Чарли разрывает копию « Потерянный рай » на части.
Алиса приезжает к Чарли. Она говорит, что хочет проводить с ним как можно больше времени, прежде чем последствия операции полностью исчезнут. Она держит его, и на этот раз он не чувствует прежней внутренней паники. Они впервые занимаются любовью, и это трансцендентный духовный опыт, в отличие от чисто физического секса Чарли с Фэй. Несмотря на их счастье, Чарли не может вынести мысли о том, что Алиса станет свидетельницей его спуска. Он говорит Алисе, что, вероятно, скоро попросит ее уйти, и берет с нее обещание, что, когда она уйдет, она никогда не вернется.
Чарли берет статью об эффекте Алджернона-Гордона и не может ее понять. Он больше не может вспомнить языки, которые выучил сам. Его двигательный контроль начинает ухудшаться, и он целыми днями смотрит телевизор. Алиса пытается помочь, убирая квартиру Чарли, но ее действия злят его, потому что он хочет, чтобы все осталось как есть, «чтобы напомнить мне о том, что я оставляю позади». Чарли также расстраивается из-за того, что Алиса пытается побудить его заниматься интеллектуальной деятельностью, которая его больше не интересует. Отрицание Элис состояния Чарли напоминает ему о его матери. Он просит Алису уйти, и она, опустошенная, уходит.
Чарли задается вопросом, сможет ли он остановить ухудшение состояния. Он знает, что не может удержаться от забвения вещей, но задается вопросом, может ли он все еще учиться и запоминать новые вещи, таким образом поддерживая устойчивый уровень интеллекта. Однако в его записи от 1 ноября пунктуация Чарли ошибочна, и вскоре он также теряет точность в грамматике и правописании. Он описывает вуайеристское наблюдение за купающейся женщиной в квартире напротив. Алиса приходит к Чарли, но он отказывается ее впускать.
Почти полностью вернувшись в исходное состояние, Чарли возвращается в пекарню Доннера и снова получает свою прежнюю работу. Он отказывается принимать деньги от Алисы и Штрауса. Когда новый сотрудник по имени Мейер Клаус придирается к Чарли и угрожает сломать ему руку, Джо, Фрэнк и Гимпи приходят ему на помощь. Они говорят ему, что он должен прийти к ним за помощью, если кто-нибудь причинит ему неприятности. Чарли благодарен своим друзьям.
Чарли забывает, что он больше не учится в классе Алисы в Центре для умственно отсталых взрослых, и появляется на одном из собраний. Когда Алиса видит, что Чарли полностью вернулся в свое первоначальное состояние, она в слезах убегает из комнаты. Чарли чувствует, что люди его жалеют, и решает жить в доме Уоррена. В своей последней заметке он говорит, что рад, что на короткое время стал умным и узнал о своей семье. У него смутные воспоминания о себе как о гении: «Он выглядит по-другому и ходит по-другому, но я не думаю, что это я, потому что я как будто вижу его из окна». Он пишет на прощание Алисе и доктору Штраусу и советует профессору Немуру, что у него будет больше друзей, если он не будет так расстраиваться, когда люди смеются над ним. Наконец, Чарли оставляет постскриптум с просьбой: «Пожалуйста, если у вас есть шанс, положите цветы на могилу Алджернона на заднем дворе».
Анализ
Точно так же, как Киз создает напряжение, пока мы ждем роста интеллектуальных способностей Чарли, здесь мы с тревогой наблюдаем за признаками регрессии Чарли. Борьба Чарли за сохранение своего интеллекта увеличивает это напряжение, поскольку мы задаемся вопросом, сможет ли он предотвратить свое падение, пытаясь научиться и заменить знания, которые он теряет. Мы сохраняем надежду, что Чарли сможет поддерживать средний уровень интеллекта. Киз разбивает эту надежду почти сразу же, поскольку плохая пунктуация в следующей записи демонстрирует худший интеллектуальный промах Чарли. Вскоре мы читаем прозу первоначального рассказчика отчетов, умственно отсталого Чарли. Резкое различие двух стилей письма усиливает представление о том, что есть два Чарли и что оригинал вернулся, чтобы остаться. Этот старый, медлительный Чарли сохранил в памяти частичку гениального Чарли. Образ Чарли, видящего свое старое «я» через метафорическое окно, перевернут: старый Чарли теперь смотрит на гения Чарли, точно так же, как гений Чарли ранее смотрел на старого Чарли, вглядывающегося в него.
Гений Чарли заканчивает роман на горько-сладкой ноте. Его роман с Алисой в последние дни его повышенного интеллекта является пиком его эмоционального развития. Преодолев ассоциацию секса со стыдом, Чарли, наконец, может видеть в Элис эмоционально равную. Больше не боясь женственности Алисы или ее сексуальных импульсов, и больше не чувствуя взгляда другого Чарли, он может воплотить в жизнь романтику, которая, как он чувствует, всегда существовала. Когда Чарли говорит, что любовь, которую он и Алиса испытывают, «больше, чем большинство людей находят за всю жизнь», мы знаем, что он достиг своей самой высокой цели — эмоционального удовлетворения.
Полнота интеллектуальной регрессии Чарли означает, что ничего не было достигнуто. Однако в романе Чарли вырос эмоционально, и этот рост останется с ним навсегда. Он должен благодарить Немюра и Штрауса за свое короткое время в качестве гения, но его эмоциональное удовлетворение было его собственным достижением. В конце Чарли пишет, что рад узнать о своей семье и чувствует себя «таким же человеком, как все». Мы видим, что, хотя его подробные воспоминания о детстве могут покинуть его, его чувство понимания и прощения по отношению к своей семье осталось.
Хотя в начале романа Чарли сердечен, его возвращение в это состояние не является простым регрессом. Он прошел через горечь и изоляцию, и теперь его теплота резонирует не с эмоциональной простотой, а со значительным опытом. Чарли уже не будет прежним: подобно Адаму и Еве — героям поэмы Джона Мильтона « Потерянный рай, » — произведения, которое любил гений Чарли, — Чарли слишком много увидел и узнал, чтобы вернуться в свое первоначальное состояние без изменений. Хотя он боялся и ненавидел Дом Уорренов на протяжении всего романа, он считает, что в конце будет доволен там.
Чарли всегда относился к своим отчетам как к образовательным или исследовательским, поэтому он использует постскриптум к Немуру, чтобы преподать урок. В предыдущем отчете Немур обвиняет Чарли в том, что он стал холодным, поскольку стал блестящим, и Чарли понимает, что Немур прав. Теперь Чарли пытается вернуть услугу, преподнося Немуру тот же урок, что и Немур преподал ему: что, если он откроет свое сердце, у него «будет больше друзей».
Материал опубликован в журнале «Арсенал Отечества» № 3(29) за 2017 г.
Александр Лосев
Быстрое развитие ракетно-космической техники в XX веке было обусловлено военно-стратегическими, политическими и, в определенной степени, идеологическими целями и интересами двух сверхдержав — СССР и США, а все государственные космические программы являлись продолжением их военных проектов, где главной задачей была необходимость обеспечить обороноспособность и стратегический паритет с вероятным противником. Стоимость создания техники и затраты на эксплуатацию тогда не имели принципиального значения. На создание ракет-носителей и космических аппаратов выделялись колоссальные ресурсы, а 108 минут полета Юрия Гагарина в 1961 году и телетрансляция Нила Армстронга и Базза Олдрина с поверхности Луны в 1969 году были не просто триумфами научно-технической мысли, они еще рассматривались как стратегические победы в битвах «Холодной войны».
Но после того как Советский Союз распался и выбыл из гонки за мировое лидерство, у его геополитических противников, прежде всего у США, исчезла необходимость реализовывать престижные, но крайне затратные космические проекты, чтобы доказывать всему миру превосходство западной экономической системы и идеологических концепций. В 90-х годах основные политические задачи прошлых лет утратили актуальность, блоковое противостояние сменилось глобализацией, в мире возобладал прагматизм, поэтому большинство космических программ было свернуто или отложено, от масштабных проектов прошлого осталась, как наследие, только МКС. К тому же западная демократия поставила все дорогостоящие государственные программы в зависимость от электоральных циклов. Поддержка избирателей, необходимая для получения или сохранения власти, заставляет политиков, парламенты и правительства склоняться к популизму и решать сиюминутные задачи, поэтому траты на исследования космоса сокращаются год от года. Большинство фундаментальных открытий было сделано еще в первой половине ХХ века, а в наши дни наука и технологии достигли определенных пределов, к тому же во всем мире снизилась популярность научных знаний, и ухудшилось качество преподавания математики, физики и других естественных наук. Это и стало причиной застоя, в том числе и в космической сфере, последних двух десятилетий. Но сейчас становится очевидным, что мир приближается к концу очередного технологического цикла, основанного на открытиях прошлого века. Поэтому любая держава, которая будет обладать принципиально новыми перспективными технологиями в момент смены глобального технологического уклада, автоматически обеспечит себе мировое лидерство как минимум на следующие пятьдесят лет.
Принципиальное устройство ЯРД с водородом в качестве рабочего тела
Это осознают и в Соединенных Штатах, где взят курс на возрождение американского величия во всех сферах деятельности, и в Китае, бросающем вызов американской гегемонии, и в Евросоюзе, который всеми силами пытается сохранить свой вес в глобальной экономике. Там существует промышленная политика и всерьез занимаются развитием собственного научно-технического и производственного потенциала, а космическая сфера может стать наилучшим полигоном для отработки новых технологий и для доказательства или опровержения научных гипотез, способных заложить основу для создания принципиально иной более совершенной техники будущего. И вполне естественно ожидать, что США будет первой страной, где возобновятся проекты исследования дальнего космоса с целью создания уникальных инновационных технологий как в области вооружений, транспорта и конструкционных материалов, так и в биомедицине и в сфере телекоммуникаций Правда, ни даже Соединенным Штатам, успех на пути создания революционных технологий не гарантирован. Есть высокий риск оказаться в тупике, совершенствуя ракетные двигатели полувековой давности на основе химического топлива, как это делает компания SpaceX Илона Маска, или, создавая системы жизнеобеспечения длительного перелета похожие на те, что уже реализованы на МКС. Может ли Россия, чья стагнация в космической сфере с каждым годом становится заметнее, совершить рывок в гонке за будущее технологическое лидерство, чтобы оставаться в клубе сверхдержав, а не в списке развивающихся стран? Да, безусловно, Россия может, и более того, заметный шаг вперед уже сделан в ядерной энергетике и в технологиях ядерных ракетных двигателей, несмотря на хроническое недофинансирование космической отрасли. Будущее космонавтики — это использование ядерной энергии. Чтобы понять, как связаны ядерные технологии и космос, необходимо рассмотреть основные принципы реактивного движения. Итак, основные типы современных космических двигателей созданы на принципах химической энергетики. Это твердотопливные ускорители и жидкостные ракетные двигатели, в их камерах сгорания компоненты топлива (горючее и окислитель) вступая в экзотермическую физико-химическую реакцию горения, формируют реактивную струю, ежесекундно выбрасывающую из сопла двигателя тонны вещества. Кинетическая энергия рабочего тела струи преобразуется в реактивную силу, достаточную для движения ракеты. Удельный импульс (отношение создаваемой тяги к массе используемого топлива) таких химических двигателей зависит от компонентов топлива, давления и температуры в камере сгорания, а также от молекулярной массы газообразной смеси, выбрасываемой через сопло двигателя. И чем выше температура вещества и давление внутри камеры сгорания, и чем ниже молекулярная масса газа, тем выше удельный импульс, а значит и эффективность двигателя. Удельный импульс — это количество движения, и его принято измерять в метрах в секунду, также как и скорость. В химических двигателях наибольший удельный импульс дают топливные смеси кислород-водород и фтор-водород (4500–4700 м/с), но самыми популярными (и удобными в эксплуатации) стали ракетные двигатели, работающие на керосине и кислороде, например двигатели «Союзов» и ракет «Falcon» Маска, а также двигатели на несимметричном диметилгидразине (НДМГ) с окислителем в виде смеси тетраоксида азота и азотной кислоты (советский и российский «Протон», французский «Ариан», американский «Титан»). Их эффективность в 1.5 раза ниже, чем у двигателей на водородном топливе, но и импульса в 3000 м/с и мощности вполне достаточно, для того, чтобы было экономически выгодно выводить тонны полезной нагрузки на околоземные орбиты. Но полеты к другим планетам требуют намного большего размера космических кораблей, чем все, что были созданы человечеством ранее, включая модульную МКС. В этих кораблях необходимо обеспечивать и длительное автономное существование экипажей, и определенный запас топлива и ресурс работы маршевых двигателей и двигателей для маневров и коррекции орбит, предусмотреть доставку космонавтов в специальном посадочном модуле на поверхность иной планеты, и возврат их на основной транспортный корабль, а затем и возвращение экспедиции на Землю. Накопленные инженерно-технические знания и химическая энергетика двигателей позволяют вернуться на Луну и достигнуть Марса, поэтому велика вероятность, что в следующем десятилетии человечество побывает на Красной планете. Если опираться только на имеющиеся космические технологии, то минимальная масса обитаемого модуля для пилотируемого полета к Марсу или к спутникам Юпитера и Сатурна составит примерно 90 тонн, что в 3 раза больше, чем лунные корабли начала 1970-х, а значит, ракеты-носители для их выведения на опорные орбиты для дальнейшего полета к Марсу будут намного превосходить «Сатурн-5» (стартовая масса 2965 тонн) лунного проекта «Аполлон» или советский носитель «Энергия» (стартовая масса 2400 тонн). Потребуется создать на орбите межпланетный комплекс массой до 500 тонн. Полет на межпланетном корабле с химическими ракетными двигателями потребует от 8 месяцев до 1 года времени только в одну сторону, потому что придется делать гравитационные маневры, используя для дополнительного разгона корабля силу притяжения планет, и колоссального запаса топлива. Но используя химическую энергию ракетных двигателей дальше орбиты Марса или Венеры человечество не улетит. Нужны другие скорости полета космических кораблей и иная более мощная энергетика движения.
Современный проект ядерного ракетного двигателя Princeton Satellite Systems
Для освоения дальнего космоса необходимо значительно повысить тяговооруженность и эффективность ракетного двигателя, а значит увеличить его удельный импульс и ресурс работы. А для этого необходимо внутри камеры двигателя нагреть газ или вещество рабочего тела с низкой атомной массой до температур, в несколько раз превосходящих температуру химического горения традиционных топливных смесей, и сделать это можно с помощью ядерной реакции. Если вместо обычной камеры сгорания внутрь ракетного двигателя поместить ядерный реактор, в активную зону которого будет подаваться вещество в жидком или газообразном виде, то оно, разогреваясь под большим давлением до нескольких тысяч градусов, начнет выбрасываться через канал сопла, создавая реактивную тягу. Удельный импульс такого ядерного реактивного двигателя будет в несколько раз больше, чем у обычного на химических компонентах, а значит многократно увеличится эффективность как самого двигателя, так и ракеты-носителя в целом. Окислитель для горения топлива при этом не потребуется, а в качестве вещества, создающего реактивную тягу, может быть использован легкий газ водород, мы же знаем, что чем меньше молекулярная масса газа, тем выше импульс, а это позволит намного уменьшить массу ракеты при лучших характеристиках мощности двигателя. Ядерный двигатель будет лучше обычного, поскольку в зоне реактора легкий газ может нагреваться до температур, превышающих 9 тысяч градусов Кельвина, и струя такого перегретого газа обеспечит намного больший удельный импульс, чем могут дать обычные химические двигатели. Но это в теории. Опасность даже не в том, что при старте ракеты-носителя с такой ядерной установкой может произойти радиоактивное загрязнение атмосферы и пространства вокруг пусковой площадки, основная проблема, что при высоких температурах может расплавиться сам двигатель вместе с космическим кораблем. Конструкторы и инженеры это понимают и уже несколько десятилетий пытаются найти подходящие решения. У ядерных ракетных двигателей (ЯРД) есть уже своя история создания и эксплуатации в космосе. Первые разработки ядерных двигателей начались в середине 1950-х годов, то есть еще до полета человека в космос, и практически одновременно и в СССР и в США, а сама идея использовать ядерные реакторы для нагрева рабочего вещества в ракетном двигателе родилась вместе с первыми ректорами в середине 40-х годов, то есть больше 70 лет назад. В нашей стране инициатором создания ЯРД стал ученый-теплофизик Виталий Михайлович Иевлев. В 1947 году он представил проект, который был поддержан С. П. Королевым, И. В. Курчатовым и М. В. Келдышем. Изначально планировалось использовать такие двигатели для крылатых ракет, а затем ставить и на баллистические ракеты. Разработкой занялись ведущие оборонные КБ Советского Союза, а также научно-исследовательские институты НИИТП, ЦИАМ, ИАЭ, ВНИИНМ. Советский ядерный двигатель РД-0410 был собран в середине 60-х воронежском «Конструкторском бюро химавтоматики», где создавалось большинство жидкостных ракетных двигателей для космической техники. В качестве рабочего тела в РД-0410 использовался водород, который в жидком виде проходил через «рубашку охлаждения», отводя лишнее тепло от стенок сопла и не давая ему расплавиться, а затем поступал в активную зону реактора, где нагревался до 3000К и выбрасывался через канал сопла, преобразуя, таким образом, тепловую энергию в кинетическую и создавая удельный импульс в 9100 м/с. В США проект ЯРД был запущен в 1952 году, а первый действующий двигатель был создан в 1966 году и получил название NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). В 60-х — 70-х годах Советский Союз и США старались не уступать друг другу. Правда и наш РД-0410, и американский NERVA были твердофазными ЯРД, (ядерное топливо на основе карбидов урана находилось в реакторе в твердом состоянии), и их рабочая температура была в пределах 2300–3100К. Чтобы увеличить температуру активной зоны без риска взрыва или расплавления стенок реактора, необходимо создать такие условия ядерной реакции, при которых топливо (уран) переходит в газообразное состояние или превращается в плазму и удерживается внутри реактора за счет сильного магнитного поля, не касаясь при этом стенок. А дальше водород, поступающий в активную зону реактора, «обтекает» находящийся в газовой фазе уран, и превращаясь в плазму, с очень высокой скоростью выбрасывается через канал сопла. Этот тип двигателя получил название газофазного ЯРД. Температуры газообразного уранового топлива в таких ядерных двигателях могут находиться в диапазоне от 10 тысяч до 20 тысяч градусов Кельвина, а удельный импульс достигать 50000 м/с, что в 11 раз выше, чем у самых эффективных химических ракетных двигателей. Создание и использование в космической технике газофазных ЯРД открытого и закрытого типов — это наиболее перспективное направление развития космических ракетных двигателей и именно то, что необходимо человечеству для освоения планет Солнечной системы и их спутников. Первые исследования по проекту газофазного ЯРД начались в СССР в 1957 году в НИИ тепловых процессов (НИЦ имени М. В. Келдыша), а само решение о разработке ядерных космических энергоустановок на основе газофазных ядерных реакторов было принято в 1963 году академиком В. П. Глушко (НПО Энергомаш), а затем утверждено постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР. Разработка газофазного ЯРД велась в Советском Союзе два десятилетия, но, к сожалению, так и не была завершена из-за недостаточного финансирования и необходимости дополнительных фундаментальных исследований в области термодинамики ядерного горючего и водородной плазмы, нейтронной физики и магнитной гидродинамики. Советские ученые-ядерщики и инженеры-конструкторы столкнулись с рядом проблем, таких как достижение критичности и обеспечение устойчивости работы газофазного ядерного реактора, снижение потерь расплавленного урана при выбросе водорода, разогретого до нескольких тысяч градусов, теплозащита сопла и генератора магнитного поля, накопление продуктов деления урана, выбор химически стойких конструкционных материалов и пр. А когда для советской программы «Марс-94» первого пилотируемого полета на Марс начала создаваться ракета-носитель «Энергия», проект ядерного двигателя был отложен на неопределенный срок. Советскому Союзу не хватило совсем немного времени, а главное политической воли и эффективности экономики, чтобы осуществить высадку наших космонавтов на планету Марс в 1994 году. Это было бы бесспорным достижением и доказательством нашего лидерства в высоких технологиях в течение следующих нескольких десятилетий. Но космос, как и многое другое, был предан последним руководством СССР. Историю уже не изменить, ушедших ученых и инженеров не вернуть, а утраченные знания не восстановить. Очень многое придется создавать заново. Но космическая ядерная энергетика не ограничивается только сферой твердо- и газофазных ЯРД. Для создания нагретого потока вещества в реактивном двигателе можно использовать электрическую энергию. Эту идею первым высказал Константин Эдуардович Циолковский еще в 1903 году в своей работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами». А первый электротермический ракетный двигатель в СССР был создан в 1930-х годах Валентином Петровичем Глушко — будущим академиком АН СССР и руководителем НПО «Энергия». Принципы работы электрические ракетных двигателей могут быть различными. Обычно их принято делить на четыре типа:
электротермические (нагревные или электродуговые). В них газ нагревается до температур 1000–5000К и выбрасывается из сопла точно также как и в ЯРД.
электростатические двигатели (коллоидные и ионные), в которых сначала происходит ионизация рабочего вещества, а затем положительные ионы (атомы, лишенные электронов) ускоряются в электростатическом поле и также выбрасываются через канал сопла, создавая реактивную тягу. К электростатическим относятся также и стационарные плазменные двигатели.
магнитоплазменные и магнитодинамические ракетные двигатели. Там газовая плазма ускоряется за счет силы Ампера в пересекающихся перпендикулярно магнитном и электрическом полях.
импульсные ракетные двигатели, в которых используется энергия газов, возникающих при испарении рабочего тела в электрическом разряде.
Плюсом этих электрических ракетных двигателей является низкий расход рабочего тела, КПД до 60% и высокая скорость потока частиц, что позволяет значительно сократить массу космического аппарата, но есть и минус — малая плотность тяги, а соответственно низкая мощность, а также дороговизна рабочего тела (инертные газы или пары щелочных металлов) для создания плазмы. Все перечисленные типы электродвигателей реализованы на практике и многократно использовались в космосе и на советских и на американских аппаратах начиная с середины 60-х годов, но из-за своей малой мощности применялись в основном в качестве двигателей коррекции орбит. С 1968 по 1988 годы в СССР была запущена целая серия спутников «Космос» с ядерными установками на борту. Типы реакторов носили названия: «Бук», «Топаз» и «Енисей». Реактор проекта «Енисей» обладал тепловой мощностью до 135 кВт и электрической мощностью порядка 5 кВт. Теплоносителем являлся натрий-калиевый расплав. Этот проект был закрыт в 1996 году. Для настоящего маршевого ракетного электродвигателя требуется очень мощный источник энергии. И лучшим источником энергии для таких космических двигателей является ядерный реактор. Ядерная энергетика — одна из высокотехнологичных отраслей, где наша страна сохраняет лидирующие позиции. И принципиально новый ракетный двигатель в России уже создается и этот проект близок к успешному завершению в 2018 году. Летные испытания намечена на 2020 год. И если газофазный ЯРД — это тема будущих десятилетий к которой предстоит вернуться после проведения фундаментальных исследований, то его сегодняшняя альтернатива — это ядерная энергодвигательная установка мегаваттного класса (ЯЭДУ), и она уже создается предприятиями Росатома и Роскосмоса с 2009 года. В создании ядерного энергодвигателя и транспортно-энергетического модуля принимают участие НПО «Красная звезда», которое на сегодняшний день является единственным в мире разработчиком и изготовителем космических ядерных энергетических установок, а также Исследовательский центр им. М. В. Келдыша, НИКИЭТ им. Н. А. Доллежаля, «НИИ НПО «Луч», «Курчатовский институт», ИРМ, ФЭИ, НИИАР и НПО Машиностроения. Ядерная энергодвигательная установка включает в себя высокотемпературный газоохлаждаемый ядерный реактор на быстрых нейтронах с системой турбомашинного преобразования тепловой энергии в электрическую, систему холодильников-излучателей для отвода избыточного тепла в космос, приборно-агрегатный отсек, блок маршевых плазменных или ионных электродвигателей и контейнер для размещения полезной нагрузки. В энергодвигательной установке ядерный реактор служит источником электроэнергии для работы электрических плазменных двигателей, при этом газовый теплоноситель реактора, проходящий через активную зону, попадает в турбину электрогенератора и компрессора и возвращается обратно в реактор по замкнутому контуру, а не выбрасывается в пространство как в ЯРД, что делает конструкцию более надежной и безопасной, а значит пригодной для пилотируемой космонавтики. Планируется, что ядерная энергодвигательная установка будет применяться для многоразового космического буксира для обеспечения доставки грузов при освоении Луны или создания многоцелевых орбитальных комплексов. Плюсом будет являться не только многоразовое использование элементов транспортной системы (чего пытается добиться Илон Маск в своих космических проектах SpaceX), но и возможность доставки в три раза большей массы грузов, чем на ракетах с химическими реактивными двигателями сопоставимой мощности за счет уменьшения стартовой массы транспортной системы. Особая конструкция установки делает ее безопасной для людей и окружающей среды на Земле. В 2014 году на ОАО «Машиностроительный завод» в г. Электросталь был собран первый тепловыделяющий элемент (твэл) штатной конструкции для этой ядерной электродвигательной установки, а в 2016 проведены испытания имитатора корзины активной зоны реактора. Сейчас (в 2017 году) ведутся работы по изготовлению элементов конструкции установки и тестирование узлов и агрегатов на макетах, а также автономные испытания систем турбомашинного преобразования энергии и прототипов энергоблоков. Завершение работ запланировано на конец следующего 2018 года, правда, с 2015 года начало накапливаться отставание от графика. Итак, как только эта установка будет создана, Россия станет первой в мире страной обладающей ядерными космическими технологиями, которые лягут в основу не только будущих проектов освоения Солнечной системы, но и земной и внеземной энергетики. Космические ядерные энергетические установки можно будет использовать для создания систем дистанционной передачи электроэнергии на Землю или на космические модули с помощью электромагнитного излучения. И это тоже станет передовой технологией будущего, где наша страна будет иметь лидирующие позиции. На основе разрабатываемых плазменных электродвигателей будут созданы мощные двигательные установки для дальних полетов человека в космос и в первую очередь для освоения Марса, достичь орбиты которого можно будет всего за 1,5 месяца, а не за год с лишним, как при использовании обычных химических реактивных двигателей. А будущее всегда начинается с революции в энергетике. И никак иначе. Энергетика первична и именно величина энергопотребления влияет на технический прогресс, на обороноспособность и на качество жизни людей.
Экспериментальный плазменный ракетный двигатель NASA
Советский астрофизик Николай Кардашёв еще в 1964 году предложил шкалу развития цивилизаций. Согласно этой шкале уровень технологического развития цивилизаций зависит от количества энергии, которое население планеты использует для своих нужд. Так цивилизация I типа использует все доступные ресурсы, имеющиеся на планете; цивилизация II типа — получает энергию своей звезды, в системе которой находится; а цивилизация III типа пользуется доступной энергией своей галактики. Человечество пока не доросло до цивилизации I типа по этой шкале. Мы используем лишь 0.16% всего объема потенциального энергетического запаса планеты Земля. А значит, и России и всему миру есть куда расти, и эти ядерные технологии откроют нашей стране дорогу не только в космос, но и будущее экономическое процветание. И, возможно, единственный вариант для России в научно-технической сфере — это совершить сейчас революционный прорыв в ядерных космических технологиях для того чтобы одним «прыжком» преодолеть многолетнее отставание от лидеров и оказаться сразу у истоков новой технологической революции в очередном цикле развития человеческой цивилизации. Такой уникальный шанс выпадает той или иной стране лишь один раз в несколько столетий. К сожалению, Россия, не уделявшая в последние 25 лет должного внимания фундаментальным наукам и качеству высшего и среднего образования, рискует навсегда упустить этот шанс, если программа окажется свернутой, а на смену нынешним ученым и инженерам не придет новое поколение исследователей. Геополитические и технологические вызовы, с которыми столкнется Россия уже через 10–12 лет, будут очень серьезными, сопоставимыми с угрозами середины ХХ века. Чтобы сохранить суверенитет и целостность России в будущем уже сейчас необходимо срочно начинать подготовку специалистов, способных на эти вызовы отвечать и создавать что-то принципиально новое. Есть лишь примерно 10 лет на то, чтобы превратить Россию в мировой интеллектуально-технологический центр, и без серьезного изменения качества образования это сделать невозможно. Для научно-технологического прорыва необходимо вернуть системе образования (и школьной и ВУЗовской) системность взглядов на картину мира, научную фундаментальность и мировоззренческую целостность. А что касается нынешнего застоя в космической отрасли, то это не страшно. Физические принципы, на которых основаны современные космические технологии будут еще долго востребованы сектором обычных спутниковых услуг. Вспомним, что человечество использовало парус на протяжении 5.5 тысяч лет, а эпоха пара длилась почти 200 лет, и лишь в ХХ веке мир начал стремительно меняться, потому что произошла очередная научно-техническая революция, запустившая волну инноваций и смену технологических укладов, что в итоге изменило и мировую экономику и политику. Главное, оказаться у истоков этих изменений.
6.4. Возможности ракетно-космической техники . Введение в философию ненасильственного развития
Шестидесятые годы были ознаменованы весьма оптимистическими прогнозами в области перспектив освоения планет Солнечной системы, в первую очередь, Луны и Марса.
Формально свою трудовую деятельность я начал в 1965 году с участия в экспертизе трех проектов пилотируемого 3-годичного полета на Марс. Насколько я помню, были представлены проекты ОКБ Сергея Павловича Королева, лаборатории двигателей АН СССР, которой в то время руководил, кажется, Доменик Доменикович Севрук, и проект ОКБ «Южное» Михаила Кузьмича Янгеля. Проекты Янгеля и Севрука основывались на машинном преобразовании ядерной энергии в электрическую. По массогабаритным характеристикам лидировал проект ОКБ Королева, поскольку он ориентировался на термоэмиссионное преобразование энергии. Аппарат, который должен был доставить на поверхность Марса двух космонавтов, по характеристикам был близок к американскому луннику. Во всех проектах предлагалось использовать электро-ядерные двигатели, поскольку применение химических двигателей было сопряжено с необходимостью создания на опорной орбите вблизи Земли сборки массой около 2000 тонн, что требовало примерно два года работы при использовании носителей класса Н-1 и двух стартов с периодом пуска раз в месяц. Все это приводило к совершенно немыслимым затратам и очень низкой надежности всего предприятия.
Возможность реализации проектов на основе электро-ядерных двигателей при соответствующих затратах в общем сомнения не вызывало. В Советском Союзе были созданы все элементы, необходимые для реализации подобных проектов. Об установках с термоэлектрическим преобразованием энергии (БЭС-5) мир узнал после падения спутников — разведчиков в районе Медвежьих озер в Канаде и около берегов Австралии. Термоэмиссионные установки типа «ТЭУ» были, насколько я знаю, бесплатно переданы США в период перестройки. Идею реализации Марсианской экспедиции США периодически реанимируют.
Принципиальным недостатком космических энергетических установок, во всяком случае, до времени моего ухода из ракетной отрасли, было то, что тепловыделяющие элементы активной зоны реактора изготавливались из двуокиси урана. Поэтому в случае потери управления аппаратом с такой установкой она не диспергировалась на микроскопические частицы в верхних слоях атмосферы, а падала на Землю в виде крупных фрагментов. По-хорошему, надо было делать активную зону из металлического урана. В этом случае была полная гарантия надежной аэродинамической ликвидации объекта в верхних слоях атмосферы. Однако, поскольку Минсредмаш имел большой опыт работы именно с двуокисью урана, то и в космосе применили тот же материал. Я был экспертом по бортовой ядерной энергетической установке со стороны ракетного министерства при первом пуске спутника-разведчика с установкой БЭС-5. В своем заключении я, естественно, отметил это обстоятельство. Со стороны Минсредмаша с экспертами работали зам. министра Игорь Дмитриевич Морохов и нач. главка Юрий Иванович Данилов. Было организовано сильнейшее давление на экспертов с целью снять это замечание, поскольку оно практически зачеркивало всю разработку. Большинство экспертов поддалось давлению. Я свое замечание оставил. После того, как было потеряно управление одного из спутников с ЯЭУ (1978 г.) и стало ясно, что он упадет неконтролируемым образом в неконтролируемом месте, в дело вмешалось КГБ. Многие пережили массу неприятных минут. Меня отпустили сразу. Напряжение было снято только тогда, когда спутник упал на севере Канады в районе Медвежьих озер, в совершенно безлюдном месте. К тому же он затонул в болоте. Американцы надавили на Канаду с целью сглаживания ее реакции, поскольку были сами заинтересованы в разработке подобных установок и, насколько я помню, они сами незадолго до этого потеряли спутник с изотопным нагревательным элементом над Африкой. После падения второго спутника у берегов Австралии, запуски с энергоустановкой БЭС-5 были заморожены. В последствии ЯЭУ использовались на разведывательных космических аппаратах серии «Космос». Американский опыт работы в космосе с ЯЭУ существенно меньше нашего. Поэтому практика работы в космосе с ЯЭУ по факту является весьма незначительной. Причина этого, на мой взгляд, связана с риском падения ЯЭУ на Землю в случае аварии с ракетой-носителем или с орбитальным объектом, оснащенным ЯЭУ.
В области электрических двигателей были также созданы работоспособные образцы, нашедшие широкое применение в космической технике. Безусловным лидером этих работ был Алексей Иванович Морозов, сотрудник Курчатовского института. Им была предложена и доведена до практического применения так называемая схема стационарного плазменного двигателя (СПД), раскупаемого сегодня за бесценок нарасхват всеми космическими державами.
Попытки реализации марсианской экспедиции даже в простейшем виде потребовали затрат на таком уровне, что самые богатые страны мира — США и СССР, за сорок лет так и не смогли принять решение об открытии финансирования, масштабы которого привели бы к цели. Возможность серьезного развертывания работ в современных условиях вообще исключена.
Программа, о которой я рассказал, предполагала реализовать только самый начальный этап исследований Марса. Но и она столкнулась с такими финансовыми трудностями, преодолеть которые оказалось не по силам самым мощным странам. Серьезное же освоение Марса могло начаться только в результате реализации проектов, инициатором которых был Виталий Михайлович Иевлев, о котором я говорил ранее. Им была предложена схема ядерного двигателя большой тяги со скоростью истечения рабочего тела, близкой к электрическим двигателям — так называемая схема с плазменным тепловыделяющим элементом («схема «В»). Надо отметить, что зависимость массы полезной нагрузки от скорости истечения рабочего тела определяется экспоненциальной функцией. Поэтому в случае создания такого двигателя полет на Марс был бы не намного сложнее перелета, например, на Американский континент. Без всяких ракетных ступеней, просто по самолетной схеме — взлетел, слетал, прилетел. Это явилось бы, безусловно, серьезным основанием для постановки вопроса об экспансии человечества за пределы земной атмосферы.
Однако работы не продвинулись далее поисковой стадии и создания модельных установок и захлебнулись в катастрофически нарастающих финансовых проблемах. Несмотря на то, что я работал в отделении В.М. Иевлева, я никогда не сотрудничал с ним непосредственно. Я, что называется, «спиной» чувствовал бесперспективность и, как мне казалось, бессмысленность этой работы. Я занимался исключительно своим делом. Мне представлялось крайне важным создать универсальные средства преодоления разворачивающейся тогда в США системы противоракетной обороны. В то время я не понимал всей важности работ, которые пытался реализовать Виталий Михайлович. Я не понимал грандиозной созидательной силы отрицательного результата, полученного им. Фактически он показал, что широкая экспансия человечества за пределы Земли невозможна. Это чисто советский результат. Развитие человечества не может быть продолжено по старым схемам беспредельной пространственной экспансии. Получение этого результата — фундаментальный вклад Советского Союза, России в развитие человеческой цивилизации. Это, в конце концов, будет понято.
В связи с тем, что человечество будет оставаться на Земле, и, следовательно, вынуждено будет переходить к адекватной социальной организации, крайне важно разобраться в перспективах силового противостояния стран интеллигентного и паразитического типов.
Россия представляет грозный атомный космический буксир
Россия представляет грозный атомный космический буксир
После нескольких лет молчания известный российский разработчик военных космических аппаратов неожиданно обнародовал первые фотографии массивного атомного космического корабля, собираемого на заводе компании в Санкт-Петербурге. Конструкторское бюро КБ «Арсенал», выступающее генеральным подрядчиком проекта, известно своими атомными спутниками советской эпохи, один из которых позорно потерпел крушение в арктическом регионе Канады в 1919 году.77.
Предыдущая глава: Российские ракеты-носители и космические буксиры
Космический буксир ТЕМ выходит на орбиту.
ПОДДЕРЖИТЕ ПРОЕКТ!
Что такое атомный космический буксир?
Серия фотографий и компьютерных изображений, которые появились в Интернете в 2020 году и были получены из КБ «Арсенал», показали очевидную последнюю версию и планируемую работу очень большого космического буксира, приводимого в движение электрическими двигателями и работающего от ядерного источника.
Проект, официально известный как Транспортно-энергетический модуль (ТЭМ), уже более десяти лет хорошо известен наблюдателям за российской космонавтикой.
Прослеживая свои корни до рассвета космической эры, концепция TEM пытается объединить ядерный реактор с электрическим ракетным двигателем. Электрические двигательные установки нагревают и ускоряют ионизированный газ для создания струи, создающей тягу, и поэтому их также называют ионными или плазменными двигателями. При измерении на единицу израсходованной массы топлива электрические двигатели более эффективны, чем традиционные жидкостные или твердотопливные ракеты, но их тяга в любой момент времени относительно мала, и для их работы требуется много электроэнергии. Из-за этого до недавнего времени практическое использование электрической тяги в космическом полете в основном ограничивалось системами корректировки орбиты на борту спутников или полетами в дальний космос, в которых космические корабли могли использовать преимущества малой тяги в течение очень длительных периодов времени.
Чтобы увеличить масштабы работы энергоемких электрических двигателей, инженеры давно рассматривали возможность замены тяжелых и громоздких солнечных панелей ядерными источниками энергии, которые могли бы обеспечивать достаточное количество электроэнергии в течение многих лет, если не десятилетий, и не зависели бы от солнечной радиации в удаленных и холодных условиях. области Солнечной системы, как показали планетарные миссии, такие как «Вояджер», «Кассини» и многие другие.
Однако разработка ядерных реакторов для космоса все же должна была происходить на Земле, где проблемы с экологией и безопасностью замедляли прогресс в этой области.
Тем не менее, к началу 21 века российские военные, по-видимому, возобновили интерес к большой мощности ядерных реакторов по обеспечению электроэнергией не только двигательных установок, но и другого оборудования на борту больших космических кораблей, такого как мощные радиолокационные антенны для целей наблюдения или противоракетной обороны. спутниковые лазеры, способные ослеплять датчики на борту космического корабля противника.
Имея большой портфель ядерных технологий и солидный бюджет, российское министерство обороны, по-видимому, стало основным спонсором первой постсоветской попытки построить ядерную энергетическую систему для космоса. Неудивительно, что работа над реактором была в значительной степени засекречена, но в 2020 году КБ «Арсенал» опубликовало фотографии, показывающие сборку полномасштабного корабля ТЭМ или его прототипа, а также анимацию его вывода на орбиту.
КБ «Арсенал» подробно описывает атомный космический буксир, возможное военное применение
В своей корпоративной брошюре КБ «Арсенал» сообщило, что в период с 2016 по 2018 год компания провела несколько предварительных исследований, NIR, и предварительных проектов, OKR, изучая атомный космический корабль мегаваттного класса. Программа включала разработку и испытания Конструкторско-Технических Макетов, КТМ, модуля ТЭМ и его компонентов, таких как Несущая секция, ОНФ, Блок систем обеспечения, БОС, Модуль двигательной установки, МДУ, Силовая установка. Единица, ЭБ. Эти элементы макета прошли функциональные испытания, сообщает КБ «Арсенал». Компания также опубликовала новые фотографии элементов космического корабля во время сборки и испытаний.
В 2018 и 2019 годах «Арсенал» провел исследование Yadro (Core), в ходе которого рассматривались военные и гражданские применения силового модуля мегаваттного класса, включая его предполагаемое использование в качестве противоспутникового оружия. Рассматриваемые потенциальные задачи, по определению «Арсенала», включали «дистанционное зондирование земной поверхности и воздушного пространства, электромагнитное воздействие на радиоэлектронные средства управления войсками, разведку, связь, навигацию, межорбитальные перевозки и доставку грузов». на окололунные орбиты». Предложения также включали использование модуля питания космических аппаратов-ретрансляторов данных в марсианской точке Лагранжа L1 для обеспечения связи между базой на поверхности Марса, орбитальными аппаратами Марса и Землей. Обсуждалась и доставка ядерных энергоустановок на марсианскую надводную базу.
Натурный макет ферменно-несущей секции ОНФ во время функциональных испытаний в КБ «Арсенал».
Космический буксир ТЕМ объяснил
Космический буксир ТЭМ в сложенном состоянии.
Сердцем буксира ТЕМ является ядерный реактор, вырабатывающий тепло. Затем тепло преобразуется в электроэнергию либо с помощью механической турбины, либо с помощью так называемого метода теплового излучения, в котором не используются какие-либо движущиеся части. Хотя термоэмиссионное преобразование менее эффективно, чем турбина, но более простое и привычное для российской промышленности, оно, по-видимому, используется на борту ТЭМ, представленного в 2020 году9.0003
Избыточная тепловая энергия, неизбежно образующаяся в процессе работы реактора, выбрасывается в космос с помощью системы радиаторов, которые также могут использовать множество различных технологий для работы в невесомости и за пределами атмосферы. Представленный автомобиль TEM, по-видимому, имел три основных и три дополнительных радиатора. Последние меньшие панели, вероятно, обслуживают традиционные потребности систем обслуживания на борту космического корабля, в то время как более крупные развертываемые и стационарные радиаторы, вероятно, предназначены исключительно для отвода тепла реактора. Анимация показала очень сложный трехэтапный процесс развертывания основного излучателя на борту модуля ТЕМ.
Однако на представленном автомобиле в панелях радиатора, по-видимому, использовалась теплоносящая охлаждающая жидкость, прокачиваемая через систему турбиной. Это менее прогрессивная технология, чем излучающая система с капиллярными тепловыми трубками, которая изначально планировалась для космического корабля и которую, как известно, Россия испытывает на борту космической станции «Мир» на рубеже XXI века.
Для защиты всех систем на борту космического корабля от вредных излучений реактор размещен за конусообразным экраном, образующим защищенную коническую «тень», свободную от опасных частиц. Чтобы еще больше увеличить безопасную зону, реактор прикреплен к четырехсекционной телескопической стреле из легкого композитного материала. Стрела разворачивается на полную длину после отделения корабля от ракеты-носителя на орбите.
Согласно имеющимся публикациям, ядерный реактор на корабле ТЕМ будет активирован только после выхода корабля на орбиту высотой 600 или 800 километров, что достаточно далеко от разреженной атмосферы, чтобы предотвратить естественный распад и возвращение заглохшего спутника. Тем временем все системы обслуживания космического буксира и его полезная нагрузка по-прежнему могли получать питание от пары солнечных батарей, развернутых по бокам двигательного модуля сразу после выхода на орбиту.
На фотографиях, опубликованных КБ «Арсенал» в 2020 году, но, вероятно, на них показан полномасштабный макет, собранный еще в 2018 году, показаны ключевые компоненты этой очень крупной машины, включая силовой модуль, стационарные и выдвижные радиаторы, а также выдвижную стрелу, которая будет нести реактор. Фото самого реактора не было, однако он был показан на сопроводительной анимации, датированной 2020 годом. Оказалось, что даже без полезной нагрузки российский ТЭМ будет 20- или 30-тонным аппаратом, для которого может потребоваться либо Ангара- Тяжелые ракеты 5М или Ангара-5В для выхода на начальную орбиту с космодрома Восточный. На одном изображении, созданном ГКНПЦ Хруничева примерно в 2016 году, изображена ракета «Ангара-5В» с разгонным блоком «Бриз» с ракетой ТЭМ.
(963)
Роскосмос представил атомный космический буксир
В рамках Московского авиационно-космического салона МАКС, который откроется 20 июля 2021 года на подмосковном аэродроме Жуковский, Роскосмос представил масштабную модель атомно-электрического космического буксира для комплекса «Зевс». Экспонат, как оказалось, включал первоначальную экспериментальную версию корабля, оснащенную ионными двигателями, и еще один увеличенный вариант с так называемыми роторными магнитно-плазменными двигателями.
Транспортные средства ТЕМ были показаны рядом с историческими космическими кораблями США-А с реакторами, которые были разработаны в советский период для наведения крылатых ракет на цели и, казалось, были показаны в одном масштабе с моделями Зевс, что дает общее представление об амбициях текущее усилие.
Известно, что боевой вариант космического буксира «Зевс» рассчитан на запуск на ракете «Ангара-5В», способной доставлять на низкую околоземную орбиту до 38 тонн полезного груза.
Во время военной выставки в России в августе 2021 года КБ «Арсенал» распространило листовку с логотипами компании и ее материнской государственной корпорации «Роскосмос», а также с дополнительными изображениями того, что было идентифицировано как орбитальный комплекс «Зевс». В сопроводительном тексте говорилось, что аппарат разрабатывается для запуска на 1000-километровую (круговую?) орбиту на ракете «Ангара-А5» с космодрома Восточный. Миссия космического буксира описывалась как доставка научного оборудования к Луне и планетам Солнечной системы.
Зевс добивается прогресса, упирается в бюджетную стену
Фотография, опубликованная в мае 2022 года, по всей видимости, показывает вакуумную установку для испытаний турбин в центре Келдыша.
В мае 2022 года глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин признал, что программе «Зевс» не хватало финансирования, видимо, отражая новые реалии после эскалации войны России против Украины 24 февраля. В то же время Рогозин опубликовал фотографии термовакуумной камеры в Центре ГНЦ Келдыша в Москве, построенном для отработки работы быстроходных турбин, преобразующих тепловую энергию в электрическую. Это критический механизм для атомного электрического космического буксира, поскольку он преобразует тепловую энергию, вырабатываемую ядерным реактором, в электричество, необходимое в огромных количествах для работы плазменных двигателей большой тяги.
Экспериментальный стенд на Келдыше работал в комплексе с теплогенерирующей установкой мощностью 2 МВт, моделирующей тепловые нагрузки, создаваемые реактором. По словам Рогозина, во время успешных испытаний опытной установки 13 мая температура рабочего тела на входе в турбину достигла 1200 кельвинов, а скорость вращения турбины достигла 34 тысяч оборотов в минуту. По словам Рогозина, последующие испытания направлены на раскрутку турбины до целевой скорости 60 000 оборотов в минуту или 1000 оборотов в секунду.
По данным центра Келдыша, на его многофункциональном стенде можно было разместить экспериментальные газовые турбины и их компоненты мощностью до 250 Киловатт. В центре имелась также криогенно-вакуумная испытательная установка для испытаний холловских и ионных двигателей мощностью до 35 киловатт.
Рогозин также описал совместную российско-белорусскую работу по разработке турбинных лопаток, способных работать при температурах 1500 Кельвинов и выше. Сообщается, что специалисты пробовали несколько материалов-кандидатов, от металлических сплавов до керамики и композитных материалов. Разработка новых лопаток с более высокой термостойкостью могла бы обеспечить более высокую температуру в турбине, что, в свою очередь, позволило бы уменьшить размеры и массу радиаторной системы для отвода избыточного тепла в космос на борту космического буксира.
Продолжение следует
6 вещей, которые вы должны знать о ядерных тепловых двигателях
Управление Атомная энергетика
10 декабря 2021 г.
НАСА хочет отправить астронавтов на Марс, и они могли бы сделать это с помощью ядерных ракетных двигателей.
Ядерные тепловые двигательные установки (NTP) не новы, но они могут значительно сократить время полета и нести большую полезную нагрузку, чем современные химические ракеты, что дает людям отличный шанс исследовать глубокий космос.
Вот 6 вещей, которые вы должны знать о ядерных тепловых двигателях.
Посмотрите анимацию выше, чтобы узнать о преимуществах ядерных тепловых двигателей.
Видео предоставлено Министерством энергетики
1. Системы NTP питаются от ядерного деления
Системы NTP работают, прокачивая жидкое топливо, скорее всего водород, через активную зону реактора. Атомы урана распадаются внутри ядра и выделяют тепло в результате деления. Этот физический процесс нагревает топливо и превращает его в газ, который расширяется через сопло для создания тяги.
2. Системы НТП более эффективны, чем химические ракеты
Ракеты НТП обладают большей энергоемкостью, чем химические ракеты, и в два раза эффективнее.
Инженеры измеряют эту производительность как удельный импульс, который представляет собой величину тяги, которую можно получить от определенного количества топлива. Удельный импульс химической ракеты, сжигающей жидкий водород и жидкий кислород, составляет 450 секунд, что ровно вдвое меньше, чем у начальной мишени для ядерных ракет (900 секунд).
Это связано с тем, что более легкие газы легче разогнать. Когда химические ракеты сжигаются, они производят водяной пар, гораздо более тяжелый побочный продукт, чем водород, который используется в системе NTP. Это приводит к большей эффективности и позволяет ракете лететь дальше на меньшем количестве топлива.
3. Системы NTP не будут использоваться при запуске
Системы NTP не будут использоваться на Земле. Вместо этого они будут запущены в космос химическими ракетами до того, как их запустят. Системы NTP не предназначены для создания тяги, необходимой для отрыва от поверхности Земли.
4. Системы NTP обеспечивают большую гибкость
Системы NTP обеспечивают большую гибкость для полетов в дальний космос. Они могут сократить время полета до Марса на 25% и, что более важно, ограничить воздействие космической радиации на летный экипаж. Они также могут обеспечить более широкие окна запуска, которые не зависят от выравнивания орбиты, и позволяют астронавтам прерывать миссии и при необходимости возвращаться на Землю.
Загрузите нашу инфографику по ядерным тепловым двигателям.
5. Системы NTP были разработаны при поддержке DOE
NTP не нова. Он был изучен НАСА и Комиссией по атомной энергии (ныне Министерство энергетики США) в 1960-х годах в рамках программы «Ядерный двигатель для ракетных транспортных средств». За это время ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории помогли успешно построить и испытать ряд ядерных ракет, на которых сегодня основаны нынешние конструкции NTP.
Хотя программа завершилась в 1972 году, продолжались исследования по улучшению базовой конструкции, материалов и топлива, используемых для систем NTP.
НАСА и Министерство энергетики в настоящее время работают с промышленностью над разработкой обновленных конструкций ядерных тепловых двигательных реакторов. Три отраслевые команды выиграли конкурс проектов в 2021 году и в настоящее время продолжают разработку проектов, которые будут представлены для оценки осенью 2022 года.
6. Системы NTP сосредоточены на использовании низкообогащенного урана испытание, разработка и оценка возможности использования нового топлива, требующего меньшего обогащения урана, для систем НТП. Это топливо может быть изготовлено с использованием новых передовых технологий производства и потенциально может помочь снизить связанные с безопасностью затраты, связанные с использованием высокообогащенного топлива.
Национальная лаборатория Айдахо в настоящее время помогает НАСА разрабатывать и тестировать топливные композиты на своей установке для испытаний переходных реакторов (TREAT), чтобы изучить, как они работают при суровых температурах, необходимых для ядерных тепловых двигателей. Первоначальные испытания показали, что ядерное топливо, разрабатываемое НАСА и Министерством энергетики, способно выдерживать повышение температуры до рабочих температур ядерных тепловых двигателей без значительных повреждений.
Узнайте больше о работе НАСА по ядерным тепловым двигателям и узнайте о роли Министерства энергетики в освоении космоса.
как электродвигатели могут изменить российскую авиацию — РТ на русском
Российские учёные разработали прототип электрического авиационного двигателя. Об этом заявил глава Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) Михаил Гордин. Мощность мотора составляет 60 кВт, что позволяет оснащать им двухместные самолёты. Как полагают отечественные инженеры, совершенствование агрегатов на электрической тяге позволит сделать авиаперевозки более экономичными и экологичными. Эксперты уверены, что за подобными воздушными судами — будущее мировой авиационной индустрии.
Генеральный директор Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) Михаил Гордин сообщил о разработке прототипа электрического авиационного двигателя. По его словам, в перспективе данный образец может быть установлен на небольшие по размерам летательные аппараты.
«Эта научно-исследовательская работа («Перспективные гибридные силовые установки». — RT) заточена под объекты меньшего размера. В прошлом году мы сделали электродвигатель на 60 кВт (80 л. с.)… Этот мотор является прототипом электрического авиационного двигателя», — заявил в интервью РИА Новости Гордин.
Также по теме
«Не уступали западным образцам»: как создавались первые отечественные радары для нужд боевой авиации
19 апреля 1945 года на вооружение авиации ВМФ Советского Союза была принята авиационная бортовая радиолокационная станция (БРЛС)…
Как рассказал топ-менеджер, для проведения лётных испытаний новый силовой агрегат планируется установить на лёгкий двухместный отечественный самолёт «Сигма-4». В прошлом году реализовать эту идею не удалось из-за проблем с системой управления двигателем. Однако, как пообещал Гордин, неудачный опыт будет учтён и машина поднимется в воздух на электромоторе в течение этого года.
Авиационный электродвигатель мощностью 60 кВт был представлен широкой публике в августе 2019 года на Международном авиакосмическом салоне (МАКС) в Жуковском. В первый день работы выставки демонстрационный образец осмотрели президент РФ Владимир Путин и его турецкий коллега Реджеп Тайип Эрдоган.
Как рассказывал Гордин, электродвигатель разрабатывается на основе водородных топливных элементов. Масса силового агрегата составляет всего 20 кг. Изделие предназначено преимущественно для оснащения двухместных самолётов. В проекте, помимо ЦИАМ, участвует Институт проблем химической физики РАН.
«Прорывные технологии»
В рамках решения Военно-промышленной комиссии от 17 июля 2018 года в России реализуется концепция, предполагающая широкое внедрение в авиационную отрасль систем электродвижения. Одним из ведущих отечественных институтов в этой сфере является ЦИАМ.
По словам Гордина, в планы предприятия входит создание авиационных двигателей-демонстраторов, «на которых будут исследованы прорывные технологии». В частности, речь идёт об использовании высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), позволяющих уменьшить массогабаритные параметры силовых установок и повысить их КПД до 99%.
По информации ЦИАМ, электрические моторы обладают рядом преимуществ перед агрегатами внутреннего сгорания. Например, они более экологичные и менее шумные. Эти качества позволяют электродвигателям соответствовать самым жёстким международным стандартам, которые определяет Международная организация гражданской авиации (ICAO).
«Внедрение электрических силовых агрегатов позволит сократить эмиссию вредных веществ. Также они относительно просты в производстве и эксплуатации по сравнению с двигателями внутреннего сгорания», — отметил в беседе с RT заслуженный лётчик РФ Владимир Попов.
Кроме того, как считают российские инженеры, прогресс в совершенствовании электрических моторов закладывает фундамент для проектирования летательных аппаратов с новыми характеристиками. При этом учёные признают, что для воплощения в реальность амбициозных инновационных идей потребуется не одно десятилетие.
Выступая на VI Открытой всероссийской конференции по аэроакустике, начальник отдела перспектив развития воздушно-реактивных двигателей ЦИАМ Анатолий Полев констатировал, что «разработка новых конкурентоспособных двигателей — затратный и длительный процесс».
Также по теме
Защита на высоте: как Россия совершенствует костюмы для военных лётчиков
В России разрабатывается новый защитный костюм для пилотов Воздушно-космических сил. Об этом рассказал начальник…
Как пояснил учёный, период создания новых технологий в авиадвигателестроении составляет 10—16 лет, на их освоение и внедрение в летательные аппараты уходит примерно столько же времени. Тем не менее отечественные инженеры рассчитывают достичь определённых практических результатов уже в ближайшее время.
Так, в рамках научно-исследовательской работы «Электролёт СУ-2020» (осуществляется по заказу Минпромторга) в Сибирском научно-исследовательском институте авиации им. С.А. Чаплыгина создаётся летающая лаборатория на базе самолёта Як-40.
На этой машине будет испытываться экспериментальная гибридная силовая установка (ГСУ). Лётные испытания этого образца запланированы на 2022 год.
В носовой части самолёта инженеры установят электродвигатель, использующий эффект высокотемпературной сверхпроводимости. Он призван обеспечить более высокие показатели удельной мощности и КПД компонентов гибридного агрегата по сравнению с традиционными аналогами. В салоне летающей лаборатории будут размещены аккумуляторы и блоки системы управления.
Мощность гибридного двигателя составляет 500 кВт (679 л. с.): 400 кВт производят генераторы, 100 кВт — аккумуляторы. Масса двигателя — 95 кг, диаметр — 0,45 м, длина — 0,4 м. В перспективе подобной силовой установкой можно будет оснащать самолёты вместимостью до 20 пассажиров.
«Создание гибридных силовых установок — одно из ведущих направлений развития авиационной техники, которое может существенно повлиять на облик летательных аппаратов будущего. На исследования и разработку ГСУ направлены усилия практически всех ведущих авиационных научных и промышленных центров мира. В перспективе ГСУ позволят существенно сократить удельный расход топлива и вредные выбросы», — говорится в материалах ЦИАМ.
«Выигрыш может оказаться большим»
В интервью RT на полях МАКС-2019 начальник отдела электрических силовых установок ЦИАМ Антон Варюхин заявил, что «выигрыш от гибридизации может оказаться большим». Впрочем, от отметил, что существенный положительный эффект для авиационной отрасли станет заметен только с появлением изделий мощностью в несколько мегаватт (МВт) и более. Тем не менее, как полагает инженер, на некоторые типы воздушных судов уже сейчас можно устанавливать гибридные и электрические двигатели.
«Прежде всего это лёгкие учебные самолёты. В будущем электродвигателем может быть оснащён, например, Ил-114-300, производство которого сейчас разворачивается. Для этого как раз необходимо достичь мощности в 2 МВт», — сказал Варюхин.
Владимир Попов также считает вопрос мощности ключевой преградой для распространения авиационных двигателей, работающих полностью или частично на электрической энергии. Однако, по прогнозу эксперта, в ближайшие годы отечественным специалистам удастся разработать аккумуляторы, которые позволят выпускать летательные аппараты на ГСУ и электромоторах.
«Конечно, необходим хороший источник питания, то естьмощные аккумуляторы. Они должны длительное время отдавать свою энергию двигателям — это сложная, но решаемая задача. На мой взгляд, на первом этапе электрические двигатели будут устанавливаться на самолётах и вертолётах лёгкого класса. Затем наверняка наступит очередь более габаритных машин», — рассуждает Попов.
В комментарии RT исполнительный директор агентства «Авиапорт» Олег Пантелеев заявил, что уже сегодня уровень развития российской и зарубежной авиаотрасли позволяет производить самолёты с ГСУ вместимостью свыше десяти пассажиров. Дальность полёта зависит от ёмкости аккумуляторов и относительно невелика — не более 1 тыс. км.
Также по теме
«Новая парадигма развития»: как цифровые двойники изменят авиационную отрасль России
В 2024 году в России планируется завершить научно-исследовательские работы по внедрению технологии цифровых двойников авиационных…
«То направление, по которому идут российские учёные и инженеры, имеет хорошие перспективы. Я имею в виду использование эффекта высокотемпературной сверхпроводимости, значительно повышающего КПД электрического двигателя и дальность полёта при сохранении прежних показателей ёмкости аккумуляторных батарей», — утверждает Пантелеев.
Как рассказал аналитик, помимо небольших самолётов, сейчас на электрической тяге могут подниматься в воздух лёгкие вертолёты и БПЛА различного типа. Однако Пантелеев подчеркнул, что на сегодняшний день не приходится говорить о востребованности таких летательных аппаратов в коммерческих перевозках из-за их слабых технических характеристик и высокой стоимости производства.
«До коммерческих образцов пока далековато. Необходимо решить самые разные проблемы, например найти эффективный способ охлаждения электромоторов, которые при работе на максимальных режимах выделяют большое количество тепловой энергии. Тем не менее процесс идёт в правильном направлении. Это видно по российскому проекту ГСУ мощностью 500 кВт. Если он будет реализован, то появится база, необходимая для создания новых транспортных и пассажирских самолётов», — резюмировал Пантелеев.
Авиация
Беспилотники
Вертолёт
Высокие технологии
Двигатели
Наука
Новые технологии
Предприятие
Промышленность
Россия
Самолет
Инновации
Финансы
Экономика
Как летает ЯК-40ЛЛ со сверхпроводящим электродвигателем
Это стало мировой премьерой: первый российский «электросамолет» — летающая лаборатория Як-40ЛЛ с демонстратором технологий гибридной силовой установки (ГСУ) совершил полет на МАКС-2021. Летающая лаборатория отлетала отлично, сообщили «РГ» разработчики самолета.
Эксперты отмечают четкую слаженность совместной работы систем самолета и ГСУ, в состав которой входит первый в мире сверхпроводящий электрический авиадвигатель. Он дополняет два турбореактивных двигателя самолета. Применение технологий высокотемпературной сверхпроводимости в перспективе позволит существенно снизить массу и габариты электрических машин и повысить КПД. Для авиации это критически важно: полет — всегда борьба с весом. И здесь мы опережаем мир на 2-3 года, потому что подобный подход еще никто не демонстрировал и такие технологии не показывал.
Сверхпроводящий электродвигатель мощностью 500 кВт, вращающий воздушный винт, расположен в носовой части Як-40ЛЛ. Там же находится и система криогенного охлаждения на жидком азоте. Питание электродвигателя осуществляется от электрического генератора, вращаемого турбовальным газотурбинным двигателем, он установлен в хвостовой части, и блока аккумуляторных батарей. Взлетаешь на электромоторе, там, где можно, запускаешь газотурбинный двигатель, на разрешенной высоте подзаряжаешь аккумулятор, продолжаешь полет опять на электричестве и садишься на винтах.
До начала летных испытаний уникальный мотор и его элементы прошли стендовые испытания в ЦИАМ. Затем ГСУ была установлена на самолет Як-40, на базе которого в СибНИА создали летающую лабораторию. После подтверждения устойчивой совместной работы электродвигателя и всех систем самолета в ходе комплекса наземных испытаний Як-40ЛЛ перешел на этап летных испытаний.
По словам ученых, они надеются к 2026-2027 году получить полностью весь набор технологий, который позволит создать к 2030 году региональный самолет на такой гибридной схеме. Но намерены идти еще дальше, а именно использовать в двигателе в качестве хладагента не азот, а сжиженный водород, который будет и топливом. Он фактически вообще не дает никаких выбросов. Это будет еще более сложная схема — для больших самолетов, для дальней авиации. Однако это уже перспектива 2035 года и дальше.
ГСУ «электролета» разработана Центральным институтом авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») в широкой кооперации отечественных предприятий. Так, инновационный электродвигатель создан компанией «СуперОкс» по заказу Фонда перспективных исследований. В числе участников работы — ФГУП «СибНИА им. С.А. Чаплыгина» (СибНИА, также входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»), Уфимский государственный авиационный технический университет, Московский физико-технический институт, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет). Заказчиком научно-исследовательской работы «Электролет СУ-2020» выступает министерство промышленности и торговли Российской Федерации.
— На МАКС-2019 мы представляли модель этой летающей лаборатории и отдельные элементы силовой установки. А на МАКС-2021 она уже взлетела в небо. За эти два года ЦИАМ и наши партнеры по проекту получили ценный практический опыт по разработке гибридных силовых установок и применению сверхпроводимости в электродвигателях. Наработанный опыт мы уже применяем в других проектах, в том числе с использованием водорода в качестве топлива, — заявил генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин.
— Мы создаем сверхпроводниковые материалы и технологии, которые нужны для создания эффективных электрических летательных аппаратов. В ходе МАКС мы вместе с нашими коллегами наглядно продемонстрировали очень важный шаг на этом пути — летающая лаборатория со сверхпроводниковым электродвигателем совершила первый демонстрационный полет. Cверхпроводники в перспективе в сочетании с водородным топливом открывают реальный путь для создания эффективной и экологичной авиации, — уверен председатель совета директоров «СуперОкс» Андрей Вавилов.
— В летных испытаниях самой сложной задачей было определить влияние на работу маршевых двигателей обдувки винта электрического мотора в полете и особенности при его отказе, что удалось проверить при выполнении подлетов, а также определение особенности продольной устойчивости самолета при возникающих перебалансировках. Все оказалось в допустимых пределах, — говорит генеральный директор СибНИА, заслуженный летчик-испытатель РФ Владимир Барсук.
Исследованием малошумных и экологичных ГСУ, прежде всего для перспективных серийных самолетов малой и региональной авиации, занимаются все разработчики авиационной техники мира. Их преимущество состоит в возможности, с одной стороны, получить выгоду от энергоэффективных, экологически чистых электрических технологий, с другой — сохранить приемлемую весовую эффективность за счет оптимизации конструкции и режимов работы газотурбинных или поршневых авиационных двигателей.
— Технологии, которые мы применяем в нашем «электролете» — это прорыв для мирового авиастроения. Пока мы испытываем инновационные электрические двигатели на летающей лаборатории, но примерно к 2030 году НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» рассчитывает представить уже целый ряд летательных аппаратов с принципиально иными экономическими и экологическими показателями, в том числе по шумности и выбросам. Этот технологический рывок невозможно было бы совершить без активной заинтересованности и финансирования Минпромторгом России и Фондом перспективных исследований, — резюмирует генеральный директор НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского» Андрей Дутов.
магникс
магникс
magniX лидирует в электрификации авиации
Электрификация небес
Наши проверенные в полете электрические силовые установки открывают новую электрическую эру в авиации.
Аккумулятор Электрический УЧИТЬ БОЛЬШЕ
Электрический аккумулятор
Новое поколение региональной авиации уже здесь. В сентябре 2022 года полностью электрический самолет Eviation Alice успешно завершил свой первый испытательный полет, оснащенный двумя электрическими силовыми установками MagniX magni650. Alice — первый в мире полностью электрический пригородный самолет (9 мест плюс 2 члена экипажа) — продукт «чистого листа», построенный с нуля вокруг электрического двигателя.
Гибридный электрический УЧИТЬ БОЛЬШЕ
Гибридный электрический
Компания magniX сотрудничает с бразильской компанией Desaer, чтобы обеспечить двигатель для гибридного электрического регионального самолета. MagniX также разрабатывает гибридную электрическую систему для Cessna Caravan в сотрудничестве с SurfAir. Электрические силовые установки MagniX будут приводиться в движение самолетом Faradair BEHA, гибридным электрическим самолетом с чистым листом, спроектированным как 18-местный пассажирский и грузовой самолет.
Водород Электрик УЧИТЬ БОЛЬШЕ
Гидроген Электрик
Наша электрическая силовая установка MagniX идеально работает с водородными топливными элементами для питания более крупных самолетов вместимостью более 40 человек. Мы гордимся тем, что являемся поставщиком универсального водородного двигателя для DHC8-Q300, который в настоящее время переоборудуется в крупнейший в мире водородно-электрический самолет.
Воплощение в реальность: мы обещаем, мы делаем
Электрические силовые установки MagniX уже приводят в движение самолеты в полете
MagniX обеспечивает полностью электрический самолет Alice от Eviation для первого исторического полета 27 сентября 2022 г.
Eviation Alice успешно завершил свой первый полет, отметив историческую веху в авиации — первый в мире полностью электрический пригородный самолет с «чистым листом», построенный с нуля на основе электрической силовой установки. Alice приводится в движение двумя электрическими двигательными установками MagniX magni650 (EPU), которые являются единственными испытанными в полете электрическими двигательными установками такого масштаба.
magniX запускает свой первый полностью электрический вертолет 7 июня 2022 г.
Компания magniX успешно привела в действие полностью электрический полет модифицированного вертолета Robinson R44. Аккумуляторно-электрическая модернизация была спонсирована United Therapeutics — биотехнологической компанией, целью которой было разработать парк вертолетов с нулевым уровнем выбросов для доставки жизненно важных трансплантационных органов в больницы.
Модифицированный Cessna — самый большой электрический самолет, совершивший полет 28 мая 2020 г.
Cessna Grand Caravan 208B, оснащенный двигателем MagniX 750HP magni500 EPU, стал самым большим в мире полностью электрическим коммерческим самолетом, который поднялся в небо над Мозес-Лейк, штат Вашингтон.
Компания magniX претендует на звание первого электролетательного аппарата 10 декабря 2019 г.
Гидросамолет DHC-2 Beaver компании Harbour Air, модернизированный ЭПУ magniX magni500 мощностью 750 л.с., совершил первый в мире полет в качестве полностью электрического коммерческого самолета в Ванкувере, Канада.
НАСА выбирает MagniX для быстрого развития электрифицированных авиационных двигателей Иллюстрация НАСА: усовершенствованный дозвуковой самолет с электрифицированной силовой установкой (Источник: НАСА) ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ
Последние новости
Ваш браузер не поддерживает видео тег.
Наша история | magniX
Наша история | магникс
Наступил век электрической авиации
И magniX лидирует в каждой категории
Наша миссия
Разрабатывать ведущие в отрасли технологии с помощью стратегических инноваций, блестящего проектирования и культуры, которая ценит безопасность, производительность и удовлетворенность клиентов.
Наша миссия
Разрабатывать передовые технологии с помощью стратегических инноваций, блестящего проектирования и культуры, которая ценит безопасность, производительность и удовлетворенность клиентов
magniX лидирует в мире электроавиации
История говорит нам, что достижения в области двигателей приводят к революциям в авиации. После поршневого двигателя и реактивного двигателя электродвигатель обещает открыть новую эру полета. При значительном снижении эксплуатационных расходов электрические самолеты изменят экономику путешествий, а также сократят выбросы углерода. Теперь, когда силовая установка MagniX демонстрирует доказанную способность приводить в действие целый ряд различных самолетов, мы предлагаем взглянуть на то, как начинается электрическая эра. Мы изучаем все области применения электрических технологий в авиационной отрасли, стремясь ускорить переход мира к полетам на электричестве.
Наше путешествие
MagniX построен на краеугольных камнях людей, страсти и возможностей. Наша история началась на Золотом побережье Австралии в 2005 году, когда бережливый стартап сосредоточился на двигателях с постоянными магнитами и сверхпроводящих технологиях, разработав новаторскую электрическую двигательную установку. В 2017 году мы подошли к переломному моменту. Как технологическое открытие может быть преобразовано в продукт, который окажет масштабное влияние на клиентов, устойчиво и доступно объединяя сообщества? Это был поворотный момент, когда мы переименовали компанию в magniX, и наша миссия превратилась в руководство разработкой двигателей для эпохи электрической авиации.
Джордж Ватт, родившийся в Новой Зеландии Ученый Родса, инженер и летчик-испытатель руководил британской программой разработки реактивного двигателя во время Второй мировой войны в сотрудничестве с Фрэнком Уиттлом. Британское правительство попросило Уатта поделиться технологиями британских реактивных двигателей с Соединенными Штатами. США попросили Уатта показать General Electric, как применять технологию, которая легла в основу первого реактивного двигателя GE. Ватт был награжден Крестом ВВС Великобритании и орденом Почетного легиона США. После Второй мировой войны капитан группы Ватт стал директором Rolls Royce, возглавив инженерную группу компании, базирующуюся в Дерби, Англия.
2005
Тони Гуина, инженер хорватского происхождения, основывает компанию Guina Energy в Голд-Косте, Австралия. В 1967 году, будучи подростком, Тони был вдохновлен посещением авиастроительной установки Rolls Royce в Дерби, Англия, во главе с капитаном группы Джорджем Ваттом. И Тони Гуина, и Джордж Ватт являются дядями основателя Clermont Group Ричарда Чендлера. Clermont Group является материнской компанией magniX. Guina Energy расширяет свои возможности в области НИОКР в 2009 г.с инвестициями от Clermont Group. Исследования сосредоточены на передовых двигателях с постоянными магнитами большой мощности и веса и сверхпроводящих технологиях.
2015
Guina Energy успешно разрабатывает новаторскую сверхпроводящую электрическую двигательную установку (EPU).
2017
Guina Energy переименовывается в magniX. Первые успешные испытания прототипа Magni5 EPU. Clermont завершает приобретение Guina Energy.
2018
Штаб-квартира magniX переехала с Золотого побережья Австралии в Редмонд, штат Вашингтон, США.
2019
Успешный испытательный полет eBeaver в Ванкувере, Канада, в сотрудничестве с Harbour Air.
2020
Успешный испытательный полет eCaravan в Мозес-Лейк, штат Вашингтон, США. Компания Universal Hydrogen называет magniX поставщиком электрической силовой установки для 40-местного водородного автомобиля Dash-8.
2021
НАСА выбирает MagniX для создания электрических силовых установок для самолетов будущего в рамках своей программы «Летная демонстрация электрических силовых агрегатов».
2021
Компания magniX стала первой компанией, получившей специальные условия FAA CFR33 для летной годности электродвигателя, открывая путь к сертификации.
2022
Компания magniX запускает свой первый полностью электрический вертолет Robinson 44 в Сил-Бич, Калифорния.
2022
Первый полет Eviation Alice, первого в мире полностью электрического пригородного самолета с электрическими силовыми установками MagniX.
Водяной вечный двигатель. Водяной вариант вечного двигателя. Жидкостный вечный двигатель для автомобиля
Возможно ли создание вечного двигателя? Какая сила будет при этом работать? Возможно ли вообще создание источника энергии, который бы не использовал обычные энергоносители? Эти вопросы были актуальны во все времена.
Что такое вечный двигатель?
Прежде чем мы перейдем к обсуждению вопроса о том, как сделать вечный двигатель своими руками, надо сначала определить, что означает этот термин. Итак, что такое вечный двигатель, и почему никому до сих пор это чудо техники сделать не удалось?
На протяжении тысяч лет человек пытался изобрести вечный двигатель. Это должен быть механизм, который использовал бы энергию, не задействуя обычные энергоносители. При этом они должны вырабатывать энергии больше, чем потреблять. Иными словами, это должны быть такие энергетические устройства, у которых КПД больше 100%.
Виды вечных двигателей
Все вечные двигатели условно делятся на две группы: физические и естественные. Первые — это механические устройства, вторые — приборы, которые проектируются на основе небесной механики.
Требования к вечным двигателям
Так как такие устройства должны работать постоянно, то и требования к ним должны предъявляться особые:
полное сохранение движения;
идеальная прочность деталей;
обладание исключительной износостойкостью.
Вечный двигатель с научной точки зрения
Что говорит по этому поводу наука? Она не отрицает возможность создания такого двигателя, который будет работать на принципе использования энергии совокупного гравитационного поля. Она же — энергия вакуума или эфира. В чем должен заключаться принцип работы такого двигателя? В том, что это должна быть машина, в которой непрерывно действует сила, вызывающая движение без участия внешнего влияния.
Гравитационный вечный двигатель
Вся наша Вселенная равномерно заполнена звездными скоплениями, именуемыми галактиками. Они находятся при этом во взаимном силовом равновесии, которое стремится к покою. Если понизить плотность какого-нибудь участка звездного пространства, уменьшив количество вещества, которое в ней содержится, то вся Вселенная обязательно придет в движение, стараясь выровнять среднюю плотность до уровня остальной. В разреженную полость устремятся массы, выравнивая плотность системы.
При увеличении количества вещества будет иметь место разлет масс из рассматриваемой области. Но когда-нибудь общая плотность все равно будет одинакова. И не суть важно, понизится плотность данной области или повысится, важно, что тела придут в движение, сравняв среднюю плотность до уровня плотности остальной Вселенной.
Если же на микродолю замедлится динамика разлета наблюдаемой части Вселенной, а энергию от этого процесса использовать, мы и получим нужный эффект бесплатного вечного источника энергии. А двигатель, запитанный от него, станет вечным, так как нельзя будет зафиксировать потребления самой энергии, пользуясь физическими концепциями. Внутрисистемный наблюдатель не сможет уловить логическую связь между разлетами части Вселенной и потреблением энергии конкретным двигателем.
Очевидней будет картина для наблюдателя извне: наличие источника энергии, измененная динамикой область и само потребление энергии конкретным устройством. Но это все иллюзорно и нематериально. Попробуем построить вечный двигатель своими руками.
Магнитно-гравитационный вечный двигатель
Магнитный вечный двигатель своими руками можно сделать на основании современного постоянного магнита. Принцип работы заключается в попеременном перемещении вокруг основного статорного магнита вспомогательных, а также грузов. При этом магниты взаимодействуют силовыми полями, а грузы то приближаются к оси вращения мотора в зоне действия одного полюса, то отталкиваются в зоне действия другого полюса от центра вращения.
Двигатели второго рода — машины, уменьшающие тепловую энергию резервуара и полностью превращающие ее в работу без изменений в окружающей среде. Их применение нарушило бы второе начало термодинамики.
Хотя за прошедшие века были изобретены тысячи всевозможных вариантов рассматриваемого прибора, остается вопрос о том, как сделать вечный двигатель. И все же надо понимать, что такой механизм должен полностью находится в изоляции от внешней энергии. И еще. Всякая вечная работа любой конструкции осуществляется при направлении этой работы в одну сторону.
Это позволяет избежать затрат на возвращение в исходное положение. И последнее. Ничего вечного на этом свете не бывает. И все эти так называемые вечные двигатели, работающие и на энергии земного притяжения, и на энергиях воды и воздуха, и на энергии постоянных магнитов, не будут функционировать постоянно. Всему приходит конец.
Давно установлено, что изобретение вечного двигателя невозможно. В широком смысле, под вечным двигателем подразумевают механизм, безостановочно движущий сам себя. Но это далеко не достаточное определение. Благодаря многовековым бесплодным попыткам создания чудо-машины сегодня можно определить точно само понятие «вечного двигателя» и причины его неосуществимости. Более того, такие попытки оставили значительный след в истории и подтвердили существование важнейших законов физики. Каких, рассмотрим и проанализируем ниже.
Определение и классификация вечных двигателей
Итак, вечный двигатель, как уже известно — устройство воображаемое. По характеру совершаемой работы можно классифицировать следующим образом:
Вечный двигатель первого рода (физический \ механический, гидравлический, магнитный) — непрерывно действующая машина, которая, будучи запущенной один раз, совершает работу без получения энергии извне. Это устройства механического характера, принцип действия которых основывается на использовании некоторых физических явлений, например, на действии силы тяжести, законе Архимеда, капиллярных явлениях в жидкостях.
Вечный двигатель второго рода (естественный) — тепловая машина, которая в результате совершения цикла полностью преобразует тепло, получаемое от какого- либо одного «неисчерпаемого» источника (океана, атмосферы и т. п.), в работу. Связываются с циклически повторяющимися природными явлениями или с принципами небесной механики.
Такая классификация является распространенной и встречается в старой научной литературе. У более поздних исследователей существует еще одно определение. Оно исходит из представления об идеальной машине, работающей без потерь и превращающей всю сообщенную энергию в полезную работу или в какой-либо другой вид энергии.
К этим определениям ученые разных времен шли долгим путем. Они подвергали их обстоятельному анализу и были единодушны далеко не всегда. Проблема заключалась в том, можно ли считать вечным двигателем только ту машину, которая, будучи собрана полностью, немедленно начнет работать сама по тебе, или допустимо сообщить устройству начальный двигательный импульс. Спор велся и о том, относится ли к основным признакам вечного двигателя условие, чтобы он, будучи приведен в движение, одновременно совершал некоторую полезную работу.
Причины возникновения идеи создания
Первое упоминание о вечном двигателе относится к 1150 г. Но означает ли это, что античные механики не интересовались вечным движением? Наоборот, это являлось одной из тех традиционных проблем, которым в связи с исследованием физических явлений наука уделяла много внимания. Но при исследовании условий, определяющих круговое движение тел, греки пришли к выводам, теоретически исключающим всякую возможность существования на Земле искусственно созданного вечного движения. Например, Аристотель утверждал, что движение тел ускоряется по направлению к ее центру. О телах с действительно круговым движением он пишет: «Они не могут быть ни тяжелыми, ни легкими, так как не способны приближаться к центру или удаляться от него естественным или вынужденным образом». Такому условию удовлетворяют только небесные тела.
Но родоначальником идеи вечного двигателя считают индийского поэта, математика и астронома Бхаскара Ачарью (1114-1185), описавшего в своем стихотворении некое вечно двигающееся колесо. Заметим, что за основу взято тело круглой формы. Согласно древнеиндийской философии, регулярно повторяющиеся события, составляющие круговой цикл, являются для него символом вечности и совершенства. То есть прародители идеи вечного движения были мотивированы не практическими, а религиозными потребностями. Своего апогея идея вечного двигателя достигает в средние века в Европе, в период интенсивного строительства храмов, кафедральных соборов и княжеских дворцов, и тогда уже создателей, конечно, интересует практическое применение машины.
Некоторые модели вечных двигателей первого рода
Колесо с неуравновешенными грузами
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Вот модель вечного двигателя Бхаскары (Рис. №1) с прикрепленными наискось по внутренней стороне окружности длинными узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Бхаскара обосновывает вращение колеса следующим образом: «Наполненное так жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе».
Еще две модели, аналогичные по принципу действия, изобретенные в средневековой Европе. Роль сосудов, частично наполненных ртутью, играют выпукловогнутые секторы внутри колеса, внутри которых находятся тяжелые шары (Рис. №2) или подвижно закрепленные на внешней части колеса стержни с грузами на концах (Рис. №3).
Принцип действия данных двигателей заключается в создании постоянного неравновесия сил тяжести на колесе, вследствие которого колесо должно вращаться. Рассмотрим, почему этот расчет не оправдывается на примере обычного колеса. Здесь предполагается, что работу совершает сила тяжести, то есть в нормальных условиях (при небольших расстояниях и вблизи поверхности Земли) она постоянна и направлена всегда в одну и ту же сторону.
Рисунок 4
F T — вес груза, F P — сила, с которой рычаг воздействует на шарнир (компенсируется силой реакции опоры), F B — поворачивающая сила, R — расстояние от шарнира (оси поворота) до траектории центра масс груза.
Когда рычаг стоит строго вертикально вверх, вес груза передается на шарнир и компенсируется реакцией опоры. Сила направлена по нормали к окружности, тангенциальная составляющая
отсутствует, значит, момент сил равен нулю. Это положение называется верхней мёртвой точкой (ВМТ). Если рычаг отклоняется, реакция опоры уже не компенсирует вес, появляется тангенциальная составляющая силы, а нормальная начинает уменьшаться. Так будет продолжаться только до тех пор, пока рычаг не примет горизонтальное положение. Когда момент сил достигнет максимального значения, рычаг снова начнет действовать на груз, нормальная сила поменяет свой знак относительно рычага. Тангенциальная сила начнёт уменьшаться, до момента, когда рычаг не окажется в положении вертикально вниз (нижняя мёртвая точка (НМТ)).
Таким образом, как видно из Рис. №4, половину рабочего цикла груз ускоряется, двигаясь из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ), и половину — замедляется. Сделав несколько оборотов, колесо с неуравновешенными грузами достигнет состояния равновесия.
Цепь на наклонной плоскости
Рисунок 5
Еще один тип механических вечных двигателей — тяжелая цепь, переброшенная более длинной стороной через систему блоков. Теоретически предполагалось, что часть, на которой находится большее количество звеньев, начнет соскальзывать с наклонной плоскости, вследствие чего замкнутая цепь будет беспрерывно двигаться. Однако известно, что цепь будет покоиться. Этот тип двигателей интересен в первую очередь тем, что из невозможности его вечного движения инженер, механик и математик Симон Стевин (1548-1620) доказал закон равновесия тела на наклонной плоскости. Одна цепь тяжелее другой во столько же раз, во сколько раз большая грань (АВ на Рис.№5) призмы длиннее короткой (ВС на Рис.№5). Отсюда следует, что два связанных груза уравновешивают друг друга на наклонных плоскостях, если их массы пропорциональны длинам этих плоскостей.
Похожий по принципу механизм (Рис. №6): тяжелая цепь перекинута через колеса так, что правая ее половина всегда длиннее левой. Следовательно, она должна падать вниз, приводя цепь во вращение. Но цепь в левой части натянута отвесно, а правая — под некоторым углом и изогнуто. Аналогично вечное движение и этого механизма невозможно.
Рисунок 6
Гидравлический вечный двигатель с винтом Архимеда
В подавляющем большинстве вечных гидравлических двигателей изобретатели пытались использовать известный со времен Древней Греции механизм — винт Архимеда — полую трубку со спиралевидной плоскостью внутри, предназначенную для подъема воды из сосуда в сосуд наибольшей высоты.
Рисунок 7
Жидкость из сосуда, поднимается фитилями сначала в верхний сосуд, оттуда другими фитилями еще выше, верхний сосуд имеет желоб для стока, которое падает на лопатки колеса, приводя его во вращение. Оказавшаяся в нижнем ярусе жидкость снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким образом, струя, стекающая по желобу на колесо, не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении (Рис. №7).
Только колесо этой машины никогда не станет вращаться, поскольку в верхнем сосуде не окажется воды. Это произойдет потому, что капиллярные силы вызванные искривлением поверхности жидкости, хотя и позволяют преодолеть силу тяжести, поднимая жидкость в ткани фитиля, но они и удерживают ее в порах ткани, не позволяя ей вытечь из них.
Сосуд Денни Папена
Рисунок 8
Проект гидравлического вечного двигателя Денни Папена — сосуд, сужающийся в трубку и загнутый таким образом, что свободный конец трубки с меньшим радиусом расположен в пределах большого «горла» сосуда (Рис. №8). Автор предполагал, что вес воды в более широкой части сосуда будет превосходить вес жидкости, находящейся в трубке, в более узкой части. Таким образом, должна была происходить циркуляция жидкости за счет разности давлений. На самом деле в данном случае работает основной закон гидростатики: давление, оказываемое на жидкость, передается без изменения по всем направлениям. Поверхность жидкости в тонкой трубке установится на том же уровне, что и в сосуде, как в любых сообщающихся сосудах.
Ранее это двигателя были предложены похожие сосуды, иначе ориентированные в пространстве. В них за основу брался принцип действия сифона: в нем (в изогнутой трубке с коленами разной длины, по которой жидкость поступает из сосуда с более высоким в сосуд с более низким уровнем жидкости) работа, затрачиваемая на подъем жидкости, производится атмосферным давлением. В то же время, чтобы жидкость могла протекать через сифон, максимальная высота его изгиба не должна превосходить высоту столба жидкости, уравновешиваемого давлением внешнего воздуха. Для воды эта высота при нормальном барометрическом давлении составляет примерно 10 м. — этот факт не учитывался и приводил к неверным выводам о вечном движении такого двигателя.
Другие гидравлические двигатели
Рисунок 9
Среди множества проектов вечного двигателя было немало основанных на законе Архимеда. Один из таких проектов выглядит следующим образом: высокий сосуд (20 м), наполненный водой, имеет расположенные на одной грани в разных ее концах шкивы, через которые перекинут прочный бесконечный канат с четырнадцатью закрепленными полыми ящиками кубической формы. Ящики одинаковы, равноудалены, водонепроницаемы и имеют стороны в 1 м (Рис. №9).
Действительно, ящики, находящиеся в воде, будут стремиться всплыть вверх. На них действует сила, равная весу воды, вытесняемой ящиками.
Но даже при условии, что данный канат бесконечен, эффект не оправдывается, потому что чтобы канат вращался, ящики должны входить в сосуд именно со дна, а для этого они должны преодолеть давление столба воды, которое окажется значительно больше силы Архимеда.
Рисунок 10
Упрощенный вариант вечного двигателя гидравлического типа (Рис.№10), идея которого исходит из грубого нарушения толкования закона Архимеда. Погруженная в воду часть деревянного барабана, согласно закону Архимеда, подвергается действию выталкивающей силы. Конечно, колесо вращаться не будет, потому что сила будет направлена не вверх (как предполагалось изобретателем), а к центру колеса.
Магнитный вечный двигатель
Рисунок 11
Несложная, но оригинальная модель вечного двигателя с магнитами. К шаровому магниту, расположенному на стойке, ведут два наклонных желоба: один прямой, установленный выше, другой изогнутый (Рис. №11). Железный шарик, помещенный на верхний желоб, будет притягиваться магнитом, затем на пути он попадет в отверстие, скатится по нижнему желобу и снова перейдет на верхний желоб.
Однако, если магнит достаточно силен, чтобы притянуть шарик от нижней точки, то он не даст ему провалиться через отверстие, расположенное совсем рядом. Если же, наоборот, сила притяжения будет недостаточна, то шарик не притянется вовсе.
Вечный двигатель первого рода в противоречии с законом сохранения энергии
Окончательное утверждение закона сохранения энергии в 40-70 годы XIX века произошло на основе работ Сади Карно, Роберта Майера, Джеймса Джоуля и Германа Гельмгольца, которые показали связь между различными формами энергии (механической, тепловой, электрической и др.). Закон сохранения энергии формулируется в следующем виде: в изолированной системе энергия может переходить из одной формы в другую, но общее количество ее остается постоянным.
Как правило, невозможность вечного двигателя рассматривают как следствие закона сохранения энергии. Рассуждения Майера и опыты Джоуля доказали эквивалентность механической работы и теплоты, показав, что количество выделяемой теплоты равно совершенной работе и наоборот, формулировку же в точных терминах закону сохранению энергии первым дал Гельмгольц. В отличие от своих предшественников, он связывал закон сохранения энергии с невозможностью существования вечных двигателей. Принцип невозможности вечного двигателя был положен Майером и Гельмгольцем в основу анализа различных превращений энергии. Макс Планк в работе «Принцип сохранения энергии» сделал специальный акцент на эквивалентности (а не причинно-следственной связи) принципа невозможности вечного двигателя и принципа сохранения энергии.
В термодинамике исторически закон сохранения формулируется в виде первого начала термодинамики: изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил над системой и количества теплоты, переданного системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход, т. е. Q = ΔU + A. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.
Вечные двигатели второго рода
Классический вечный двигатель второго рода предусматривает возможность накопления тепла за счет работы, затраты которой меньше полученного тепла, и использования части этого тепла для повторного совершения работы в новом цикле. Таким образом, должен образоваться избыток работы. Другой вариант этого двигателя подразумевает упорядочение хаотического теплового движения молекул, в результате чего возникает направленное движение вещества, сопровождаемое понижением его термодинамической температуры. Широко известных проектов таких двигателей изобретено не так много, как, например, двигателей первого рода, и информация о них не достаточна для описания. Подавляющее большинство идей таких машин являются абсурдными и противоречивыми, либо относятся к классу мнимых вечных двигателей (по сути, не являются вечными), обладают низким КПД.
Сформулированное Рудольфом Клаузиусом второе начало термодинамики однозначно утверждает: невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему. Что также означает, что в замкнутой системе энтропия при любом реальном процессе либо возрастает, либо остается неизменной (т. е. ΔS ≥ 0). Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.
Возможность использования энергии теплового движения частиц тела (теплового резервуара) для получения механической работы (без изменения состояния других тел) означала бы возможность реализации вечного двигателя второго рода, работа которого не противоречила бы закону сохранения энергии. Например, работа двигателя корабля за счет охлаждения воды океана (доступного и практически неисчерпаемого резервуара внутренней энергии) не противоречит закону сохранения энергии, но если, кроме охлаждения воды, нигде других изменений нет, то работа такого двигателя противоречит второму началу термодинамики. В реальном тепловом двигателе процесс превращения теплоты в работу сопряжен с передачей определенного количества теплоты внешней среде. В результате тепловой резервуар двигателя охлаждается, а более холодная внешняя среда нагревается, что находится в согласии со вторым началом термодинамики.
Мнимый вечный двигатель
Рисунок 12
В 60-х гг. XX в. мировую сенсацию произвела игрушка, получившая в СССР название «вечно пьющая птичка» или «птичка Хоттабыча». Тонкая стеклянная колба с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным концом колбочка почти касается ее дна. В колбе находится определенное количество эфира (в нижней части), верхняя пустая часть колбы обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят сосуд с водой и наклоняют ее, заставляя «попить» (Рис.№12). Затем механизм работает самостоятельно: несколько раз в минуту наклоняется к сосуду с водой, пока вода не кончится.
Механизм такого явления понятен: жидкость в нижней полости испаряется под влиянием комнатного тепла, давление растет и вытесняет жидкость в трубочку. Верхняя часть конструкции перевешивает, наклоняется, пар перемещается в верхний шарик. Давление выравнивается, жидкость возвращается в нижний объем, который перевешивает и возвращает «птичку» в первоначальное положение.
На первый взгляд здесь нарушается второе начало термодинамики: перепад температур отсутствует, машина только забирает тепло из воздуха. Но когда колба достигает сосуда с водой, вода из мокрой ваты интенсивно испаряется, охлаждая верхний шарик. Возникает разность температур верхнего и нижнего сосудов, за счёт которой и происходит движение. Если испарение прекратится (высохнет вата или влажность воздуха достигнет точки росы, то есть температуры, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу), машина в полном согласии со вторым началом термодинамики перестанет двигаться. Мощность такого двигателя очень низка из-за незначительной разности температур и давлений, при котором «птичка» работает.
Вечные двигатели как коммерческие проекты
Вечные двигатели, с древнейших времен окутанные тайной изобретения и действия, несомненно, создавались не только для использования в практическом плане. Во все времена были мошенники и фантазеры, намеревавшиеся извлечь не только энергию большую, чем 100%.
Одна из самых известных «афер века» — вечный двигатель Иоганна Бесслера (1680-1745).
Рисунок 13
Рисунок 14
Под псевдонимом Орфиреус этот саксонский инженер 17 ноября 1717 года в присутствии известных физиков продемонстрировал машину с диаметром вала больше 3,5 м. Двигатель пустили в ход и заперли в комнате, а проверив через полтора месяца, убедились, что колесо двигателя вращается с прежней скоростью.
Когда то же самое произошло еще через два месяца, слава Бесслера прогремела по всей Европе. Изобретатель соглашался продать машину Петру I , но этого не произошло. Однако это не помешало жить Бесслеру безбедно на средства, полученные путем демонстрации двигателя. Двигатель представляет собой большое колесо, вращающееся и поднимающее при этом тяжелый груз на значительную высоту (Рис. №13).
Изобретение вызвало множество споров и нерешенных вопросов. Самый главный из них — принцип действия — не был известен широкой публике. Поэтому недоверчивые скептики заключили, что секрет заключается в том, что искусно спрятанный человек тянет за веревку, намотанную, незаметно для наблюдателя, на скрытой части оси колеса. И их ожидания оправдались: вскоре служанка Бесслера раскрыла тайну:
двигатель действительно работал только с помощью третьих лиц (Рис. №14).
Еще один известный случай использования вечного двигателя «не по назначению»: в одном из городов с целью привлечения клиентов у одного кафе было установлено «вечно» вращающееся колесо, которое, конечно, запускалось с помощью механизма.
Некоторые разработчики идей вечных двигателей в хронологическом порядке:
Бхаскара Ачарья (1114-1185), поэт, астроном, математик.
Виллар де Оннекур (XIII век), архитектор.
Николай Кузанский (1401-1464), философ, теолог, церковно-политический деятель.
Франческо ди Джорджо (1439-1501), художник, скульптор, архитектор, изобретатель, военный инженер.
Вильгельм Фридрих Оствальд (1853-1932), физик, химик, философ-идеалист.
Виктор Шаубергер (1885-1958), изобретатель.
Заключение
В 1775 году Французская Академия приняла решение не рассматривать предложения вечных двигателей, выдвинув окончательный вердикт: построение вечного двигателя абсолютно невозможно. За всю историю вечного двигателя было изобретено более 600 проектов, причем большинство из них пришлось на время, когда стали известны законы термодинамики и сохранения энергии.
Конечно, усилия многочисленных создателей вечных двигателей не пропали даром. Пытаясь сконструировать невозможное, они нашли немало любопытных технических решений, придумали механизмы и устройства, которые до сих пор применяются в машиностроении. В бесплодных поисках вечного движения родились основы инженерной науки и подтвердились законы, отрицающие его существование.
Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Впоследствии этому устройству дали определение Perpetuum Mobile или . Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи. Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, как путем усовершенствования уже имеющихся моделей, так и пытаясь создать что-то принципиально новое. В конце концов разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.
Колесо Бхаскара и подобные проекты вечных двигателей
Доподлинно неизвестно, кто и когда первый попытался создать вечный двигатель, но первое упоминание о нем в рукописях датируется XII веком. Рукописи принадлежат индийскому математику Бхаскаре. В них в стихотворной форме описывается некое колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно. Примерно на том же принципе было сделано еще несколько попыток создать вечный двигатель. Как обычно, безуспешно.
Модели, построенные по принципу колеса Бхаскара
Вечный двигатель из цепочки поплавков
Другой прототип вечного двигателя основывается на использовании закона Архимеда. В теории считалось, что цепь, состоящая из полых резервуаров, за счет выталкивающей силы станет вращаться. Не было учтено лишь одно – давление водяного столба на самый нижний бак будет компенсировать выталкивающую силу.
Вечный двигатель, работающий по закону Архимеда
Еще одним изобретателем вечного двигателя является нидерландский математик Симон Стевин. По его теории цепочка из 14 шаров, перекинутая через треугольную призму, должна прийти в движение, потому что с левой стороны шаров в два раза больше, чем с правой, а нижние шары уравновешивают друг друга. Но и тут коварные законы физики помешали планам изобретателя. Несмотря на то, что четыре шара в два раза тяжелее, чем два, они катятся по более пологой поверхности, следовательно, сила тяжести, действующая на шары справа, уравновешивается силой тяжести, действующей на шары слева, и система остается в равновесии.
Модель вечного двигателя Стевина и его реализация с цепью
Вечный двигатель на постоянных магнитах
С появлением постоянных (и особенно неодимовых) магнитов, изобретатели вечных двигателей вновь активизировались. Существует множество вариаций электрогенераторов на основе магнитов, а один из первых их изобретателей, Майкл Брэди, в 90-х годах прошлого века даже запатентовал эту идею.
Майкл Брэди работает над вечным двигателем на постоянных магнитах в 2002 году
А на видео ниже представлена довольно простая конструкция, которую каждый может сделать у себя дома (если наберете достаточное количество магнитов). Неизвестно, насколько долго будет крутится эта штука, но даже если не учитывать потери энергии от трения, этот двигатель можно считать лишь условно вечным, потому что мощность магнитов со временем ослабевает. Но все равно, зрелище завораживает.
Конечно, мы рассказали далеко не о всех вариантах вечных двигателей, потому что людская фантазия, если и не бесконечна, то весьма изобретательна. Однако все существующие модели вечных двигателей объединяет одно – они не вечны. Именно поэтому Парижская академия наук с 1775 года решила не рассматривать проекты вечных двигателей, а Патентное ведомство США не выдает подобные патенты уже более ста лет. И все же в Международной патентной классификации до сих пор остаются разделы для некоторых разновидностей вечных двигателей. Но это касается лишь новизны конструкторских решений.
Подводя итог, можно сказать лишь одно: несмотря на то, что до сих пор считается, что создание действительно вечного двигателя невозможно, никто не запрещает стараться, изобретать и верить в неосуществимое.
Технология вечного двигателя привлекала людей во все времена. Сегодня она считается скорее псевдонаучной и невозможной, нежели наоборот, но это не останавливает людей от создания все более диковинных штуковин и вещиц в надежде нарушить законы физики и произвести мировую революцию. Перед вами десять исторических и крайне занимательных попыток создать что-то, похожее на вечный двигатель.
Батарейка Карпена
В 1950-х годах румынский инженер Николае Василеску-Карпен изобрел батарею. Ныне расположенная (хотя и не на стендах) в Национальном техническом музее Румынии, эта батарея по-прежнему работает, хотя ученые до сих пор не сошлись во мнении, как и почему она вообще продолжает работать.
Батарея в устройстве остается той же одновольтной батарейкой, которую Карпен установил в 50-х годах. Долгое время машина была забытой, пока музей не был в состоянии качественно выставлять ее и обеспечивать безопасность такой странной штуковине. Недавно обнаружили, что батарея работает и по-прежнему выдает стабильное напряжение — спустя уже 60 лет.
Успешно защитив докторскую степень на тему магнитных эффектов в движущихся телах в 1904 году, Карпен наверняка мог создать что-то из ряда вон выходящее. К 1909 году он занялся исследованием высокочастотных токов и передачи телефонных сигналов на большие расстояния. Строил телеграфные станции, исследовал тепло окружающей среды и продвинутые технологии топливных элементов. Однако современные ученые до сих пор не пришли к единым выводам о принципах работы его странной батареи.
Было выдвинуто множество догадок, от преобразования тепловой энергии в механическую в процессе цикла, термодинамический принцип которого мы пока не обнаружили. Математический аппарат его изобретения кажется невероятно сложным, потенциально включая понятия вроде термосифонного эффекта и температурных уравнений скалярного поля. Хотя мы не смогли создать вечный двигатель, способный вырабатывать бесконечную и бесплатную энергию в огромных количествах, ничто не мешает нам радоваться батарейке, непрерывно работающей в течение 60 лет.
Энергетическая машина Джо Ньюмана
В 1911 году Бюро патентов США выпустило огромный указ. Они больше не будут выдавать патенты на устройства вечных двигателей, поскольку кажется научно невозможным создать такое устройство. Для некоторых изобретателей это означало, что сражаться за признание своей работы законной наукой теперь будет немного сложнее.
В 1984 году Джо Ньюман попал на вечерний выпуск новостей CMS с Дэном Разером и показал нечто невероятное. Живущие во время нефтяного кризиса люди были в восторге от идеи изобретателя: он представил вечный двигатель, который работал и производил больше энергии, чем потреблял.
Ученые, впрочем, не поверили ни единому слову Ньюмана.
Национальное бюро стандартов испытало устройство ученого, состоящее по большей части из аккумуляторов, заряжаемых магнитом, вращающимся внутри катушки из провода. Во время испытаний все заявления Ньюмана оказались пустыми, хотя некоторые люди продолжали верить ученому. Поэтому он решил взять свою энергетическую машину и отправиться в тур, по дороге демонстрируя ее работу. Ньюман утверждал, что его машина выдает в 10 раз больше энергии, чем поглощает, то есть работает с КПД свыше 100%. Когда его патентные заявки были отвергнуты, а научное сообщество буквально выбросило его изобретение в лужу, горю его не было предела.
Будучи ученым-любителем, который даже не закончил среднюю школу, Ньюман не сдавался, даже когда никто не поддерживал его план. Убежденный, что Бог ниспослал ему машину, которая должна изменить человечество к лучшему, Ньюман всегда считал, что истинная ценность его машины всегда была сокрыта от властей предержащих.
Водяной винт Роберта Фладда
Роберт Фладд был своего рода символом, который мог появиться лишь в определенное время в истории. Наполовину ученый, наполовину алхимик, Фладд описывал и изобретал разные вещи на рубеже 17 века. У него были довольно странные идеи: он считал, что молнии были земным воплощением гнева Божьего, который поражает их, если те не бегут. При этом Фладд верил в ряд принципов, принятых нами сегодня, даже если большинство людей в те времена их не принимало.
Его версией вечного двигателя было водяное колесо, которое может молоть зерно, постоянно вращаясь под действием рециркулирующей воды. Фладд назвал его «водяным винтом». В 1660 году появились первые гравюры по дереву с изображением такой идеи (появление которой приписывают 1618 году).
Стоит ли говорить, что устройство не работало. Тем не менее Фладд не только пытался сломать законы физики своей машины. Он также искал способ помочь фермерам. В то время обработка огромных объемов зерна зависела от потоков. Те, кто жил далеко от подходящего источника текущей воды, были вынуждены загружать свои посевы, тащить их на мельницу, а затем обратно на ферму. Если бы эта машина с вечным двигателем заработала, она существенно упростила жизнь бы бесчисленным фермерам.
Колесо Бхаскары
Одно из самых ранних упоминаний вечных двигателей приходит от математика и астронома Бхаскары, из его трудов 1150 года. Его концепция заключалась в несбалансированном колесе с серией изогнутых спиц внутри, заполненных ртутью. По мере вращения колеса, ртуть начинала двигаться, обеспечивая толчок, необходимый для поддержания вращения колеса.
За многие века вариаций этой идеи было придумано огромное количество. Совершенно понятно, почему она должна работать: колесо, пребывающее в состоянии дисбаланса, пытается привести себя в покой и, в теории, будет продолжать движение. Некоторые дизайнеры так сильно верили в возможность создания такого колеса, что даже спроектировали тормоза на случай, если процесс выйдет из-под контроля.
С нашим современным пониманием силы, трения и работы, мы знаем, что несбалансированное колесо не достигнет желаемого эффекта, поскольку мы не сможем получить всю энергию обратно, не сможем извлекать ее ни много, ни вечно. Однако сама идея была и остается интригующей людей, незнакомых с современной физикой, особенно в индуистской религиозном контексте реинкарнации и круга жизни. Идея стала настолько популярна, что колесообразные вечные двигатели позднее вошли в исламские и европейские писания.
Часы Кокса
Когда знаменитый лондонский часовщик Джеймс Кокс построил свои часы вечного движения в 1774 году, они работали в точности так, как описывала сопроводительная документация, объясняющая, почему эти часы не нуждаются в дозаводке. Документ на шесть страниц пояснял, как часы были созданы на основе «механических и философских принципов».
Согласно Коксу, работающий от алмаза вечный двигатель часов и пониженное внутреннее трение почти до полного его отсутствие гарантировали, что металлы, из которых сконструированы часы, будут распадаться гораздо медленнее, чем кто-либо когда-либо видел. Помимо этого грандиозного заявления, тогда множество презентаций новой технологии включали мистические элементы.
Помимо того что часы Кокса были вечным двигателем, они были гениальными часами. Заключенные в стекле, которое защищало внутренние рабочие компоненты от пыли, позволяя на них также смотреть, часы работали от перемен в атмосферном давлении. Если ртутный столбик рос или падал внутри часового барометра, движение ртути поворачивало внутренние колесики в том же направлении, частично заводя часы. Если часы заводились постоянно, шестерни выходили из пазов, пока цепь не ослаблялась до определенной точки, после чего все вставало на свои места и часы снова начинали заводить себя.
Первый широко принятый экземпляр часов с вечным двигателем был показан самим Коксом в Весеннем саду. Позже он был замечен на недельных выставках Механического музея, а после в Институте Клеркенвилл. На то время показ этих часов был таким чудом, что их запечатлели в бесчисленных художественных произведениях, а к Коксу регулярно приходили толпы желающих поглазеть на его чудесное творение.
Часовщик Пауль Бауманн основал духовное общество Meternitha в 1950-х годах. В дополнение к воздержанию от алкоголя, наркотиков и табака, члены этой религиозной секты живут в самодостаточной, экологически сознательной атмосфере. Чтобы достичь этого, они полагаются на чудесный вечный двигатель, созданный их основателем.
Машина под названием «Тестатика» (Testatika) может использовать якобы неиспользуемую электрическую энергию и превращать ее в энергию для сообщества. По причине закрытости, «Тестатику» не удалось целиком и полностью исследовать ученым, хотя машина и стала объектом короткого документального фильма в 1999 году. Было показано немного, но достаточно, чтобы понять, что секта почти боготворит эту сакральную машину.
Планы и особенности «Тестатики» были ниспосланы Бауманну напрямую Богом, пока он отбывал тюремное наказание за совращение молоденькой девушки. Согласно официальной легенде, он был опечален темнотой своей камеры и нехваткой света для чтения. Затем его посетило загадочное мистичное видение, которое открыло ему секрет вечного движения и бесконечной энергии, которую можно черпать прямо из воздуха. Члены секты подтверждают, что «Тестатика» была послана им Богом, отмечая также, что несколько попыток сфотографировать машину выявили разноцветный ореол вокруг нее.
В 1990-х годах болгарский физик проник в секту, чтобы выведать проект машины, надеясь открыть секрет этого волшебного энергетического устройства миру. Но ему не удалось убедить сектантов. Покончив с собой в 1997 году, выпрыгнув из окна, он оставил предсмертную записку: «Я сделал то, что мог, пусть те, кто смогут, сделают лучше».
Колесо Бесслера
Иоганн Бесслер начал свои исследования в сфере вечного движения с простой концепцией, как у колеса Бхаскары: применим вес к колесу с одной стороны, и оно будет постоянно несбалансированным и постоянно двигаться. 12 ноября 1717 года Бесслер запечатал свое изобретение в комнате. Дверь была закрыта, комната охранялась. Когда ее открыли две недели спустя, 3,7-метровое колесо по-прежнему двигалось. Комнату снова запечатали, схему повторили. Открыв дверь в начале января 1718 года, люди обнаружили, что колесо все еще вертится.
Хотя и став знаменитостью после всего этого, Бесслер не распространялся о принципах работы колеса, отмечая только, что оно полагается на грузы, которые поддерживают его несбалансированным. Более того, Бесслер был настолько скрытным, что когда один инженер прокрался поближе взглянуть на творение инженера, Бесслер психанул и уничтожил колесо. Позже инженер сказал, что не заметил ничего подозрительного. Впрочем, он увидел только внешнюю часть колеса, поэтому не мог понять, как оно работает. Даже в те времена идея вечного двигателя встречалась с некоторым цинизмом. Столетиями раньше сам Леонардо да Винчи насмехался над идеей такой машины.
И все же понятие бесслерова колеса никогда не уходило полностью из поля зрения. В 2014 году уорикширский инженер Джон Коллинз сообщил, что изучал дизайн колеса Бесслера в течение многих лет и был близок к раскрытию его тайны. Однажды Бесслер написал, что уничтожил все доказательства, чертежи и рисунки о принципах работы его колеса, но добавил, что любой, кто будет достаточно умен и сообразителен, сможет понять все наверняка.
НЛО-двигатель Отиса Т. Карра
Включенные в Реестр объектов авторских прав (третья серия, 1958: июль-декабрь) объекты кажутся немного странными. Несмотря на то, что Патентное ведомство США давно постановила, что не будет выдавать никакие патенты на устройства вечного движения, потому что их не может существовать, OTC Enterprises Inc. и ее основатель Отис Карр числятся владельцами «системы бесплатной энергии», «энергии мирного атома» и «гравитационного двигателя».
В 1959 году OTC Enterprises планировала осуществить первый рейс своего «космического транспорта четвертого измерения», работающего на вечном двигателе. И хотя по крайней мере один человек коротко ознакомился с беспорядочными частями хорошо охраняемого проекта, само устройство никогда не раскрывалось и не «отрывалось от земли». Сам Карр был госпитализирован с неопределенными симптомами в день, когда устройство должно было отправиться в свое первое путешествие.
Возможно, его болезнь была умным способом уйти от демонстрации, но ее было недостаточно, чтобы упрятать Карра за решетку. Продав опционы на технологию, которая не существовала, Карр заинтересовал инвесторов проектом, а также людей, которые верили, что его аппарат доставит их на другие планеты.
Чтобы обойти патентные ограничения своих безумных проектов, Карр запатентовал все как «развлекательное устройство», имитирующее поездки во внешний космос. Это был американский патент # 2 912 244 (10 ноября 1959 года). Карр утверждал, что его космический аппарат работает, потому что один уже улетел. Двигательной установкой была «круговая фольга свободной энергии», которая обеспечивала бесконечную поставку энергии, необходимой для доставки аппарата в космос.
Разумеется, странность происходящего открыла дорогу теориям заговора. Некоторые люди предположили, что Карр действительно собрал свой вечный двигатель и летающий аппарат. Но, конечно, его быстро прижало американское правительство. Теоретики не могли договориться, не то правительство не хочет раскрывать технологию, не то хочет использовать ее самостоятельно.
«Перпетуум-мобиле» Корнелиуса Дреббеля
Самое странное в вечном двигателем Корнелиуса Дреббеля то, что хотя мы и не знаем, как и почему он работал, вы точно видели его чаще, чем думаете.
Впервые Дреббель продемонстрировал свою машину в 1604 году и поразил всех, включая английскую королевскую семью. Машина была чем-то вроде хронометра; она никогда не нуждалась в заводке и показывала дату и фазу Луны. Движимая изменениями в температуре или в погоде, машина Дреббеля также использовала термоскоп или барометр, подобно часам Кокса.
Никто не знает, что обеспечивало движение и энергию дреббелевскому устройству, поскольку он говорил об обуздании «огненного духа воздуха», как заправский алхимик. В то время мир по-прежнему мыслил терминологией четырех элементов, и сам Дреббель экспериментировал с серой и селитрой.
Как указано в письме от 1604 года, самое раннее известное представление устройства показало центральный шар, окруженный стеклянной трубкой, заполненной жидкостью. Золотые стрелочки и отметины отслеживали фазы Луны. Другие изображения были более сложными, показывая машину, украшенную мифологическими существами и украшениями в золоте. Perpetuum mobile Дреббеля также появился в некоторых картинах, в частности кистей Альбрехта и Рубенса. На этих картинах странная тороидальная форма машины вообще ничем не напоминает сферу.
Работа Дреббеля привлекла внимание королевских судов по всей Европе, и он гастролировал по континенту в течение некоторого времени. И, как это часто бывает, умер в нищете. Будучи необразованным сыном фермера, он получил покровительство Букингемского дворца, изобрел одну из первых подводных лодок, ближе к старости стал завсегдатаем пабов и в конце концов завязался с несколькими проектами, подпортившими его репутацию.
Антигравитационная машина Дэвида Хамела
В своей самопровозглашенной «невероятно истинной истории жизни», Дэвид Хамел утверждает, что является обычным плотником без формального образования, который был избран стать хранителем машины вечной энергии и космического аппарата, который с ее помощью должен работать. После встречи с инопланетянами с планеты Кладен, Хамел заявил, что получил информацию, которая должна изменить мир — если только люди ему поверят.
Хотя все это немного обескураживает, Хамел говорил, что его вечный двигатель использует те же энергии, что и пауки, прыгающие с одной паутинки на другую. Эти скалярные силы сводят на нет притяжение гравитации и позволяют создать аппарат, который позволит нам воссоединиться с нашими кладенскими родственниками, которые и снабдили Хамела нужной информацией.
Если верить Хамелу, он уже построил такое устройство. К сожалению, оно улетело.
Проработав 20 лет, чтобы построить свое межзвездное устройство и двигатель, используя серию магнитов, он наконец включил его, и произошло вот что. Исполнившись свечения красочных ионов, его антигравитационная машина поднялась в воздух и полетела над Тихим океаном. Чтобы избежать повторения этого трагического события, Хамел строит свою следующую машину из материалов потяжелее, вроде гранита.
Чтобы понять принципы, лежащие в основе этой технологии, Хамел говорит, что вам нужно смотреть на пирамиды, изучать некоторые запрещенные книги, принять присутствие невидимой энергии и представлять скаляры и ионосферу почти как молоко и сыр.
В 1685 г. в одном из выпусков лондонского научного журнала «Философские труды» был опубликован предложенный французом Дени Папеном проект гидравлического перпетуум мобиле, принцип действия которого должен был опровергнуть известный парадокс гидростатики. Как видно из изображенного на рисунке, это устройство состояло из сосуда, сужавшегося в трубку в форме буквы C, которая загибалась кверху и своим открытым концом нависала над краем сосуда.
Автор проекта предполагал, что вес воды в более широкой части сосуда обязательно будет превосходить вес жидкости, находящейся в трубке, т. е. в более узкой его части. Это означало, что жидкость своей тяжестью должна была бы выдавливать саму себя из сосуда в трубку, по которой ей вновь приходилось бы возвращаться в сосуд, — тем самым достигалась требуемая непрерывная циркуляция воды в сосуде.
Как вы предположите, почему на видео «вечный двигатель» работает?
К сожалению, Папен не осознавал того, что решающим фактором в данном случае является не разное количество (а с ним и различный вес жидкости в широкой и узкой частях сосуда), а прежде всего свойство, присущее всем без исключения сообщающимся сосудам: давление жидкости в самом сосуде и изогнутой трубке всегда будет одинаковым. Гидростатический парадокс как раз и объясняется особенностями этого по существу своему именно гидростатического давления.
Называемый иначе парадоксом Паскаля, он утверждает, что суммарное давление, т.е. сила, с которой жидкость давит на горизонтальное дно сосуда, определяется только весом столба жидкости, находящейся над ним, и совершенно не зависит от формы сосуда (например, от того, сужаются или расширяются его стенки) и, следовательно, от количества жидкости.
Жертвами подобных заблуждений были иногда даже люди, работавшие на самом переднем крае современной им науки и техники. Примером может служить сам Дени Папин (1647-1714 гг.) — изобретатель не только «папинова котла» и предохранительного клапана, но и центробежного насоса, а главное — первых паровых машин с цилиндром и поршнем. Папин даже установил зависимость давления пара от температуры и показал, как получать на ее основе и вакуум, и повышенное давление. Он был учеником Гюйгенса, переписывался с Лейбницем и другими крупными учеными своего времени, состоял членом английского Королевского общества и Академии наук в Неаполе. И вот такой человек, который по праву считается крупным физиком и одним из основоположников современной теплоэнергетики (как создатель парового двигателя), работает и над вечным двигателем! Мало этого, он предлагает такой вечный двигатель, ошибочность принципа которого была совершенно очевидна и современной ему науке. Он публикует этот проект в журнале «Философские труды» (Лондон, 1685 г. ).
Рис. 1.. Модель гидравлического вечного двигателя Д. Папина
Идея вечного двигателя Папина очень проста — это по существу перевернутая «вверх ногами» труба Зонки (рис. 1). Поскольку в широкой части сосуда вес воды больше, его сила должна превосходить силу веса узкого столба воды в тонкой трубе С. Поэтому вода будет постоянно сливаться из конца тонкой трубки в широкий сосуд. Остается только подставить под струю водяное колесо и вечный двигатель готов!
Очевидно, что на самом деле так не получится; поверхность жидкости в тонкой трубке установится на том же уровне, что и в толстой, как в любых сообщающихся сосудах (как в правой части рис. 1.).
Судьба этой идеи Папина была той же, что и других вариантов гидравлических вечных двигателей. Автор к ней больше никогда не возвращался, занявшись более полезным делом — паровой машиной.
История с изобретением Д. Папином наталкивает на вопрос, постоянно возникающий при изучении истории вечных двигателей: чем объяснить поразительную слепоту и странный образ действий многих весьма образованных и, главное, талантливых людей, возникающие каждый раз, как только дело касается изобретения вечного двигателя?
Мы вернемся к этому вопросу в дальнейшем. Если же продолжить разговор о Папине, то непонятно и другое. Мало того, что он не учитывает уже известные законы гидравлики. Ведь в это время он был на должности «временного куратора опытов» при Лондонском королевском обществе. Папин мог при своих экспериментальных навыках легко проверить предложенную им идею вечного двигателя (так же, как он проверял другие свои предложения). Такой эксперимент легко поставить за полчаса, даже не располагая возможностями «куратора опытов». Он этого не сделал и почему-то отправил статью в журнал, ничего не проверив. Парадокс: выдающийся ученый-экспериментатор и теоретик публикует проект, противоречащий уже утвердившейся теории и не проверенный экспериментально!
В дальнейшем было предложено еще много гидравлических вечных двигателей и с другими способами подъема воды, в частности капиллярных и фитильных (что, собственно, одно и то же) [. В них предлагалось жидкость (воду или масло) поднимать из нижнего сосуда в верхний по смачиваемому капилляру или фитилю. Действительно, поднять жидкость на определенную высоту таким путем можно, но те же силы поверхностного натяжения, которые обусловили подъем, не дадут жидкости стекать с фитиля (или капилляра) в верхний сосуд.
А что же происходит на видео?
Когда в воронку наливается жидкость, то по закону сообщающихся сосудов, уровни должны быть одинаковые, а она в трубку вытекает с большим запаздыванием, стало быть под деревянным штативом находится ещё сосуд из которого вода перекачивается, так как она остановится на середине и не потечёт.Это гидравлический перпетуум мобиле средних веков, в который заложена ошибка, как якобы больший вес воронки вытеснит воду из трубки, но это не так. Любой диаметр трубки и любая форма не имеют значения, уровни просто уровняются
Автомобильный вечный двигатель — Ремонт и обслуживание авто
Содержание
Жидкостный вечный двигатель для автомобиля
Жидкостный вечный двигатель и где его купить
Водяной вечный двигатель
Как вывести свое изобретение вечного двигателя в люди не будучи убитым или преданным забвению
Сегодня мы посвятим нашу статью теме вечный двигатель для автомобиля, так как люди всегда стремятся найти более экономичные варианты получения энергии. Многие засмеются, а многие и нет. Лично я сторонник того что вечный двигатель не только дело будущего, а что он уже давно изобретен и опробован, притом способов его реализации имеется большое множество.
Но как говорится по странному стечению обстоятельств люди его изобрёвшие к примеру, тот же Джон Серл – вдруг сразу же после публикации своей работы и показа изобретения на людях садятся в тюрьму на 10 месяцев и пока сидят, их лаборатории и наработки чудесным образом уничтожаются пожаром, их имущество распродается и выходят они бомжами из тюрьмы оболганными и нищими. И такое сплошь и рядом. Никогда не задумывались почему?
Ещё всем известный ученый Никола Тесла доказал и протестировал при многих свидетелях в течении недели свой вечный двигатель. Который вырабатывал из эфира, переменный ток которым и питался его автомобиль. Этот аппарат ездил практически без перерыва в течении недели и развивал скорость 150км/ч что по меркам тех времен было вообще отличнейшим показателем.
При том из это автомобиля был вынут его родной двигатель и все приводы двигателя, а вместо них Тесла установил туда самодельную коробку размером
Длинна 60см
Ширина 30см
Высота 15 см
По бокам из той коробки торчали стержни длиной по 7. 5 см
А сам автомобиль был марки «Пирс-Арроу» и выдавал на вечном двигателе Тесла 80 лошадиных сил. Конечно же его мощность не ограничивалась этим показателем, а была целенаправленно уменьшена дабы вообще не повергать сообщество в шок, а продемонстрировать работу агрегата в пределах, которые люди того времени могли осмыслить, понять и воспринять.
Но финансовым воротилам таким как ДЖИПИ Морган и другим богатым людям, и корпорациям, которые инвестировали большие средства в переменный и постоянный ток, вырабатываемый электростанциями и сжиганием угля, а также производство проводом, оплеток, да и вообще всей этой индустрии такое явление конечно же не то что не понравилось оно в принципе уничтожало их как таковых в виду ненужности всех их услуг и продукции.
А этого они допустить не могли. Потому все разработки были преданны забвению, как и сам Никола Тесла. Хотя на сегодняшний день мы все пользуемся его усеченными изобретениями, которые всемогущие мира сего урезали в функционале, значительно специально и намеренно ухудшили их и предоставили нам в виде тех же
Мобильная связь
Радиоуправление
GPS
Телевидение
Интернет
Даже беспроводные зарядки которые спустя сто лет после изобретения, начинают появляться в полках магазинов это тоже все Тесла — только он передавал энергию на расстояния по всей планете а не 5см от телефона
Итд, и даже переменное электричество у вас в розетках это тоже все Никола Тесла. Переменное электричество ему удалось отстоять иначе бы мы все ещё пользовались постоянным, а оно как известно без специальных усилителей не передается на большие расстояния.
Жидкостный вечный двигатель и где его купить
Доктором технических наук и академиком РАЕН Юрий Потаповым предложен следующий проект вечного двигателя — вихревые тепло генераторы ЮСМАР, они известны под моделями ВТГ-1 до ВТГ-10 в соответствии с вырабатываемой мощностью. В среднем их КПД составляет от 120%-400%. Если это у вас вызвало дикий смех и приступ сарказма- ведь в школе вас учили что по законам термодинамики создание вечного двигателя просто вообще ну прям никак невозможно или вы великий ученый с мировым именем и закостенелым мозгом не допускающий ничего нового так как – этого не может быть потому что не может быть – тогда читайте дальше.
Водяной вечный двигатель
О придется вас расстроить так как их – вечные двигатели первого рода можно приобрести. Поищите в интернете ВТГ-1 — ВТГ-10. Для запуска такого вечного двигателя электроэнергия потребуется только вначале – собственно для самого процесса запуска мотора, потом отсоединяете от него все источники и получаете от 120-400% КПД электроэнергии.
Для тех кто хочет приобрести вечный двигатель где кпд превышает порог 100% процентов вот контактные данные производств
ООО «ЮСМАР», г. Кишинев, ул. Фередеулуй, 4, Молдова, MD-2005 тел: 8 10 373 22 545043 факс: 8 10 373 22 540272 e-mail: [email protected]
ООО «Нотека-С», ул. Жуковского, 1, г. Жуковский, Московская область, Россия, 140160 Тел: (095) 556-32-30 Факс: (095) 556-95-04 e-mail: [email protected] www.noteka.narod.ru
НПП «Альтернативные Технологии Энергетики и Коммуникации», г.Москва тел: (095)9770549 факс: (095) 9155545, 4960136 e-mail: [email protected]
Научно-производственное предприятие «Ангстрем», 170017, Тверь, пос. Б Перемерки, а/я 157 тел: (0822) 331844
ОАО «Завод КОММАШ», ул. Ставского, 4, г. Пенза, Россия, 440600 Коммерческая служба (8412) 63-47-08 Тел./факс (8412) 63-49-39, 63-35-44 http://www.kommash.itbc.ru/termovihr.htm ООО «Термовихрь» ул. Ставского, 4, г. Пенза, Россия, 440600, Тел.:(8412) 63-38-28 Факс:(8412)63-39-16 E-mail: [email protected]
ООО «Центр-Лес», г. Москва, ул. Складочная, д.1, стр.9 тел: (095) 517 90 80, 771 34 63
Ели решите приобретать такой генератор сразу рекомендуем его протестировать так сказать на месте.
Ну и собственно на основе хотябы этих вихревых генераторов так же можно реализовать и вечный двигатель для автомобиля. Хотя к примеру компактный генератор электрической энергии из эфира Николы Тесла мне нравится больше.
У него есть теория –ну это для нас теория, а он то её воплотил в реальности.
Вот мысли об его теории -Вокруг всего эфир, мы по сути тоже как бы эфир и предметы — это так же эфир – но разница от простого эфира в том, что мы как бы плотнее и все вещества, и материалы на планетах плотнее чем эфир. Плотнее мы являемся и все другие тела во вселенной из на наличия в нас электрической составляющей. Эфир же пытается сжать нас (заполнить собой), но благодаря электричеству ему это не удается. (возможно из-за этого и существует и так называемая, но не изученная сила притяжения)
Получается, что электрический заряд борется с эфиром. Вот к примеру, нам показывают видео о космических кораблях и там из двигателя идет огонь и корабль летит – но как он может лететь если те же ученные заявляют, что в космос это безвоздушное пространство и по сути вообще пустота вакуума. От чего же тогда летит корабль когда у него идет огонь из сопел ??? если там вакуум то огонь бы просто шел в никуда и корабль никак бы не смог двигаться, от чего то ему отталкиваться еси там абсолютные вакуум и нет не какой силы сопротивления ни трения ни препятствования – не задумывались????
А вот если представить, как и сказали все убиенные за правду ученные что вокруг все эфир, и он обладает плотностью – тогда да, космический корабль может лететь – из сопел идет огонь он упирается или воздействует на эфир – как и наши реактивные самолеты в воздухе воздействуют на него своим реактивным горением топлива, при полетах в воздушной атмосфере – так и в космосе огонь космического корабля воздействует на эфир от него отталкивается и совершает движение вперед, в бок, назад или куда там ему ещё нужно.
Теперь мы знаем, что
Эфир есть
Эфиру противостоит электрическое поле (не позволяет эфиру заполнить место с электрической составляющей)
Мы плотнее чем эфир – поэтому при ускорении он воздействует на нас, а мы на него и нас так же прижимает к сидениям как в космосе, так и на земле при наборе резкого ускорения – те же реактивные истребители – хотя нам объясняют это явление совсем иначе.
Так вот что получается – если некиим образом перед носом корабля, самолета, да вообще чего либо полностью аннулировать электрическое проявление как таковое – то получится что в это образовавшееся пространство в виду уменьшение его плотности по сравнению с эфиром и будет втягиваться сам эфир – получается что корабль летит – такой двигатель можно ставить как на носу так и сзади корабля.
Дополнительным свойством этого явления будет тот положительный факт, что, убирая эфир в направлении движения корабля мы тем самым убираем и силу, препятствующую движению, которая воздействует на пилота вдавливая его при ускорении.
Из чего следует что не зависимо от скорости на пилоте не будет воздействовать сила ускорения так как нет никакого сопротивления, и тогда становится ясен весь принцип летающих тарелок, которые поворачивают мгновенно хоть на 90 градусов хоть на 180- 360 никаких неприятных ощущений пилот не испытает – вот так вот одним выстрелом двух зайцев – все просто в природе и чем проще, тем лучше.
А нам тем временем объясняют, что больше скорости 10мах пилота просто раздавит в кабине силой ускорения – в тарелках никого не раздавливает.
Так же в зависимости от скорости потери электрического заряда нашего заряженного эфира перед кораблем, у которого мы будем понижать степень заряженности — тем самым уменьшая его плотность и создавая движение – можно и регулировать скорость самого движения.
Если же заряженность эфира электричеством перед кораблем снизить до 0 то есть сделать его обычным эфиром то скорость будет не то что скорость света или выше она будет равняться скорости движение или заполнения эфиром – а это по сути мгновенно в любой точки мироздания.
Тогда получается, что вы по сути оказываетесь в любом нужном вам месте мгновенно – то есть это если хотите по сути телепорт. При этом вы не нарушите законы времени. Чтоб точно позиционировать корабль в пространстве – ну куда вам нужно если так можно сказать прилететь – но в нашем случае точнее будет выразится переместиться, нужно будет все же вычислить скорость распространения эфира, и исходя из этого можно будет рассчитывать те микроны времени на которые нужно уменьшить плотность эфира перед кораблем чтоб вычислить скорость и место куда вам нужно переместиться.
А исходя из всего вышенаписанного получается, что суть автомобилей сводится практически к нолю. Так как перемещаться можно будет так сказать через телепорты – хотя это не телепорт в обычном понимание, а просто очень быстрое перемещение без противодействующих сил на организм человека или любого другого объекта.
Конечно машины с вечного двигателя сохраняться для добычи ископаемых и тд. Но при таких технологиях и сами ископаемы можно добывать на любых планетах и мгновенно перемещать туда куда нужно.
Но низкоуровневые и неразвитые сильные мира сего в виду своей примитивности мышления не желают пускать эти технологии к людям и всякими способами пытаются удержать свой контроль над человечеством – просто чтоб жить в свое удовольствие и упиваться примитивным чувством власти и разрушения. Так как чувство открытий и созидания им не знакомы – эти личности являются 100% паразитами человечества тормозящие его развития на целые тысячелетия. Но как бы они не старались технология все равно так или иначе возьмет свое.
Как вывести свое изобретение вечного двигателя в люди не будучи убитым или преданным забвению
Считаю, что ошибкой тех ученых было то что свои проекты они раскрывали слишком рано и так сказать в узком круге и как правило в единственных экземплярах. А нужно было создать множество таких объектов, много публикаций, листовок – поясняющих суть работы устройства и его построения. Все это одним днем разослать по миру, сами объекты во все исследовательские лаборатории и простым любителям радиотехники, листовки раскидать над множеством городов, труды послать во все газеты и журналы мира одним днем – то есть создать мощнейшую информационную волну такой силы и объема что у тех, кто препятствует этому путем уничтожения человеческого наследия и изобретений не хватило попросту не времени не ресурсов ни возможности на уничтожения этих сведений. И таким способом в один день человечество преобразится и перейдет сразу же в новую эпоху развития либо самоуничтожения. Вот как-то так.
А наш пост — жидкостный вечный двигатель или автомобили на вечном двигателе подошел к концу, тут изложены в большей части мои личные мысли и домыслы в этом направлении. Кто что хочет добавит будем рады услышать. Так же если вам зададут вопрос или утверждение — почему невозможно создать вечный двигатель – можете ответить — его невозможно создать так люди не обладают всей полнотой знаний природных, космических и вселенских явлений и как правило их мышление ограниченно этими знаниями зачастую абсолютно неверными в корне – и только лишь по этой причине его было невозможно создать, но он все же создан при том в большом количестве вариаций и технических исполнениях.
И не забудьте прочитать почему на автомобиле увеличивается расход топлива и как его уменьшить — ну очень познавательная статья.
https://youtu.be/R2p12BEhiRk
https://youtu. be/4fb5kSXzrXY
Как вам статья?
История создания вечного двигателя. Физика работы вечного двигателя
Давно установлено, что изобретение вечного двигателя невозможно. В широком смысле, под вечным двигателем подразумевают механизм, безостановочно движущий сам себя. Но это далеко не достаточное определение. Благодаря многовековым бесплодным попыткам создания чудо-машины сегодня можно определить точно само понятие «вечного двигателя» и причины его неосуществимости. Более того, такие попытки оставили значительный след в истории и подтвердили существование важнейших законов физики. Каких, рассмотрим и проанализируем ниже.
Определение и классификация вечных двигателей
Итак, вечный двигатель, как уже известно — устройство воображаемое. По характеру совершаемой работы можно классифицировать следующим образом:
Вечный двигатель первого рода (физический \ механический, гидравлический, магнитный) — непрерывно действующая машина, которая, будучи запущенной один раз, совершает работу без получения энергии извне. Это устройства механического характера, принцип действия которых основывается на использовании некоторых физических явлений, например, на действии силы тяжести, законе Архимеда, капиллярных явлениях в жидкостях.
Вечный двигатель второго рода (естественный) — тепловая машина, которая в результате совершения цикла полностью преобразует тепло, получаемое от какого- либо одного «неисчерпаемого» источника (океана, атмосферы и т. п.), в работу. Связываются с циклически повторяющимися природными явлениями или с принципами небесной механики.
Такая классификация является распространенной и встречается в старой научной литературе. У более поздних исследователей существует еще одно определение. Оно исходит из представления об идеальной машине, работающей без потерь и превращающей всю сообщенную энергию в полезную работу или в какой-либо другой вид энергии.
К этим определениям ученые разных времен шли долгим путем. Они подвергали их обстоятельному анализу и были единодушны далеко не всегда. Проблема заключалась в том, можно ли считать вечным двигателем только ту машину, которая, будучи собрана полностью, немедленно начнет работать сама по тебе, или допустимо сообщить устройству начальный двигательный импульс. Спор велся и о том, относится ли к основным признакам вечного двигателя условие, чтобы он, будучи приведен в движение, одновременно совершал некоторую полезную работу.
Причины возникновения идеи создания
Первое упоминание о вечном двигателе относится к 1150 г. Но означает ли это, что античные механики не интересовались вечным движением? Наоборот, это являлось одной из тех традиционных проблем, которым в связи с исследованием физических явлений наука уделяла много внимания. Но при исследовании условий, определяющих круговое движение тел, греки пришли к выводам, теоретически исключающим всякую возможность существования на Земле искусственно созданного вечного движения. Например, Аристотель утверждал, что движение тел ускоряется по направлению к ее центру. О телах с действительно круговым движением он пишет: «Они не могут быть ни тяжелыми, ни легкими, так как не способны приближаться к центру или удаляться от него естественным или вынужденным образом». Такому условию удовлетворяют только небесные тела.
Но родоначальником идеи вечного двигателя считают индийского поэта, математика и астронома Бхаскара Ачарью (1114-1185), описавшего в своем стихотворении некое вечно двигающееся колесо. Заметим, что за основу взято тело круглой формы. Согласно древнеиндийской философии, регулярно повторяющиеся события, составляющие круговой цикл, являются для него символом вечности и совершенства. То есть прародители идеи вечного движения были мотивированы не практическими, а религиозными потребностями. Своего апогея идея вечного двигателя достигает в средние века в Европе, в период интенсивного строительства храмов, кафедральных соборов и княжеских дворцов, и тогда уже создателей, конечно, интересует практическое применение машины.
Некоторые модели вечных двигателей первого рода
Колесо с неуравновешенными грузами
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Вот модель вечного двигателя Бхаскары (Рис. №1) с прикрепленными наискось по внутренней стороне окружности длинными узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Бхаскара обосновывает вращение колеса следующим образом: «Наполненное так жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе».
Еще две модели, аналогичные по принципу действия, изобретенные в средневековой Европе. Роль сосудов, частично наполненных ртутью, играют выпукловогнутые секторы внутри колеса, внутри которых находятся тяжелые шары (Рис. №2) или подвижно закрепленные на внешней части колеса стержни с грузами на концах (Рис. №3).
Принцип действия данных двигателей заключается в создании постоянного неравновесия сил тяжести на колесе, вследствие которого колесо должно вращаться. Рассмотрим, почему этот расчет не оправдывается на примере обычного колеса. Здесь предполагается, что работу совершает сила тяжести, то есть в нормальных условиях (при небольших расстояниях и вблизи поверхности Земли) она постоянна и направлена всегда в одну и ту же сторону.
Рисунок 4
F T — вес груза, F P — сила, с которой рычаг воздействует на шарнир (компенсируется силой реакции опоры), F B — поворачивающая сила, R — расстояние от шарнира (оси поворота) до траектории центра масс груза.
Когда рычаг стоит строго вертикально вверх, вес груза передается на шарнир и компенсируется реакцией опоры. Сила направлена по нормали к окружности, тангенциальная составляющая
отсутствует, значит, момент сил равен нулю. Это положение называется верхней мёртвой точкой (ВМТ). Если рычаг отклоняется, реакция опоры уже не компенсирует вес, появляется тангенциальная составляющая силы, а нормальная начинает уменьшаться. Так будет продолжаться только до тех пор, пока рычаг не примет горизонтальное положение. Когда момент сил достигнет максимального значения, рычаг снова начнет действовать на груз, нормальная сила поменяет свой знак относительно рычага. Тангенциальная сила начнёт уменьшаться, до момента, когда рычаг не окажется в положении вертикально вниз (нижняя мёртвая точка (НМТ)).
Таким образом, как видно из Рис. №4, половину рабочего цикла груз ускоряется, двигаясь из верхней мёртвой точки (ВМТ) в нижнюю мёртвую точку (НМТ), и половину — замедляется. Сделав несколько оборотов, колесо с неуравновешенными грузами достигнет состояния равновесия.
Цепь на наклонной плоскости
Рисунок 5
Еще один тип механических вечных двигателей — тяжелая цепь, переброшенная более длинной стороной через систему блоков. Теоретически предполагалось, что часть, на которой находится большее количество звеньев, начнет соскальзывать с наклонной плоскости, вследствие чего замкнутая цепь будет беспрерывно двигаться. Однако известно, что цепь будет покоиться. Этот тип двигателей интересен в первую очередь тем, что из невозможности его вечного движения инженер, механик и математик Симон Стевин (1548-1620) доказал закон равновесия тела на наклонной плоскости. Одна цепь тяжелее другой во столько же раз, во сколько раз большая грань (АВ на Рис.№5) призмы длиннее короткой (ВС на Рис. №5). Отсюда следует, что два связанных груза уравновешивают друг друга на наклонных плоскостях, если их массы пропорциональны длинам этих плоскостей.
Похожий по принципу механизм (Рис. №6): тяжелая цепь перекинута через колеса так, что правая ее половина всегда длиннее левой. Следовательно, она должна падать вниз, приводя цепь во вращение. Но цепь в левой части натянута отвесно, а правая — под некоторым углом и изогнуто. Аналогично вечное движение и этого механизма невозможно.
Рисунок 6
Гидравлический вечный двигатель с винтом Архимеда
В подавляющем большинстве вечных гидравлических двигателей изобретатели пытались использовать известный со времен Древней Греции механизм — винт Архимеда — полую трубку со спиралевидной плоскостью внутри, предназначенную для подъема воды из сосуда в сосуд наибольшей высоты.
Рисунок 7
Жидкость из сосуда, поднимается фитилями сначала в верхний сосуд, оттуда другими фитилями еще выше, верхний сосуд имеет желоб для стока, которое падает на лопатки колеса, приводя его во вращение. Оказавшаяся в нижнем ярусе жидкость снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким образом, струя, стекающая по желобу на колесо, не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении (Рис. №7).
Только колесо этой машины никогда не станет вращаться, поскольку в верхнем сосуде не окажется воды. Это произойдет потому, что капиллярные силы вызванные искривлением поверхности жидкости, хотя и позволяют преодолеть силу тяжести, поднимая жидкость в ткани фитиля, но они и удерживают ее в порах ткани, не позволяя ей вытечь из них.
Сосуд Денни Папена
Рисунок 8
Проект гидравлического вечного двигателя Денни Папена — сосуд, сужающийся в трубку и загнутый таким образом, что свободный конец трубки с меньшим радиусом расположен в пределах большого «горла» сосуда (Рис. №8). Автор предполагал, что вес воды в более широкой части сосуда будет превосходить вес жидкости, находящейся в трубке, в более узкой части. Таким образом, должна была происходить циркуляция жидкости за счет разности давлений. На самом деле в данном случае работает основной закон гидростатики: давление, оказываемое на жидкость, передается без изменения по всем направлениям. Поверхность жидкости в тонкой трубке установится на том же уровне, что и в сосуде, как в любых сообщающихся сосудах.
Ранее это двигателя были предложены похожие сосуды, иначе ориентированные в пространстве. В них за основу брался принцип действия сифона: в нем (в изогнутой трубке с коленами разной длины, по которой жидкость поступает из сосуда с более высоким в сосуд с более низким уровнем жидкости) работа, затрачиваемая на подъем жидкости, производится атмосферным давлением. В то же время, чтобы жидкость могла протекать через сифон, максимальная высота его изгиба не должна превосходить высоту столба жидкости, уравновешиваемого давлением внешнего воздуха. Для воды эта высота при нормальном барометрическом давлении составляет примерно 10 м. — этот факт не учитывался и приводил к неверным выводам о вечном движении такого двигателя.
Другие гидравлические двигатели
Рисунок 9
Среди множества проектов вечного двигателя было немало основанных на законе Архимеда. Один из таких проектов выглядит следующим образом: высокий сосуд (20 м), наполненный водой, имеет расположенные на одной грани в разных ее концах шкивы, через которые перекинут прочный бесконечный канат с четырнадцатью закрепленными полыми ящиками кубической формы. Ящики одинаковы, равноудалены, водонепроницаемы и имеют стороны в 1 м (Рис. №9).
Действительно, ящики, находящиеся в воде, будут стремиться всплыть вверх. На них действует сила, равная весу воды, вытесняемой ящиками.
Но даже при условии, что данный канат бесконечен, эффект не оправдывается, потому что чтобы канат вращался, ящики должны входить в сосуд именно со дна, а для этого они должны преодолеть давление столба воды, которое окажется значительно больше силы Архимеда.
Рисунок 10
Упрощенный вариант вечного двигателя гидравлического типа (Рис.№10), идея которого исходит из грубого нарушения толкования закона Архимеда. Погруженная в воду часть деревянного барабана, согласно закону Архимеда, подвергается действию выталкивающей силы. Конечно, колесо вращаться не будет, потому что сила будет направлена не вверх (как предполагалось изобретателем), а к центру колеса.
Магнитный вечный двигатель
Рисунок 11
Несложная, но оригинальная модель вечного двигателя с магнитами. К шаровому магниту, расположенному на стойке, ведут два наклонных желоба: один прямой, установленный выше, другой изогнутый (Рис. №11). Железный шарик, помещенный на верхний желоб, будет притягиваться магнитом, затем на пути он попадет в отверстие, скатится по нижнему желобу и снова перейдет на верхний желоб.
Однако, если магнит достаточно силен, чтобы притянуть шарик от нижней точки, то он не даст ему провалиться через отверстие, расположенное совсем рядом. Если же, наоборот, сила притяжения будет недостаточна, то шарик не притянется вовсе.
Вечный двигатель первого рода в противоречии с законом сохранения энергии
Окончательное утверждение закона сохранения энергии в 40-70 годы XIX века произошло на основе работ Сади Карно, Роберта Майера, Джеймса Джоуля и Германа Гельмгольца, которые показали связь между различными формами энергии (механической, тепловой, электрической и др. ). Закон сохранения энергии формулируется в следующем виде: в изолированной системе энергия может переходить из одной формы в другую, но общее количество ее остается постоянным.
Как правило, невозможность вечного двигателя рассматривают как следствие закона сохранения энергии. Рассуждения Майера и опыты Джоуля доказали эквивалентность механической работы и теплоты, показав, что количество выделяемой теплоты равно совершенной работе и наоборот, формулировку же в точных терминах закону сохранению энергии первым дал Гельмгольц. В отличие от своих предшественников, он связывал закон сохранения энергии с невозможностью существования вечных двигателей. Принцип невозможности вечного двигателя был положен Майером и Гельмгольцем в основу анализа различных превращений энергии. Макс Планк в работе «Принцип сохранения энергии» сделал специальный акцент на эквивалентности (а не причинно-следственной связи) принципа невозможности вечного двигателя и принципа сохранения энергии.
В термодинамике исторически закон сохранения формулируется в виде первого начала термодинамики: изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил над системой и количества теплоты, переданного системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход, т. е. Q = ΔU + A. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.
Вечные двигатели второго рода
Классический вечный двигатель второго рода предусматривает возможность накопления тепла за счет работы, затраты которой меньше полученного тепла, и использования части этого тепла для повторного совершения работы в новом цикле. Таким образом, должен образоваться избыток работы. Другой вариант этого двигателя подразумевает упорядочение хаотического теплового движения молекул, в результате чего возникает направленное движение вещества, сопровождаемое понижением его термодинамической температуры. Широко известных проектов таких двигателей изобретено не так много, как, например, двигателей первого рода, и информация о них не достаточна для описания. Подавляющее большинство идей таких машин являются абсурдными и противоречивыми, либо относятся к классу мнимых вечных двигателей (по сути, не являются вечными), обладают низким КПД.
Сформулированное Рудольфом Клаузиусом второе начало термодинамики однозначно утверждает: невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему. Что также означает, что в замкнутой системе энтропия при любом реальном процессе либо возрастает, либо остается неизменной (т. е. ΔS ≥ 0). Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.
Возможность использования энергии теплового движения частиц тела (теплового резервуара) для получения механической работы (без изменения состояния других тел) означала бы возможность реализации вечного двигателя второго рода, работа которого не противоречила бы закону сохранения энергии. Например, работа двигателя корабля за счет охлаждения воды океана (доступного и практически неисчерпаемого резервуара внутренней энергии) не противоречит закону сохранения энергии, но если, кроме охлаждения воды, нигде других изменений нет, то работа такого двигателя противоречит второму началу термодинамики. В реальном тепловом двигателе процесс превращения теплоты в работу сопряжен с передачей определенного количества теплоты внешней среде. В результате тепловой резервуар двигателя охлаждается, а более холодная внешняя среда нагревается, что находится в согласии со вторым началом термодинамики.
Мнимый вечный двигатель
Рисунок 12
В 60-х гг. XX в. мировую сенсацию произвела игрушка, получившая в СССР название «вечно пьющая птичка» или «птичка Хоттабыча». Тонкая стеклянная колба с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным концом колбочка почти касается ее дна. В колбе находится определенное количество эфира (в нижней части), верхняя пустая часть колбы обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят сосуд с водой и наклоняют ее, заставляя «попить» (Рис.№12). Затем механизм работает самостоятельно: несколько раз в минуту наклоняется к сосуду с водой, пока вода не кончится.
Механизм такого явления понятен: жидкость в нижней полости испаряется под влиянием комнатного тепла, давление растет и вытесняет жидкость в трубочку. Верхняя часть конструкции перевешивает, наклоняется, пар перемещается в верхний шарик. Давление выравнивается, жидкость возвращается в нижний объем, который перевешивает и возвращает «птичку» в первоначальное положение.
На первый взгляд здесь нарушается второе начало термодинамики: перепад температур отсутствует, машина только забирает тепло из воздуха. Но когда колба достигает сосуда с водой, вода из мокрой ваты интенсивно испаряется, охлаждая верхний шарик. Возникает разность температур верхнего и нижнего сосудов, за счёт которой и происходит движение. Если испарение прекратится (высохнет вата или влажность воздуха достигнет точки росы, то есть температуры, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться в росу), машина в полном согласии со вторым началом термодинамики перестанет двигаться. Мощность такого двигателя очень низка из-за незначительной разности температур и давлений, при котором «птичка» работает.
Вечные двигатели как коммерческие проекты
Вечные двигатели, с древнейших времен окутанные тайной изобретения и действия, несомненно, создавались не только для использования в практическом плане. Во все времена были мошенники и фантазеры, намеревавшиеся извлечь не только энергию большую, чем 100%.
Одна из самых известных «афер века» — вечный двигатель Иоганна Бесслера (1680-1745).
Рисунок 13
Рисунок 14
Под псевдонимом Орфиреус этот саксонский инженер 17 ноября 1717 года в присутствии известных физиков продемонстрировал машину с диаметром вала больше 3,5 м. Двигатель пустили в ход и заперли в комнате, а проверив через полтора месяца, убедились, что колесо двигателя вращается с прежней скоростью.
Когда то же самое произошло еще через два месяца, слава Бесслера прогремела по всей Европе. Изобретатель соглашался продать машину Петру I , но этого не произошло. Однако это не помешало жить Бесслеру безбедно на средства, полученные путем демонстрации двигателя. Двигатель представляет собой большое колесо, вращающееся и поднимающее при этом тяжелый груз на значительную высоту (Рис. №13).
Изобретение вызвало множество споров и нерешенных вопросов. Самый главный из них — принцип действия — не был известен широкой публике. Поэтому недоверчивые скептики заключили, что секрет заключается в том, что искусно спрятанный человек тянет за веревку, намотанную, незаметно для наблюдателя, на скрытой части оси колеса. И их ожидания оправдались: вскоре служанка Бесслера раскрыла тайну:
двигатель действительно работал только с помощью третьих лиц (Рис. №14).
Еще один известный случай использования вечного двигателя «не по назначению»: в одном из городов с целью привлечения клиентов у одного кафе было установлено «вечно» вращающееся колесо, которое, конечно, запускалось с помощью механизма.
Некоторые разработчики идей вечных двигателей в хронологическом порядке:
Бхаскара Ачарья (1114-1185), поэт, астроном, математик.
Виллар де Оннекур (XIII век), архитектор.
Николай Кузанский (1401-1464), философ, теолог, церковно-политический деятель.
Франческо ди Джорджо (1439-1501), художник, скульптор, архитектор, изобретатель, военный инженер.
Вильгельм Фридрих Оствальд (1853-1932), физик, химик, философ-идеалист.
Виктор Шаубергер (1885-1958), изобретатель.
Заключение
В 1775 году Французская Академия приняла решение не рассматривать предложения вечных двигателей, выдвинув окончательный вердикт: построение вечного двигателя абсолютно невозможно. За всю историю вечного двигателя было изобретено более 600 проектов, причем большинство из них пришлось на время, когда стали известны законы термодинамики и сохранения энергии.
Конечно, усилия многочисленных создателей вечных двигателей не пропали даром. Пытаясь сконструировать невозможное, они нашли немало любопытных технических решений, придумали механизмы и устройства, которые до сих пор применяются в машиностроении. В бесплодных поисках вечного движения родились основы инженерной науки и подтвердились законы, отрицающие его существование.
Идеей изобрести вечный двигатель человечество было одержимо с незапамятных времен. Находим даже у Пушкина, далекого от техники: «Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если я найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому», также у других русских писателей XIX века например, у А. Островского, можно найти подобные упоминания. Таким образом история вечного двигателя — это не какая-то специальная часть истории науки, а очень большая часть мировой культуры и философии.
Первые туманные мечты о двигателе вообще находим у Роджера Бэкона. В своих записях он писал «можно же создать крупные речные и океанские суда с двигателями и без гребцов…можно создать колесницу, передвигающаяся с непостижимой быстротой, не впрягая в нее животных….и летательные аппараты…машину поднимающую и опускающую большие грузы». Такие идеи появились уже в 13 веке, чуть позже некоторые из них хотя бы в проектах, гипотетически воплотит великий Леонардо. Бэкон понимал, что для появления таких машин и устройств необходима энергия, некий двигатель. В тоже время уже появлялись идеи энтузиастов о создании вечного двигателя. В Средневековье рабочая сила была важна как никогда, росло число городов, рабовладельческое общество сменялось феодальным. Относительно широко распространялась грамотность. Средневековая Европа интересовала техническими новинками со всего мира (наиболее технически развит тогда был восток). Открывались университеты (В 1209 году — Кэмбридж, в 1222 — Падуя, Неаполь — в 1227, а Оксфорд так вообще был основан еще в 1167г. ), появлялись первые изобретения — компас, бумага, порох, часы, очки, зеркала, множество изобретений для судоходства. В Древней Греции, где уровень развития науки был высоким и гениальных изобретателей тоже хватало, не было даже намека на подобные устройства. Герон изобрел паровую турбину (прообраз двигателя, шар приводился в движение силой пара), но не сохранились какие-то сведения о ее использования в целях облегчения труда рабов.
Сейчас каждый школьник знает, что изобрести подобное устройство нереально. Это нарушает или первый, или второй закон термодинамики. Однако века назад подобными знаниями не обладали. В XIII веке люди знали, что природные процессы, происходящие на земле (приливы-отливы, закат-рассвет) могут быть непрерывны, то есть вечны и вечное движение им казалось вполне реальным. Вопрос, откуда двигатель будет брать энергию для работы, никого тогда не волновал.
Примерно к XVI веку некоторые ученые-механики стали понимать, что создать такое устройство не получится, никакая сила не может возникнуть из ничего. Но этого мнения придерживался очень узкий круг особо талантливых ученых. Но позднее этого мнения стала придерживаться и официальная наука. В 1775 году Парижская академия наук перестала серьезно рассматривать любые проекты ppm (Perpetuum mobile). Этим оканчивается первый «механический» период развития «вечного двигателя», нарушители первого закона термодинамики.
Второй период продолжался до последней четверти 19 века, В это время фундаментальная наука продвинулась вперед, было определено понятие энергии, уже известны основы термодинамики, однако романтичных изобретателей это не смущало. Так заканчивается история вечного двигателя первого рода, нарушающего первый закон термодинамики. А он гласит, что общее количество энергии, поступающий в двигатель равно количеству энергии выходящей из него.
Третий период развития продолжается до наших дней. Современные ученые знают в сотни раз больше, чем их предшественники. И, конечно, им известно, что проекты например механического типа, с перетекающими жидкостями, пластинками или шариками, неработоспособны. Они прорабатывают другие варианты, например о превращении одного вида энергии в другой. Однако это не позволяет сделать второй закон термодинамики, ограничивающий переход одной формы энергии в другую, но этот закон не все хотят признавать. Например в 1972 году во Франции некий Ж. Леланде преспокойно запатентовал один такой «двигатель, использующий силу тяжести» Но если раньше мечты и проекты о ppm очень способствовали развитию науки, то сейчас подобные разработки ничего дать не могут.
Историки техники много спорят о том, кто все-таки первым предложил модель perpetuum mobile? Индийский математик и астроном Бхаскара Ачарья (1114 — 1185) — упоминал об этом с своих сочинениях, он предложил «жидкостный механический двигатель» и примерно в 1200 году есть упоминания в трудах другого, арабского ученного. В Европе это был Виллар д»Оннекур — французский инженер и архитектор. Как и большинство ученных того времени он занимался несколькими науками одновременно. Сохранился его чертеж и текст, к нему относящийся «С некоторого времени мастера спорят, как можно было бы заставить колесо вращаться само собой. Этого можно достигнуть посредством нечетного числа молоточков или ртути следующим образом».
Другой проект вечного двигателя, предложенный Петром Пиллигримом в XIII веке — на основе магнитов. Следует учесть, что это все было во времена, когда алхимия и магия были вполне авторитетны и признаны. Петр считал, что таинственные силы, заставляющие магнит притягивать железо, подобны тем, которые заставляют двигаться небесные тела вокруг земли (в те времена земля считалась центром вселенной). Значит, если дать возможность магниту двигаться по кругу без препятствий, то он при соответствующей конструкции реализует эту возможность. На его «чертеже» двигатель состоит из 2 частей. Подвижная часть представляет собой стержень на внешнем конце которого закреплен магнит, а другой насажен на неподвижную ось. Стержень должен двигаться по окружности как стрелка часов. Неподвижная часть представляет собой два кольца — наружное и внутреннее, между которыми находится магнит с внутренней поверхностью в виде косых зубцов. На подвижном магните, установленном на стержне, написано «северный полюс», на магнитном кольце — «южный полюс». Скорее всего автор полагал, что магнит на стержне будет по очереди притягиваться к зубчикам магнитов, и тем самым беспрерывное движение по окружности. Хотя реальное существование такого двигателя сомнительно, но сама идея использовать магнит очень интересная, ведь даже современный электродвигатель работает на магнитном взаимодействии статора и ротора. Вообще было 3 рода «вечных двигателей» — механические, магнитные и гидравлические. Также механические ppm можно разделить на два вида — использующие грузы из твердого материала, и те, в которых грузом служили жидкости.
Далее в 1438 году итальянский механик Мариано ди Жакопо из горда Сиена описал двигатель, повторяющий идею д»Оннекура, однако уже с подробной проработкой. Толстые пластины, использующиеся в виду груза закреплены так, что должны откидываться в одну сторону, создавая движение. Число их нечетно, этому равновесия достичь не получится, в любом положении колеса слева пластин будет больше.
В 1620 англичанин Эдуард Соммерсет не только разработал вечный двигатель механического типа, в виде колеса с твердыми грузами, но также и воплотил свое изобретение в жизнь. Эдуард принадлежал к высшим слоям общества, а также являлся придворным короля Карла I, что гарантировало праздную безбедную жизнь, однако он серьезно занимался механикой и техническими проектами. Презентацию своего проекта он публично провел в лондонском Тауэре, изготовив четырех метровую модель, чем вызвал восторг присутствующих. Но чертежи увы не сохранились.
Александро Капра из Италии описал еще один вариант ppm в виде колеса с грузами. По периметру окружности расположены грузы на рычагах. Они должны были непрерывно вращать окружность по часовой стрелке. Существовали еще проекты жидкостных двигателей. Все они развивали одну идею индийца Бхаскара. На колесе под определенным углом к радиусам закреплены замкнутые трубки с ртутью. при движении колеса ртуть переливалась и создавала разницу веса. И все последующие проекты были связаны с перевесом. Еще была безумная идея заставить колесо катиться, изготовив его в виде барабана, в который были бы залиты 2 жидкости разной плотности. Вот уже на этом этапе все больше ученых склонялось к невозможности движения такого аппарата — он достигнет равновесия и не будет вращаться. Известный физик того времени Джованни Борелли доказал неработоспособность подобного устройства. В 1660 году немец Иоганн Бехер работал десятилетие над проектом двигателя, в котором движение грузов приводило бы в движение шестерни и часовой механизм, для обещанных часов даже начали строить башню, однако, конечно, он потерпел неудачу и публично в этом признался.
В этой статье конечно описана только малая часть этих утопических проектов. В действительности их гораздо больше. Если вас заинтересовала эта тема рекомендую книгу «Вечный двигатель- прежде и теперь», там вы найдете всю подробную информацию
Пусть вечный двигатель так и не найден, но зато в компании НПП «Сервомеханизмы» вы можете купить электродвигатель, электропривод или например, винтовой домкрат для своего оборудования и долго радоваться его стабильной работе. Итальянское качество и качественная сборка оправдывает себя. И никаких утопий, все реально, достаточно только обратиться к нашим менеджерам.
Вечный двигатель , перпе туум-мо биле (латинское perpetuum mobile переводится вечное движение ) — воображаемая машина, которая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергии извне. Возможность работы такой машины неограниченное время означала бы получение энергии из ничего.
Идея вечного двигателя возникла в Европе, по-видимому, в XIII веке (хотя существуют свидетельства, что первый проект вечного двигателя предложил индиец Бхаскара в XII веке). До этого проекты вечных двигателей неизвестны. Их не было у греков и римлян, которые разработали множество эффективных механизмов и заложили основы научных подходов к изучению природы. Ученые предполагают, что дешевая и практически неограниченная рабочая сила в виде рабов тормозила в античности разработку дешевых источников энергии.
Почему люди так упорно хотели построить вечный двигатель?
В этом нет ничего удивительного. В XII-XIII веке начались крестовые походы и европейское общество пришло в движение. Стало быстрее развиваться ремесло и совершенствоваться машины, приводящие в движение механизмы. В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадьми, мулами, быками, ходившими по кругу). Вот и возникла идея придумать эффективную машину, приводимую в движение более дешевой энергией. Если энергия берется из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны — даром.
Еще популярнее идея вечного двигателя стала в XVI-XVII веках, в эпоху перехода к машинному производству. Число известных проектов вечного двигателя перевалило за тысячу. Создать вечный двигатель мечтали не только малообразованные ремесленники, но и некоторые крупные ученые своего времени, так как тогда не существовало принципиального научного запрета на создание такого устройства.
Уже в XV-XVII веке прозорливые естествоиспытатели, такие как Леонардо да Винчи, Джироламо Кардано, Симон Стевин, Галилео Галилей сформулировали принцип: «Создать вечный двигатель невозможно». Симон Стевин был первым, кто на основе этого принципа вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости, что привело его в конце концов к открытию закона сложения сил по правилу треугольника (сложение векторов).
К середине XVIII века, после многовековых попыток создать вечный двигатель, большинство ученых стали считать, что сделать это невозможно. Это был просто экспериментальный факт.
С 1775 года Французская академия наук отказалась рассматривать проекты вечного двигателя, хотя и в это время у французских академиков не было твердых научных оснований принципиально отрицать возможность черпать энергию из ничего.
Невозможность получения дополнительной работы из ничего была твердо обоснована лишь с созданием и утверждением как всеобщего и одного из самых фундаментальных законов природы «закона сохранения энергии».
Сначала Готфрид Лейбниц в 1686 году сформулировал закон сохранения механической энергии. А закон сохранения энергии как всеобщий закон природы сформулировали независимо Юлиус Майер (1845), Джеймс Джоуль (1843–50) и Герман Гельмгольц (1847).
Врач Майер и физиолог Гельмгольц сделали последний важный шаг. Они установили, что закон сохранения энергии справедлив для животных и растений. До этого существовало понятие «живая сила» и считалось, что для животных и растений законы физики могут не выполняться. Таким образом, закон сохранения энергии был первым принципом, установленным для всей познанной Вселенной.
Последним штрихом в обобщении закона сохранения энергии стала специальная теория относительности Альберта Эйнштейна (1905 г.). Он показал, что закон сохранения массы (был такой закон) — часть закона сохранения энергии. Энергия и масса эквивалентны по формуле Е = mс 2 , где с — скорость света.
Всем нам кажется, что мы живём в эру, когда придумать что-то новое практически невозможно, и уникальные и главные изобретения человечества уже действуют или хотя бы рассматриваются в проекте. Люди научились создавать беспроводную связь, роботов и даже искусственные органы, но до сих пор существует одна вещь, которая остается загадкой, будоражащей умы ученых.
Многие поколения исследователей и изобретателей гнались за призрачной мыслью о создании вечного двигателя, и, хотя в наше время ученые вывели гипотезу, что это всего лишь миф, и существование подобной технологии нереально, есть люди, которые своими изобретениями навсегда вошли в историю, ломая все писаные и неписаные законы физики и прорываясь вперед. Эти идеи гениальны или сумасшедшие? Судите сами.
Колесо Бхаскара
Одним из самых древних упоминаний о механизме вечного двигателя стали труды известного математика и астронома Бхаскара Второго. Концепция его удивительного, для того времени творения была описана ещё в далёком 1150 году. Изобретение ученого заключается в простой конструкции: на колесо крепятся вогнутые внутрь спицы, которые наполняются ртутью. При легком вращении ртуть начинает двигаться по направлению, тем самым приводя колесо в состояние дисбаланса. Пытаясь достичь покоя, колесо будет находиться в постоянном движении.
За много веков тысячи ученых и исследователей пытались усовершенствовать и видоизменить колесо Бхаскары, некоторые из них настолько сильно верили в гениальность этой идеи, что даже придумали специальные тормоза для контроля механизма.
В наше время мы понимаем, что эта идея слишком проста и банальна. Мы не сможем получить нужную энергию благодаря работе подобного механизма. Но для того времени колесо Бхаксары стало удивительным открытием, которые будоражило и завораживало людей, не знающих элементарных законов физики. Люди начали описывать идею колесообразного вечного энергетического потока во многих трудах европейских и исламских изобретателей, а индуисты уверенно твердили, что изобретение связано с кругом жизни и реинкарнацией человека.
«Перпетуум-мобиле»
Одним из самых загадочных механизмов, которые играли роль потенциального вечного двигателя и неиссякаемой энергии, стало изобретение под названием Perpetuum mobile. В далеком 1604 году известный алхимик и изобретатель Корнеллиус Дребль продемонстрировал механизм вечного двигателя английскому двору, чем поразил всех своих современников.
До сих пор никто не может описать вечный двигатель Дребелля, а всё потому, что, будучи алхимиком до мозга костей, ученый постоянно повторял, что механизм является результатом приручения «огненного духа воздуха». Концепция механизма отдаленно напоминала хронометр и не нуждалась в заводке, при этом показывая действующую фазу луны и точную дату.
К сожалению, современные ученые не имеют возможности изучить данное изобретение. Единственное, на что они могут опираться — это древние записи и картины известных художников, таких как Рубенс, которые изобразили «Перпетуум-мобиле» на своих холстах.
Хотя изобретение вызвало огромный ажиотаж по всей Европе, принеся Дребеллю известность, умер изобретатель в полной нищете. Самое удивительное и необъяснимое в вечном двигателе Корнелиуса Дреббеля то, что, хотя мы и не знаем, как и почему он работал, вы точно видели его намного чаще, чем можете представить.
Ученый проделал длинный путь от сына простого фермера, до изобретателя первой в мире подводной лодки. Но с годами он всё чаще стал посещать забегаловки и пабы, связываясь с сомнительными «изобретателями», которые основательно испортили его репутацию.
Водяной винт
«Вечный двигатель» Фладда, построенный в 1618 г. Гравюра на дереве. 1660
Как и все его ученые предшественники, Роберт Фладд был типичным изобретателем своего времени. Общество, которое верило в существование темной магии, философского камня и алхимии, конечно же, пыталось найти способ вывести идеальный рецепт вечного двигателя.
Роберт Фладд (1574 — 1637).
Фладд даже для своего времени был довольно эксцентричной персоной и всецело предавался своим догадкам и предположениям, свято веря, что все законы природы, науки и физики — это всего лишь проделки Бога, который неустанно следит за человечеством.
Его изобретение «Водяного винта», датируемое 1618 годом, было направлено на помощь фермерам того времени, которые работали в нечеловеческих условиях и для обработки большого количества зерна должны были доставлять его к водяным мельницам, перерабатывать и отвозить обратно.
Концепция «Водяного винта» заключалась в вечном движении водяного колеса под действием циркуляции воды. Такое изобретение полностью уничтожало все известные законы физики, однако были те, кто поддерживал подобную идею и пытался развивать её.
Колесо Бесслера
Иоганн Бесслер (1680 — 1745).
Восемнадцатый век подарил миру великого и по-своему сумасшедшего ученого по имени Иоганн Бесслер. Его механизм вечного двигателя строился на ранее представленных исследованиях Бхаскары. Ученый утверждал, что для вечного движения нужен элементарный дисбаланс, который заставил бы предмет находиться в постоянном движении.
В 1717 году Бесслер решил испытать изобретенное им устройство. Он поместил 4-х метровое колесо в закрытую комнату, приставив к ней охрану для пущей надежности и не подпускал к изобретению никого на протяжении двух недель.
Первый в историии действующий образец «вечного двигателя» Бесслера.
Когда комнату открыли, колесо вращалось с прежней скоростью. Схему решили повторить для большей надежности, для этого закрыв помещение практически на три месяца, но когда ученый вернулся к своему изобретению, ничего не изменилось, и колесо пребывало в движении.
Даже после глобального прорыва в сфере вечного движения Бесслер остался скрытной и совершенно замкнутой личностью. Он не желал подробно рассказывать о принципах работы своего колеса, при этом повторяя, что каждый умный и сообразительный человек сможет создать такое же устройство, и принцип работы его механизма основан на простом дисбалансе.
Не выдержав давления и постоянного интереса прессы того времени, Бесслер сломал колесо и стер все сведения о его принципах работы, забрав секрет с собой в могилу. Однако ученые нашего времени не отвергают гипотезу Бесслера, и в начале 2014 года известный инженер и исследователь Джон Коллинз объявил, что близится к разгадке тайны бесслероского колеса.
Часы Кокса
Удивительным изобретением стали знаменитые часы Джеймса Кокса. Впервые уникальное устройство ученый представил на публике в 1774 году. К часам прилагалась документация, которая гласила, что они созданы с помощью механических и философских учений, а также объяснялись принципы работы, которые подтверждали тот факт, что часы не требуют дополнительной заводки.
Если опираться на описанный в инструкции механизм, вечный двигатель часов Кокса работает благодаря алмазу, который понижает трение металлов внутри конструкции, из-за чего часы практически вечны. Кроме того, ученый заявил, что при создании устройства использовал мистику.
Также гениальность изобретения Кокса заключается в том, что часы были закрыты плотным стеклом, которое не позволяло пыли проникнуть внутрь, а работа устройства зависела от атмосферного давления. Джеймс Кокс оставил свой отпечаток в истории механики как гениальный изобретатель, подаривший миру часы, которые не требовали никакого обслуживания и могли, в прямом смысле этого слова, ремонтировать сами себя.
«Тестатика»
Одним из самых сомнительных, тайных и невероятных механизмов вечного двигателя стало изобретение известного часовщика и основателя религиозной секты Meternitha Пауля Бауманна. На создание подобного механизма Бауманна сподвигло недостаточное освещение в его камере, в которой он отбывал наказание за растление несовершеннолетней девушки.
Как рассказывал сам изобретатель, перед ним предстало видение, которое поведало ему секрет вечного двигателя и подвигло на создание религиозной общины. Выйдя из тюрьмы в 1950 году, Бауманн начал проповедовать здоровый образ жизни вместе с догмами общества. Для создания экологически чистой зоны приспешники религии Meternitha используют вечный двигатель Бауманна, который, по их словам, поглощал электрическую энергию природы.
Машина получила название «Тестатика» и стала культовым символом для всех последователей секты. Секрет механизма находится под таинственной защитой мистических сил, и никто из посторонних людей не может выведать информацию о способе его работы. Хотя существует короткий документальный фильм, созданный в 1999 году, но он, к сожалению, не открывает всех секретов. Ещё одним загадочным обстоятельством стало самоубийство болгарского физика, который вначале 90-х попытался найти объяснение работе «Тестатики».
Батарейка Николае Карпена
В Национальном техническом музее Румынии хранится уникальное наследие, оставленное миру гениальным инженером и физиком Николае Василеску-Карпеном. В 50-х годах прошлого века ученый изобрел батарею, которая продолжает функционировать и сегодня. Деятели науки всего мира ломают голову над загадкой этого механизма, но даже сейчас они не достигли консенсуса.
Батарейка долгое время была забыта учеными, и о ней вспомнили только раздельно двадцать первого века, когда в музее нашлось место и средства для представления экспоната. Но каково было удивление ученых, когда они обнаружили, что спустя 60 лет батарейка работает, и, как и раньше, обеспечивает стабильное напряжение.
Карпен был известен как невероятно умный ученый. Современный мир запомнит его благодаря уникальным достижениям в области телеграфов и передачи сигналов на огромные расстояния. Возможно, и его батарейка в скором времени приведет к значительному прорыву в технологиях человечества. Но даже если прорыва не случится, каждый из нас будет не против такого устройства, которое работает на протяжении 60-ти лет.
Энергетическая машина Джо Ньюмана
Конец девятнадцатого и начало двадцатого века стали пиковым временем для различных изобретений, которые должны были создать вечную энергию. Но каждый из этих механизмов оказывался очередным провальным мошенническим устройством, на котором хотели только поживиться. В связи с подобным всплеском, с 1911 года получить патент на вечный двигатель и неиссякаемую энергию стало практически невозможно.
Но одного исследователя не остановило даже это. В 1984 году ученый-любитель, не окончивший и средней школы, попытался запатентовать свой вечный двигатель, выступив в вечерней программе новостей на телеканале CMS. Джо Ньюман представил устройство, состоящее из аккумуляторов и множества катушек.
Люди не могли поверить своим глазам, но после тщательного изучения механизма ученые отвергли все доводы Ньюмана. Даже после такого глобального фиаско Джо не сдался и до последнего твердил, что идею вечного двигателя ему послал сам Бог.
Инопланетная машина Дэвида Хамела
Ещё одной неимоверной историей современности стал рассказ самопровозглашенного хранителя вечной энергии и космического аппарата Дэвида Хамела.
Изобретатель доказывает всем, что является сыном простого плотника, что он так и не окончил никакого высшего учебного заведения, и что его украли инопланетяне. Если первые два факта можно назвать правдивыми, то о достоверности третьего судить невозможно.
Чертёж космического аппарата Дэвида Хамела.
Однако, сам Хамел утверждает, что он встречался с существами с планеты под названием Кладен, и они уверили его, что он должен создать космический корабль и изменить мир.
Согласно его «теории», «вечный аккумулятор энергии» работает в точности, как простой земной паук. Также Дэвид рассказывает историю о том, что первый космический корабль, который он построил, улетел.
По его легенде, после запуска машины, она самостоятельно взлетела и отправилась в полет над Тихим Океаном, и именно поэтому исследователь вновь принялся за постройку корабля. К сожалению или к счастью, научных объяснений корабль Дэвида не имеет. Возможно, в скором времени, благодаря наследию, оставленному учеными, человечество и откроет секрет вечного двигателя. Но, к сожалению, на данном этапе развития, научные деятели утверждают, что источника вечной энергии не может существовать.
Сегодня все знают, что вечный двигатель невозможен. Но возникает вопрос, как ученные дошли до этого понимания. Нужно было сформулировать понятие энергия, первый и второй законы термодинамики, законы сохранения энергии. А в начале ничего такого не было, и изобретатели perpetuum mobile росли как грибы после дождя.
Первым крупным изобретателем был Бесслер, или под его творческим псевдонимом Орффиреус. Дело происходило в Германии в 18-ом веке. Рассказывают, что появился этот загадочный джентльмен в 1712 году в городке Гера. При себе имел странную игрушку: толстый деревянное колесо, полтора метра в диаметре, обернутое в промасленный кусок кожи.В центре колеса выступала массивная ось и к ней привязан прочная веревка.Стоя перед публикой Бесслер давал легкий толчок и колесо начинало раскручиваться, были слышны скрипи перекатывающихся шаров. Колесо перекачивало воду с помощью небольшого насоса, также поднимало грузики.
Единственный сохранившейся чертеж колеса Бесслера.
Всего изобретатель создал 4 машины. Но был он очень эксцентричен и страдал сильной формой паранойи. К сожалению, он не оставил после себя записей внутреннего устройства механизма. В каждом из устройств, была часть, которую он никогда не показывал, при попытке раскрыть его накрывала волна паранойи, и он разрушал свою машину, с тем чтобы в дальнейшем построить еще большую. В какой-то момент ему благоволил ландграф Карл Гессен-Кассельскому. Но патрон захотел убедиться, что Бесслер действительно изобрел вечный двигатель. Карл пригласил Лейбница -одного из крупнейших ученных европы на тот момент. До конца Лейбниц не смог убедиться, что это действительно вечный двигатель, но был очень впечатлен и рекомендовал машину. Говорят, что Лейбниц настолько впечатлился, что пытался привлечь к машину Ньютона. Но Ньютон не ответил на письмо, или он вообще относился с презрением к попыткам создать вечный двигатель.
Тогда ландграф решил провести дополнительную проверку. Бесслеру предоставили большую комнату, в центре которой он построил очередную машину. В дверях комнаты поставили двух стражников. По окончанию работ комнату опечатали и через месяц вскрыли и убедились, что колесо все еще крутится. Но как всегда условием Бесслера было, что часть устройства было закрыто, то есть до конца нельзя было быть уверенным в подлинности открытия. В какой-то момент появилось свидетельство служанки, что она помогала запускать колесо. Но есть мнение, что это лжесвидетельство, из-за маленького жалования.
Кроме чертежа ничего не сохранилось после того изобретения. Скорее всего механизм работал по принципу зубчатого колеса, в углублениях которого прикреплены откидывающиеся на шарнирах грузы. Геометрия зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу автора, это, в согласии с законом рычага, должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При вращении грузы откидывались бы справа и сохраняли движущее усилие.
Однако, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.
Позже в 19 веке Томас Янг сформулировал понятие энергии, как способности совершать работу. Юлий фон Мейер, врач и физик, приходит к выводу, что энергия сохраняется, просто меняет свою форму. К тому же выводу пришел Джеймс Джоуль. И третий ученный, который пришел к идее сохранения энергии был Герман фон Гельмгольц , тоже врач и физик. Гельмгольц в своей статье сформулировал невозможность вечного двигателя первого рода, то есть механизма, нарушающего закон сохранения энергии. Энергия не берется из ниоткуда.
Кили в своей лаборатории. 1889 год
Следующим крупным «изобретателем» вечного двигателя был американец Кили со своим двигателем Кили. Жил он в Филадельфии. До поры до времени был абсолютно не известной личностью, делал маленькие игрушки и продавал на местном рынке. Около 1874 года по Филадельфии появились слухи о новом изобретении, использующем новую неизвестную силу. Надо помнить, что это было времена Эдисона, с его электрической лампочкой, Нобель и динамит, Максвелл и теория электромагнетизма. Довольно быстро нашлось много инвесторов, готовых вложить много денег в это устройство. Инвесторы были с Филадельфии и с Нью-Йорка.Была основана фирма «Keely Motor Company».
Кили и совет директоров фирмы «Keely Motor Company». А надо понимать, что Кили умел красиво, но очень непонятно говорить. Его никто не мог понять. Он любил делать красивые демонстрации, много объяснял, но устройство механизма не показывал. И все время обещал, что вот-вот будет изобретен двигатель новой конструкции. И так-это продолжалось почти 10 лет. Инвесторы дважды обращались в суд, были приглашены свидетели-эксперты, но ничего не помогало. Проблема была, что фирма названа по его имени и все зависело от изобретателя. А у инвесторов толком не было никаких прав. И чтобы Кили не сбежал, инвесторам приходилось идти с ним на компромиссы. Даже была шуточное высказывание, по панамскому каналу будут плавать судна на двигателе Кили.
В самый тяжелый момент у Кили появился спонсор: вдова Клара Блюмфильд-Мор. Она помогала ему деньгами, пиаром. Н из-за сильной критики, она захотела провести проверку. Был приглашен Александр Скот, инженер-электрик.
Одним из демонстрационным механизмов Кили, был так называемый эксперимент левитации, или аккорд-масс.
Килли давал пару аккордов и тяжелый грузик вопреки силы гравитации всплывал внутри стеклянной трубке. К трубке был подключен «ретранслятор»с помощью электрического шнура. А Скот заподозрил, что это полая трубка и механизм работает от сжатого воздуха. И предложил Кили провести эксперимент без провода. На что Кили ответил отказом.
После смерти Кили в подвале дома инвесторы обнаружили большой сосуд с сжатым возухом, с помощью которого он запускал один из своих механизмов.
Говорят, что перед смертью спросили как бы он хотел, чтобы его запомнили. На что он ответил, что как самого большого махинатора 19 века.
Открытие второго закона термодинамики, энтропии, Сади Карно…
Продолжу позже, потому что пост выходит слишком длинным.
ДВИГАТЕЛЬ «ДИВО» — Статьи
Двигатель «ДиВо» с моторесурсом продолжительностью в жизнь человека
Не сосчитать неравнодушных и любознательных людей, которые изобретали «вечный» двигатель с древних времён. По определению, «вечный» двигатель – это воображаемое устройство, позволяющее получить большее количество полезной работы, чем количество сообщённой ему энергии. То есть, получить избыточную энергию минуя закон сохранения энергии. Это сделать никому до сих пор не удалось. Хотя в интернете разброс мнении по этому вопросу. Для убедительности суждения, нам хочется увидеть хоть один пример «вечного» двигателя, работающего на человека. Нельзя пройти мимо «вечного» двигателя украинского изобретателя Ермолы А. А. со своеобразным принципом работы. В интернете желающие могут познакомиться с его спорным «изобретением». Вот и мы не остались в стороне от проблемы дешёвого источника энергии. Не так важно, как мы рассуждали, но главное мы пришли к практическому результату. Изобретать много нам не пришлось. Не пришлось искать модную «свободную энергию». Для объяснения принципа работы нашего двигателя достаточно знаний физики средней школы. Известные явления, наблюдения за проявлением законов природы просто мы сложили по – своему. Ещё в далёком 1935 году К.Э. Циолковский в своих научных работах обращал внимание на « осциллирующий водяной столб». Мы подумали и изготовили действующую модель двигателя, работающего без углеводородного топлива на основе силы гравитации и Архимедовой силы. Умышленно не ставилась задача «вечного» двигателя, что бы ни пугать «диванных всезнаек», достаточно обеспечить энергией человека при его жизни. И сейчас мы хотим рассказать о наших разработках.
Вначале о принципе работы двигателя немного теории. Известно, что тело, поднятое над поверхностью Земли, обладает потенциальной энергией. Так же можно сказать и о поплавке, плавающем на поверхности водоёма. Потому что изменится потенциальная энергия поплавка, если высохнет водоём. Так же, как падающее тело на Землю, так и падающий на дно поплавок – могут выполнить полезную работу. Классическим примером в первом случае могут быть часы-ходики с подвешенной на цепочке гирькой. Второй подобный случай можем наблюдать при шлюзовании судов. Заметьте, что одинаково шлюзуются как гружёные баржи, так и прогулочные кораблики. Отсюда важно, что можно использовать плавающий груз любого веса, главное, что бы он плавал и между верхним и нижним уровнями воды. Логичный дальнейший вывод: если в емкость, где находится плавающий груз, наливать воду, то будет подниматься уровень воды в ёмкости и, как следствие, груз будет всплывать под действием Архимедовой силы. Если же открыть сливное отверстие ёмкости, то с утечкой воды плавающий груз будет опускаться под действием силы тяжести. Колебания воды в ёмкости будут менять потенциальную энергию плавающего груза, которая может выполнять полезную работу. В жизни для наполнения ёмкости водой с одноразовыми затратами можно использовать горные реки, артезианские источники, канализационные сбросы с многоэтажных домов, ведь поплавок будет так же плавать и в не питьевой воде. Мы пошли дальше. Важно источник энергии приблизить поближе к потребителю. Для расширения географии использования пневмо — жидкостного двигателя, предлагаем поднимать экономно уровень воды искусственно с помощью сжатого воздуха. Слово жидкость мы упоминаем неслучайно, потому что воду могут заменять специальные жидкости, например, незамерзающие или разной плотности. Вы сможете судить о полезности и преимуществах данного способа после изучения принципиальной схемы предлагаемого нами двигателя. Смотрим рисунок. Поз. 1 и 2 обозначаются ёмкости, поз. 4 и 5 обозначаются трубы с помещёнными в них поплавками (грузами) 6 и 7. Поз.3 – пневмораспределитель. Между собой поплавки связаны цепью 12, которая способствует вращению вала отбора мощности 14 в одном направлении. Механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное в одном направлении обозначен поз. 13, с ним можно ознакомиться на сайте истоктоп.ру, статья «от колебания к вращению. Кстати, предлагаем механизм заменяет традиционный кривошипно-шатунный механизм для сложения возвратно –поступательного движения во вращательное. Поз. 8 и 9 – постоянные магниты, прикрепленные к поплавкам 6 и 7. Поз.10 и 11 –герконы (герметичные контакты) нормально разомкнутые. И так, пневмо-жидкостный двигатель «ДиВо» работает следующим образом. По каналам распределителя 3 сжатый воздух поступает в ёмкость 1 и начинает вытеснять жидкость в трубу 4, при этом начинает всплывать поплавок 7 с постоянным магнитом 8 и, дойдя до верхней точки трубы, замыкаются контакты геркона 10. Происходит переключение распределителя 3. Сжатый воздух из ёмкости 1 уходит в атмосферу, а из магистрали нагнетания он начинает поступать в ёмкость 2. Как следствие, в трубе 4 падает уровень воды, а в трубе 5 – поднимается. Закономерно при этом, поплавок 7 падает вниз под собственным весом, а поплавок 6 начинает поднимать Архимедова сила. При достижении поплавком 6 верхней точки в трубе 5 срабатывает геркон 11. Автоматически продолжается рабочий цикл. Согласованное перемещение поплавков 6 и 7 передаётся цепью 12 на вал отбора мощности 14 механизма 13. (см. «от колебания к вращению»).
Поскольку, пневмо-жидкостный двигатель работает на присущих только ему принципах, то он должен занять свое нишу в линейке двигателей. Для простоты понятия, о каком двигателе идёт речь, мы его назвали «ДиВо». Потому что, во-первых, он работает от действующих и возобновляемых сил природы, а потом, взяты первоначальные буквы фамилий авторов изобретения – Даниленко и Волкович. Осталось ответить на вопрос по схеме об источнике сжатого воздуха. Конечно, источник должен обеспечить расход воздуха определённого давления. Объём сжатого воздуха будет равен произведению объёма вытесненной жидкости из ёмкости в трубу и числу циклов в единицу времени. Численное значение подаваемого избыточного давления воздуха определяет высоту, на которую поднимется жидкость из ёмкости в трубе. Известно, что нормальное атмосферное давление составляет около 10.3 метра водного столба, тогда можно считать, что на подъём воды в трубе на каждый метр высоты требуется всего 0,1кг/см2. С такой задачей может справиться компрессор, работающий от самого двигателя, так же как работают подкачивающие топливные насосы на ДВС. В нашем случае, просто незначительная часть веса поплавка будет направлена на работу компрессора, а большая часть веса будет крутить потребитель. Для первоначального пуска двигателя или для первого подъёма поплавка надо иметь ресивер со сжатым воздухом рабочего давления. На озвученном выше сайте истоктоп.ру можно видеть ролик, где показываем построенную нами модель двигателя «ДиВо» по предложенной принципиальной схеме. Только дополнительно в электрическую цепь ввели светодиоды для отслеживания переключений пневмонического распределителя. Здесь нами взяты сантехнические трубы с внутренним диаметром 110 мм и высотой 3 метра. Каждый поплавок объёмом 4,8дм3 выполнен из трубы с заглушенными торцами. В поплавки залита вода в количестве, что общий вес каждого доведён до 4,2кг. Эксперимент показал, что предложенная схема работоспособна, переключается пневмонический распределитель через каждые 10 секунд. Для работы двигателя требуется беспрерывно подавать сжатый воздух с избыточным давлением 0,3 кг/см2. После просмотра ролика предлагаем Вам посчитать мощность построенного двигателя «ДиВо» с известными исходными данными, что бы самим убедиться в его эффективности. По нашему мнению наиболее востребованными двигатели данного типа будут в энергетике, где вырабатывается универсальная энергия – электрический ток. По следующим причинам:
1.Для производства электроэнергии не нужно покупать дорогостоящие энергоресурсы, можно обойтись одноразовыми затратами. 2.Выроботка электроэнергии может вырабатываться дискретно от десятка киловатт до мегаватт в зависимости от потребности и мощности применяемого двигателя «ДиВо». 3. Получение энергии экологически чистым способом так, как при этом используется многократно ограниченный объём дешёвой жидкости, компенсировать надо только естественное испарение жидкости. 4. Работа приводного двигателя совсем не зависит от углеводородного топлива, от капризов природы. 5. Источник электроэнергии можно построить рядом с Потребителем в любой местности и в любом месте, используя относительно малую площадь. 6. Предлагаемый механизм преобразования возвратно – поступательного движения во вращательное в двигателе позволят отказаться от традиционного кривошипно – шатунного механизма с его недостатками. 7. Низкая цена обслуживания источника энергии при высокой степени безопасности. Положительные стороны изобретения особо оценят частники. Тем более, что можно своими руками на своём участке собрать электроустановку, что бы не переплачивая, а по реальной себестоимости обеспечить своё жильё теплом и светом, дешево обогреть теплицу. По сути, мы не предложили двигатель в окончательном исполнении, а только указали направление поиска нового альтернативного источника энергии. Отточить конструкцию можно только во время модернизации при её эксплуатации. Уже сейчас видно, что весь сжатый воздух стравливать сразу в атмосферу расточительно. Рационально будет часть его направить в другую ёмкость для подъёма жидкости, что снизит нагрузку на компрессор и повысит КПД двигателя «ДиВо» Приглашаем Вас высказаться по этой теме. Общими усилиями быстрее наладим внедрение изобретения, облегчим себе жизнь. Если техническую задачу, будем считать, решили, то остаётся вопрос о заинтересованности внедрения изобретения. Конечно, продавцы электроэнергии, снимающие моржу более 500%, не хотят сдавать монопольные позиции. Но бесперспективно запрещать человеку обустроить быт своими руками. Время всё расставит по своим местам, и оно уже пришло для перемен.
От коллектива авторов изобретения написал Волкович В.И
Добавить комментарий
Энциклопедия техники — значение слова Жидкостный Ракетный Двигатель
(ЖРД) — ракетный двигатель, работающий на жидком ракетном топливе. Нашёл применение на различных ракетах и некоторых самолётах. По назначению различают ЖРД маршевые, корректирующие, рулевые, тормозные, стартовые, стабилизирующие, ориентационные. ЖРД бывают одно- и многократного использования, одно- и многократного включения, одно-, многорежимные и с регулируемой тягой. ЖРД состоит из одной или нескольких основных камер, агрегатов подачи топлива, элементов автоматики, устройств для создания управляющих усилий и моментов, рамы, магистралей и вспомогательных устройств и агрегатов. Высокотемпературные газообразные продукты сгорания топлива, образующиеся в камере двигателя, разгоняются в реактивном сопле и истекают наружу, создавая реактивную тягу двигателя. Система подачи топлива ЖРД вытеснительная или насосная. В вытеснительной системе топливо подаётся в камеру путём вытеснения из баков газами, давление которых превышает давление в камере сгорания, в насосной системе подачи обычно применяется турбонасосный агрегат (ТНА). ЖРД с турбонасосными агрегатами бывают двух основных схем: без дожигания и с дожиганием генераторного газа а камере двигателя. ЖРД с дожиганием не имеют потери удельного импульса тяги, обусловленной приводом ТНА. В зависимости от назначения ЖРД могут иметь различные параметры; тягу — от десятых долей Н до несколько МН, удельный импульс тяги — примерно до 4,5 км/с для двух компонентных топлив и до 5 км/с для трехкомпонентных топлив. Создание высокоэффективного надёжного ЖРД связано с решением ряда проблем. Необходимы рациональный выбор топлива и обеспечение совершенства рабочего процесса. Требуется устойчивая работа во всём диапазоне рабочих режимов без развития НЧ и ВЧ колебаний давления. Значительные трудности связаны с организацией охлаждения камеры двигателя, на которую воздействуют агрессивные продукты сгорания при температураx до 5000( )К и давлениях до десятков МПа. Сложной задачей является создание надёжного турбонасосного агрегата для подачи топлива при давлениях до десятков МПа и расходах до нескольких т/с. Схема ЖРД предложена К. Э. Циолковским в 1903. Первые ЖРД были разработаны и испытаны в США Р. Годдардом в 1922, в Германии Г. Обертом в 1929. Первые отечественные ЖРД ОРМ-1 и ОРМ разработаны и испытаны В. Л. Глушко в 1930—1931, ОР-2 и двигатель 10 разработаны и испытаны Ф. А. Цандером в 1931—1933. В 1942 лётчик Г. Я. Бахчиванджи совершил полет на первом советском реактивном самолете БИ с ЖРД тягой 10,8 кН. В 1943—1946 были проведены лётные испытания вспомогательного авиационного ЖРД, созданных под руководством Глушко. Во второй половине 40 х и в 50 е гг. за рубежом строились экспериментальные самолёты с ЖРД и опытные самолёты с комбинированными силовыми установками (ТРД + ЖРД). Однако широкого применения ЖРД в авиации не получил из-за большого удельного расхода топлива.
Смотреть значение
Жидкостный Ракетный Двигатель в других словарях
Двигатель — двигателя, м. 1. Машина, приводящая что-н. в движение; механизм, преобразующий какой-н. вид энергии в механическую работу (тех.). внутреннего сгорания. Электрический двигатель………
Толковый словарь Ушакова
Жидкостный — жидкостная, жидкостное (книжн. и тех.). Прил. к жидкость в 1 знач. Жидкостные свойства металлов.
Двигатель М. — 1. Устройство, преобразующее какой-л. вид энергии в механическую работу. 2. перен. Сила, способствующая росту, развитию чего-л.
Толковый словарь Ефремовой
Жидкостный Прил. — 1. Соотносящийся по знач. с сущ.: жидкость (1), связанный с ним. 2. Свойственный жидкости (1), характерный для нее.
Толковый словарь Ефремовой
Двигатель — -я; м. 1. Машина, превращающая какой-л. вид энергии в механическую энергию. Паровой д. Д. внутреннего сгорания. Реактивный д. 2. чего. Сила, побуждающая к чему-л., содействующая……..
Толковый словарь Кузнецова
Ракетный — см. Ракета.
Толковый словарь Кузнецова
Ракетный Ученый — сотрудник биржи или брокерской фирмы, занятый операциями на финансовых рынках на основе новейших компьютерных программ и других технических методов, пользующийся……..
Экономический словарь
Ракетный Ученый — (сленг.) сотрудник биржи или брокерской фирмы, занятый операциями на финансовых рынках на основе новейших компьютерных программ и других технических методов, пользующийся……..
Юридический словарь
Бензиновый Двигатель — , самый распространенный ВИД ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.
Научно-технический энциклопедический словарь
Ветровой Двигатель — , техническое приспособление, использующее силу ветра для выработки энергии, которая приводит в действие механизмы, либо для генерации электричества. Начиная с 1970 г.,……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Вечный Двигатель — , существует две теоретические формы вечного двигателя. В первой механизм работает бесконечно без притока ЭНЕРГИИ извне. Однако этот вид машины противоречит первому……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Двигатель — • (мотор), механизм, преобразующий энергию (такую как тепло или электричество) в полезную работу. Термин «мотор» иногда применяется к ДВИГАТЕЛЮ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Двигатель Ванкеля — , двигатель внутреннего сгорания, в котором вместо поршней действуют роторы. Конструкция была разработана в 1950-х гг. немецким инженером Феликсом Ванкелем (1902-88). Каждый……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Двигатель Внутреннего Сгорания — , широко используемый в машинах и мотоциклах двигатель, внутри которого горючее сгорает так, что выделяемые при этом газы могут производить движение. Бывает двух видов……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Двигатель Возвратно-поступательного Действия — , см. ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ.
Научно-технический энциклопедический словарь
Двигатель С Воспламенением От Сжатия — , см. ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.
Научно-технический энциклопедический словарь
Двухтактный Двигатель — , двигатель, в котором движение каждого поршня осуществляется в два этапа. Эта операция называется двухтактным циклом. Во многих малых бензиновых двигателях используется……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Дизельный Двигатель — , ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, в котором тепло для поджигания горючего получается путем сжатия воздуха. Этот тип двигателя был изобретен Рудольфом ДИЗЕЛЕМ в 1890-е……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Ионный Двигатель — , тип РАКЕТНОГО двигателя, который в качестве движущей силы использует не горячие газы, а ионы (ионный ракетный двигатель), испускаемые в электрическом поле атомами. …….
Научно-технический энциклопедический словарь
Корабельный Двигатель — , силовая установка, используемая для приведения в движение морских КОРАБЛЕЙ и в качестве вспомогательной установки в более маленьких плавающих суднах. В XIX и начале……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Линейный Двигатель — , тип ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ, разработанный для мощных высокоскоростных поездов. В принципе похож на роторный электрический мотор, но вместо нескольких катушек (ротора),……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Паровой Двигатель — , ДВИГАТЕЛЬ, приводимый в действие силой пара. Пар, получаемый путем нагрева воды, используют для движения. В некоторых двигателях сила пара заставляет двигаться поршни,……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Поршневой Двигатель — , любой ДВИГАТЕЛЬ, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение, такой как ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ или ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, обычно спользуемый. …….
Научно-технический энциклопедический словарь
Прямоточный Воздушно-реактивный Двигатель — (ПВРД), авиационный РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, реактивный мотор, приводящий в движение летательный аппарат с помощью скоростного потока воздуха, сжимаемого в приемном устройстве……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Реактивный Двигатель — , двигатель, который обеспечивает продвижение вперед, быстро выпуская струю жидкости или газа в направлении, противоположном направлению движения. Чтобы создать высокоскоростной……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Солнечный Двигатель — (гелиотермический двигатель), устройство, превращающее СОЛНЕЧНУЮ ЭНЕРГИЮ в механическую РАБОТУ. Чаще всего используется для обеспечения РЕАКТИВНОЙ ТЯГИ для космического……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Стартовый Двигатель — , РАКЕТНЫЙ двигатель, который сообщает движение снаряду или космическому кораблю на первых стадиях полета, а затем отделяется и тем самым уменьшает собственный вес. …….
Научно-технический энциклопедический словарь
Тепловой Двигатель — , любой двигатель, который превращает тепловую энергию (обычно сжигаемого топлива) в полезную механическую энергию. Таким образом, все ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Термоэлектрический Двигатель — , разновидность РАКЕТНОГО реактивного двигателя, сочетающего тепловую и электрическую энергию для разгона частиц до огромных скоростей. В дуговом РЕАКТИВНОМ ДВИГАТЕЛЕ……..
Научно-технический энциклопедический словарь
Журавченко Александр Николаевич
Жданов Константин Иванович
Жесткость
Жабры Гидросамолёта
Жаростойкие Сплавы
Жиробус
Железобетон
Жаропрочность
Жуковского Теорема
Жуков Александр Иванович
Жуковский
Железобетонные Конструкции
Жуковского Профиль
Жаворонков Семён Фёдорович
Жигарев Павел Фёдорович
Жаропрочные Сплавы
Жилет Спасательный
Жёсткий Дирижабль
Железная Дорога
Жизненный Цикл
Посмотреть в Wikipedia статью для
Жидкостный Ракетный Двигатель
История созданных списков литературы | Список литературы, содержащий слова: «ракетные двигатели
. .. It’s a parking meter? …
Список литературы
Генератор кроссвордов
Генератор титульных листов
Таблица истинности ONLINE
Прочие ONLINE сервисы
Список литературы
1. ISUZU. Двигатель 4JG2 автомобилей 1992-1997 гг.: Устройство, техническое обслуживание и ремонт. — М.: Легион-Автодата, 2002. — 334 c. 2. А., В. Авдеев und А М. Хомяков Механика ракетного двигателя / А. В. Авдеев und А М. Хомяков. — М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. — 240 c. 3. Англо-русский ракетно-космический словарь / ред. А.М. Мурашкевич. — М.: Воениздат, 2018. — 920 c. 4. ВАЗ-2110, 2111, 2112 с двигателями 1,5, 1,5i и 1,6i: Устройство, обслуживание, диагностика, ремонт. Иллюстрированное руководство / ред. А. Ревин. — М.: За рулем, 2005. — 296 c. 5. Волков, Владимир Исследование и стендовая отработка ракетных двигателей на твердом топливе / Владимир Волков. — Москва: Огни, 2007. — 205 c. 6. Глушко, Александр Валентинович Валентин Глушко. Конструктор ракетных двигателей / Глушко Александр Валентинович. — М.: Политехника, 2008. — 183 c. 7. Гюнтер Диагностика дизельных двигателей / Гюнтер, Губертус. — М.: За рулем, 2004. — 176 c. 8. Добровольский, М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования / М.В. Добровольский. — Москва: Высшая школа, 1989. — 327 c. 9. Добровольский, М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. Учебник / М.В. Добровольский. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. — 472 c. 10. Добровольский, М. В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. Учебник для вузов / М.В. Добровольский. — М.: Московский Государственный Технический Университет (МГТУ) имени Н.Э. Баумана, 2016. — 183 c. 11. Добровольский, Мстислав Жидкостные ракетные двигатели / Мстислав Добровольский. — Москва: Гостехиздат, 2009. — 872 c. 12. Добровольский, Мстислав Жидкостные ракетные двигатели / Мстислав Добровольский. — Москва: Наука, 2006. — 236 c. 13. Животов, Николай Конструкция и проектирование комбинированных ракетных двигателей на твердом топливе / Николай Животов. — Москва: Машиностроение, 2012. — 181 c. 14. Жуковский, А.Е. Испытания жидкостных ракетных двигателей / А.Е. Жуковский. — М.: Книга по Требованию, 2012. — 101 c. 15. Забелин, Л.В. Защита окружающей среды в производстве порохов и твердых ракетных топлив / Л.В. Забелин, Р.В. Гафиятуллин, Г. Э. Кузьминицкий. — М.: Недра, 2002. — 174 c. 16. Зуев, В.П. Модельные двигатели / В.П. Зуев, Н.И. Камышев, М.Б. Качурин. — М.: Просвещение, 1992. — 240 c. 17. Из истории ракетной техники / ред. Г.Б. Горшков. — М.: Наука, 2005. — 256 c. 18. Исследования по истории и теории развития авиационной и ракетно-космической науки и техники. — М.: Наука, 1981. — 264 c. 19. Конструкция и проектирование комбинированных ракетных двигателей на твердом топливе. Учебник. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. — 304 c. 20. Ланин, Анатолий Активная зона реактора ядерно-ракетного двигателя / Анатолий Ланин. — М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. — 148 c. 21. Лечуга В центре бури: Кастро, Хрущев, Кеннеди и ракетный кризис / Лечуга, Карлос. — М.: Си-Мар, 1995. — 200 c. 22. Масленников, М.М. Авиационные двигатели легкого топлива / М.М. Масленников. — М.: Оборонгиз, 2009. — 280 c. 23. Михал Вечный двигатель вчера и сегодня / Михал, Станислав. — М.: Мир, 1984. — 256 c. 24. Рассел, Джесси F-1 (ракетный двигатель) / Джесси Рассел. — М.: VSD, 2013. — 436 c. 25. Рассел, Джесси Merlin (ракетный двигатель): моногр.
/ Джесси Рассел. — М.: VSD, 2013. — 778 c. 26. Рассел, Джесси Vulcain (ракетный двигатель) / Джесси Рассел. — М.: VSD, 2013. — 466 c. 27. Рассел, Джесси Жидкостный ракетный двигатель / Джесси Рассел. — М.: VSD, 2012. — 981 c. 28. Синярев, Г. Б. Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование / Г.Б. Синярев, М.В. Добровольский. — М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 2004. — 488 c. 29. Фриденсон, Е. С. Будущее ракетных двигателей / Е.С. Фриденсон. — М.: Воениздат, 1975. — 112 c. 30. Ягодников, Д.А. Агрегаты регулирования жидкостных ракетных двигателей / Д.А. Ягодников. — М.: Московский Государственный Технический Университет (МГТУ) имени Н.Э. Баумана, 2017. — 734 c.
Внимание: данные, отмеченные красным цветом, являются недостоверными!
Книги, использованные при создании данного списка литературы:
[автор не указан]ISUZU. Двигатель 4JG2 автомобилей 1992-1997 гг.: Устройство, техническое обслуживание и ремонт
А. В. Авдеев und А М. ХомяковМеханика ракетного двигателя
Кевин Т. Килти Copyright (c) 1992, 1999 Все права защищены
Поскольку это такой длинный HTML-документ, я разместил индексные метки, к которым читатель может получить доступ через список содержимого ниже. Это не техническая дискуссия. Я собрал его воедино из конспектов лекций для моих студентов-второкурсников, изучающих инженерное дело, без учета математики, а также из фрагментов писем, которые я разослал в надежде убедить некоторых научных писателей в том, что в их колонках отсутствует суть вечного двигателя. В этой последней попытке я не преуспел.
Содержимое
Введение Что такое вечный двигатель? Вечное движение и термодинамика Машины первого рода Машины второго рода Машины других видов Машины нулевого рода Машины третьего рода Мусорный дымоход Вечный генератор дождя Тектоника плит Насколько горячим мы можем сфокусировать солнечный свет?
Введение
Я допустил забавную оплошность, когда однажды попытался заручиться поддержкой механического цеха, чтобы построить «вечный двигатель». В то время я возглавлял программу передачи инженеров и хотел провести демонстрацию в коридоре, которая заинтриговала бы публику. Я подумал о машине, которая, казалось бы, работает без очевидного источника энергии, но на самом деле получает энергию от хорошо замаскированной катушки, которая поглощает энергию от проводки здания. Я составил планы и доставил детали в местный механический цех. Владелец механического цеха указал на чертежи подшипника и спросил, какого он типа.
«О, я что-нибудь найду», — сказал я и через пару дней вернулся с неряшливым подшипником, который, вероятно, сойдет.
«О, это не годится», — сказал машинист. «Если это вечный двигатель, вам нужен прецизионный подшипник с очень низким коэффициентом трения».
— Нет, — ответил я, — это не настоящий вечный двигатель. Это подделка.
Он странно посмотрел на меня, словно недоумевая, зачем кому-то строить поддельный вечный двигатель. Я действительно не знал, как воспринять его реакцию. Я хотел было объяснить, что вечного двигателя не существует, но решил, что могу обидеть единственного машиниста, который вроде бы хотел мне помочь. Какое это имело значение? У меня был адъюнкт-преподаватель, который, в конце концов, искренне верил в холодный синтез, и, возможно, этот машинист действительно верил в вечный двигатель. С другой стороны, он мог подумать, что я какой-то мошенник, пытающийся совершить мошенничество. В любом случае, мы еще какое-то время продолжали недопонимание, и в конце концов дали проекту умереть.
Задокументированные поиски вечного двигателя начинаются в 13 веке. В то время Виллар де Оннескур рисовал проекты таких машин. Могут существовать более ранние конструкции, но вечный двигатель тесно связан с машинами, особенно с вращающимися машинами, а машины до этого времени не были ни широко распространены, ни очень сложны. До изобретения электрических или бензиновых двигателей способы подачи энергии для выполнения работы были ограничены. Водяные, приливные и ветряные мельницы давали энергию только в определенных местах; человек и животные поставляли всю переносную энергию. Люди, не имевшие доступа к подходящему ручью, эстуарию или ветреной вершине холма, искали альтернативы, и изобретатели пытались снабдить их вечными двигателями. Поиски продолжаются и по сей день. Более поздние разработки вечных двигателей появляются в ответ на кризисы, такие как энергетический кризис, высокая стоимость топлива или какая-то плохо понятая технологическая потребность.
Что такое вечный двигатель?
Широкая публика неточно видит вечный двигатель. Вероятно, они рассматривают каждую машину как частный случай. С другой стороны, физик или инженер очень точен и классифицирует вечные двигатели в соответствии с тем, какой закон термодинамики они нарушают. Сейчас я доберусь до этой схемы классификации, но вот несколько способов классификации вечных двигателей, основанных на чтении Орд-Юма 1 и Ангриста 9.0045 2 .
Магические устройства. Наша первая категория — машины, которые не являются реальными, но которые все равно классифицируются как вечный двигатель. Они работают по неизвестному принципу. Например, самоускоряющееся колесо, одна сторона которого защищена материалом HG Wells «Cavorite», как показано на рисунке 1.
Рис. 1. Наш академик держится за ограждение, чтобы увидеть каворитовый двигатель, но теряет минометную доску. Обратите внимание на большие болты, которые необходимы для удержания антигравитационного материала на земле.
Невозможные машины. Наша вторая категория — это машины, которые не поддаются логике; как рисунки Мориса Эшера, где вода постоянно течет вниз по склону, но по замкнутому кругу. На самом деле, Эшер сделал один рисунок водяного колеса, постоянно вращающегося в таком потоке (см. рис. 2). Другая невозможная машина имеет вес «9» с одной стороны, который становится весом «6» с другой, когда веса переворачиваются вверх дном.
Рис. 2. Небольшой фрагмент гравюры Эшера, показывающий, как вода течет по бесконечному контуру. Подобные рисунки часто называют «неоднозначными».
Следующая категория — настоящие машины, но люди часто смешивают их и, возможно, путают с настоящими вечными двигателями. Например, машину Руба Голдберга просто сложно анализировать, и ее назначение неясно. Может быть, он предназначен для вечной работы, а может и нет, но он выглядит сложным, поэтому обычный человек думает, что это, вероятно, вечный двигатель. К этому классу также относится схема любого легкомысленного изобретателя.
Настоящую машину можно рассматривать как вечный двигатель, если она просто работает в течение длительного времени. Примерами являются радиоактивный распад и вращение Земли. На самом деле они медленно разряжаются, так что это не настоящий вечный двигатель. Они вечны только в том смысле, что переживают жизнь или память человека. (См. технические примечания.)
Среди машин, предназначенных для создания вечного двигателя, больше всего мошенников. Как правило, это любая чрезмерно сложная машина , работающая, якобы вечно, в совершенно таинственном цикле работы со скрытой работой (и скрытым источником энергии). Сокрытие частей работы якобы позволяет избежать раскрытия «проприетарных» знаний о машине, но также позволяет избежать раскрытия изобретателя как подделки. Примерами являются двигатель Кили (конец 1800-х годов) и машина Э.П. Уиллис (1850 г.). Кили однажды предположил, что он «Кили, величайший мошенник девятнадцатого века».
Большой класс схем составляют машины, которые постоянно разбалансированы , так что толчок заставляет машину работать вечно или, возможно, даже ускоряет ее. Эти машины обычно остаются только на стадии проектирования. Если они будут построены, они могут стать машинами типа 5 выше, особенно после того, как разочарованный изобретатель осознает необходимость возмещения расходов. Виллар де Оннескур рисовал проекты таких машин. Семь столетий спустя и более чем одно столетие за пределами понимания того, почему такая машина никогда не заработает, изобретатели продолжают попытки заставить неуравновешенное колесо крутиться.
Рисунок 3. Рисунок вечно разбалансированного колеса. Иногда очень трудно объяснить механическую неисправность, которая не позволяет этим машинам работать. Гораздо легче атаковать их нарушения первого закона термодинамики.
Пожилой фермер из Миннесоты 3 предпринял последнюю из известных мне попыток построить разбалансированную машину. Он работал в течение 20 лет над большим железным колесом, окруженным дюжиной велосипедных колес, с пружинами, которые постоянно перемещали велосипедные колеса к главной оси или от нее.
В 1973 году его колесо не сделало больше 12 оборотов, прежде чем остановилось. Однако наш миннесотец, не испугавшись, продолжает.
«…это нехватка оборудования, что меня сейчас связывает», — говорит он. «Я заказал им камеры несколько недель назад и еще не получил их. Но я думаю, что они могут быть теми».
Машины, основанные на неправильном понимании измерения . В этих машинах изобретатель вычисляет вечный двигатель, он его фактически не наблюдает. Примером может служить мотор Гарабеда Гирагосяна, который перепутал энергию с мощностью. Суть его машины заключалась в том, чтобы вкладывать энергию в машину в течение длительного времени при малой мощности и отбирать энергию в течение короткого периода времени при большой мощности. Ему удалось убедить себя вместе с некоторым большинством в Конгрессе, что иметь большую пиковую выходную мощность, чем пиковую входную мощность, — это то же самое, что получить дополнительную энергию. Важна энергия. Использование пиковой мощности в качестве показателя энергии только запутало всех, включая изобретателя.
Холодный синтез, хотя и не вечный двигатель, является еще одним примером вводящих в заблуждение измерений. Флейшман и Понс рассчитали очень небольшой избыток энергии после внесения огромных поправок в свои данные и пришли к выводу, что это должно быть получено из термоядерного синтеза, хотя были доступны более правдоподобные объяснения.
Машины без потерь и трения являются распространенными конструкциями. Одним из них является водяной насос замкнутого цикла Фладда, который поднимал воду в резервуар с помощью ахимедова винта и позволял воде вытекать из резервуара через водяное колесо, которое вращало винт для подъема воды (рис. 4). Чтобы эта машина работала вечно, мы должны исходить из того, что помол зерна не представляет потерь, равно как и потерь на трение. В 1570 году священник-иезуит Йоханнес Таисниерус сконструировал машину, основанную на магнитном камне, которая тянула бы железный шарик вверх по склону, где он падал через дыру, катился вниз по второму уклону обратно к исходной точке, чтобы начать путь вверх. первый наклон. Эту машину я рассмотрю в следующем разделе, так как она снова и снова появляется в статьях о вечном двигателе. Эти машины каким-то образом добывают энергию для компенсации потерь, но источника энергии нет.
Рисунок 4. Вечная водяная мельница Фладда. Эта машина нарушает первый закон термодинамики. На самом деле он мог работать только до тех пор, пока не иссякнет его первоначальный запас энергии, полученный от лакея, заполнявшего верхний резервуар.
Более тонкий класс машин не получает энергию из ниоткуда и не исключает трения. Тем не менее они невозможны. Эти машины забирают тепло из резервуара, выполняют работу и больше ничего не меняют во Вселенной. Они имеют замкнутый цикл работы, возвращающий все детали в исходное состояние. Предложения по поводу такого рода машин были распространены до того, как люди поняли то, что мы сейчас называем вторым законом термодинамики. Примером может служить аммиачный двигатель Джона Гэмджи.
Гэмджи придумал двигатель для приведения в движение кораблей, использующий аммиак в качестве рабочей жидкости. Жидкий аммиак кипит при низкой температуре, например, значительно ниже температуры морской воды. Гэмджи предложил котел на жидком аммиаке для поглощения тепла морской воды при температурах до 0°C. При этой температуре его пар расширяется в 4 раза, пока его давление не сравняется с атмосферным. Все это время он двигает поршень, который может вращать винт корабля. По мнению Гэмджи, аммиак теперь так сильно расширился и проделал такую большую работу, что стал холодным и конденсируется в жидкость, чтобы начать цикл заново.
Чего Гэмджи и его покровители не понимали, так это того, что расширенный аммиак холодный, но недостаточно холодный, чтобы конденсироваться. Он должен отводить некоторое дополнительное тепло в более холодный резервуар для дальнейшего охлаждения. Но более холодного резервуара нет, и конденсата никогда не происходит. Машина никогда не завершает более половины цикла.
Вечные лампы. Здесь машина представляет собой процесс (сгорание). Фортунио Личети (1577-1657) на протяжении всей жизни занимался изучением этих ламп, так много которых якобы было найдено в старых гробницах, склепах и храмах. Орд-Юм тратит несколько страниц на изучение способов объяснения наблюдения за вечными лампами. Это слишком серьезное внимание к фантазии. Вполне вероятно, что такой лампы никто никогда не наблюдал. Они принадлежат к царству мифов, как единороги и звери-полулюди. Я нашел изображение вечной лампы на экзотическом сайте в Интернете. Вы можете посетить его, нажав на вечный огонь. Пожалуйста, вернитесь, хотя.
Вечный двигатель и термодинамика
Термодинамика, разработанная на основе анализа машин и процессов. Физики и математики превратили ее в строгую науку, но ее аксиомы выведены из сотен лет опыта.
Физики и инженеры рассматривают вечный двигатель точно и абстрактно. На самом деле они рассматривают понятие «машина» настолько абстрактно, что под это определение подходят машины, процессы, сигналы или даже алгоритмы. Для них любая машина, нарушающая один из законов термодинамики, — вечный двигатель. Они классифицируют вечный двигатель, по какому закону он нарушает. Таким образом, машина, нарушающая первый закон термодинамики, является вечным двигателем первого рода. Машины, нарушающие второй закон термодинамики, — это вечные двигатели второго рода и т. д.
В физике очень мало идей, достаточно важных, чтобы называть их законами. Четыре закона термодинамики особенно важны и полезны. В свое время я изучал патенты для промышленной компании. Вопрос, на который я должен был ответить, звучал так: «Будет ли работать этот процесс или та машина? Должны ли мы покупать этот патент?» Большинство машин или процессов слишком сложны, чтобы их можно было проанализировать напрямую за короткое время. Однако законы термодинамики применимы к их действию и значительно упрощают их анализ. Анализ начинается с абстрагирования машины или процесса от его входов, потерь и выходов. Тогда к нему просто применить законы термодинамики; и если машина нарушает один из законов, мы можем вернуть патент изобретателю с вежливой благодарностью.
Вечные двигатели обычно относятся к первому или второму типу. Однако существует нулевой закон термодинамики, а также третий закон. Я не знаю никого, кто писал бы описания вечных двигателей нулевого и третьего рода. Какими они будут?
Машины первого рода
См. первый закон в заключительных примечаниях.
Первый закон термодинамики касается энергии, работы и теплоты. Машины тоже имеют дело с энергией, работой и теплом. Машина имеет запас энергии. Когда машина работает, она делает только одну из двух вещей с этим запасом энергии. Он либо работает, либо производит отработанное тепло. Сумма первоначальной энергии, выполненной работы и отработанного тепла должна быть равна константе. Это то, что мы имеем в виду, говоря, что энергия сохраняется. Откуда физики знают, что энергия сохраняется?
Они не знают этого абсолютно, но 300 лет экспериментов и наблюдений за машинами никогда не давали ни одного достоверного контрпримера.
Вечные двигатели первого рода нарушают эту идею сохранения энергии. Самая очевидная машина, подобная этой, — вечная лампа. Он производит тепло или свет, но никогда не истощает для этого резервуар энергии. Он добывает энергию из небытия. Другой простой пример — несбалансированное колесо, особенно несбалансированное колесо с тормозом, предотвращающим его ускорение. Если бы крошечный толчок колеса заставлял его ускоряться, тогда колесо имело бы больше энергии при вращении, чем было вложено в него работой от толчка. Еще раз, он добывает энергию из ниоткуда.
Неуравновешенные колеса представляют собой особенно интересные машины первого рода, потому что конструкции для них встречаются очень часто. Мы можем взглянуть на них с двух разных точек зрения. Во-первых, предположим, что эти машины работают благодаря гравитации. Наш опыт с гравитацией состоит в том, что нам нужно, чтобы некоторое количество массы упало на некоторое расстояние к Земле, чтобы получить от нее энергию. Водяные колеса, сифоны и турбины действуют по этому принципу, так как в каждом из них вода падает на некоторое расстояние к земле. В частности, сифон не работает, если его выходной конец находится выше входного.
С другой стороны, разбалансированное колесо работает так, что ни одна из его частей не падает постоянно на землю. Таким образом, он не может черпать энергию из гравитационного поля. Точно так же в вечной водяной мельнице Фладда нет воды, которая постоянно падает. Он добывает энергию из ниоткуда и представляет собой вечный двигатель первого рода.
Другим примером является несбалансированное колесо нашего изобретателя-фермера из Миннесоты. Он мог бы описать свою разбалансированную машину с другой точки зрения. Цель создания чего-то неуравновешенного состоит в том, чтобы создать крутящий момент, когда машина приведена в движение. Этот крутящий момент каким-то образом возникает из-за того, как части машины меняют положение при вращении колеса. Крутящий момент умножается на скорость вращения, чтобы компенсировать потери от трения.
Скептику почти всегда приходит в голову разоблачать разбалансированные машины, объясняя, почему нет крутящего момента для их ускорения. Нелегко прямо показать механический недостаток, но это может быть единственным способом убедить истинных сторонников вечного двигателя, потому что они не согласятся с тем, что какой-либо из законов термодинамики применим к их машинам. С другой стороны, легко показать, что у этих машин нет другого источника энергии, кроме работы, затраченной на их первоначальное вращение. Первый закон требует, чтобы они никогда не ускорялись, а реальность трения означает, что они даже не могут вечно вращаться равномерно. Они просто вытягивают энергию из своего начального состояния. Водяное колесо Фладда получает свою первоначальную энергию от какого-то лакея, который тянул воду в верхний резервуар. Неуравновешенное колесо достигает этого с начального толчка.
Машины второго рода
Первый закон требует, чтобы все машины имели источник энергии, но не ограничивает, сколько этой энергии машина может использовать для работы. Можно ли все это использовать для работы? Может ли машина иметь 100% КПД?
Еще до того, как они узнали о первом законе, инженеры заметили, что машины выполняют меньше работы, чем количество потребляемой ими энергии. В частности, тепловые двигатели всегда отбрасывают некоторое количество отработанного тепла. Например, автомобильный двигатель всегда нагревает окружающий воздух, нагревает воду в своем радиаторе, выбрасывает тепло через выхлопную трубу и т. д. Второй закон гарантирует, что никакая умная конструкция не может полностью устранить эти потери.
Прототип машины второго типа — аммиачный мотор Гэмджи. Он приводит в движение корабль, который просто забирает тепловую энергию из океана для собственного питания. Очевидно, что это не нарушает первый закон, потому что океан содержит много тепловой энергии. Корабль просто извлечет часть его, оставив после себя холодный след. Потери от трения в гребных винтах и валах корабля немедленно вернут часть этой энергии в океан. Остановка корабля в порту назначения превратит остаток в тепло и вернет его в океан. Корабль просто заимствовал бы энергию для своего путешествия из океана. Опыт показывает, что такую машину построить невозможно.
Вечные двигатели второго рода работают, извлекая энергию в какой-то момент своего цикла, используя ее для работы, но в конце цикла все возвращается в исходное состояние без изменений. Создается впечатление, что вы можете доставлять энергию вечно. Реальные машины и процессы навсегда изменяют вселенную. Инженеры измеряют это изменение как энтропию; а второй закон требует, чтобы любой реальный процесс увеличивал энтропию Вселенной. Два знакомых примера покажут, что это значит.
Можно уменьшить энтропию в течение части машинного цикла или части машины, но оставшийся цикл производит более чем достаточно энтропии, чтобы компенсировать это. Например, можно уменьшить энтропию, охладив внутренности холодильника, но только за счет создания гораздо большей энтропии в проводке, двигателе и компрессоре, которые приводят в действие холодильник.
Все знакомы с потоком тепла. Если мы поместим вместе предметы разной температуры, мы всегда заметим, что все предметы имеют одинаковую температуру. Никогда не бывает так, чтобы среди объектов, находящихся при одной температуре, одни спонтанно стали горячими, а другие — холодными. В первом случае энтропия Вселенной, как и ожидалось, возрастает; а во втором случае уменьшается. Вторая ситуация может иметь место только в том случае, если бы тепло могло самопроизвольно перетекать от холодных тел к горячим. Таким образом, второй закон означает, что тепло всегда самопроизвольно переходит от горячего к холодному. Это делает разницу температур типом силы, которая вызывает поток тепла. Очевидно, можно направить тепло из холодного места, например, из внутренней части холодильника, в более теплую кухню; но это происходит только в том случае, если мы вкладываем работу в цикл через электрический двигатель.
Какое отношение это имеет к двигателям не очевидно, но сейчас попробую объяснить. Чтобы заставить тепловую машину работать, мы должны заставить поступать в нее тепловую энергию. Единственный способ сделать это — подключить его к горячему резервуару. Тепловая энергия будет поступать в двигатель, который преобразует часть этого тепла в работу. Однако если не делать ничего, кроме поглощения тепла, энтропия уменьшится. Таким образом, тепловой двигатель должен отводить отработанное тепло в другой резервуар, и единственный способ сделать это — иметь резервуар, который холоднее двигателя. Кроме того, поскольку двигатель использовал часть тепловой энергии для работы, в этот холодный резервуар нужно отвести меньше тепла, чем было поглощено из горячего. Таким образом, чтобы использовать отведенное тепло для компенсации уменьшения энтропии из-за поглощения, резервуар для отработанного тепла должен быть намного холоднее, чем горячий. Чем больше разница температур между двумя резервуарами, тем больше работы мы можем выполнить с двигателем и при этом увеличить энтропию. Большие перепады температур приводят к большой «тепловой силе», необходимой для эффективной работы машины.
На рис. 5 показан чрезвычайно упрощенный анализ идеального двигателя; тот, который физики и инженеры называют двигателем Карно. В четырех сегментах, составляющих цикл, двигатель поглощает тепло, совершает внешнюю работу, отдает тепло и, наконец, поглощает часть своей собственной способности к работе, возвращаясь в исходное состояние. Он представляет собой наиболее эффективную тепловую машину из всех возможных, поэтому Рудольф Дизель специально спроектировал свой двигатель так, чтобы он приближался к этому циклу. Я вернусь к этому рисунку, когда буду обсуждать машины третьего закона.
Рис. 5. Цикл на диаграмме T-S (температура-энтропия) для представления процесса Карно. Я добавил метки, чтобы идентифицировать 4 отдельных сегмента цикла, чтобы сделать его сопоставимым с двигателем, например, с дизельным двигателем.
Машины прочие
Как я уже говорил, физики начинают считать законы термодинамики с нуля и не останавливаются до трех. Существуют ли машины нулевого и третьего рода? Что это за машины? Я не знаю никаких дискуссий о машинах, кроме первого или второго типа; Итак, то, что сейчас следует, является чистой спекуляцией.
Машины нулевого вида.
Нулевой закон термодинамики касается теплового равновесия. В нем говорится, что температура является мерой теплового равновесия, и эта температура работает следующим образом. Пусть «А», «В» и «С» будут тремя разными вещами. Если «А» находится в тепловом равновесии с «В» («А» и «В» имеют одинаковую температуру), а «В» находится в тепловом равновесии с «С» («С» и «В» имеют одинаковую температуру ), то «А» и «С» также должны находиться в тепловом равновесии («А» и «С» имеют одинаковую температуру). Этот закон настолько разумен, что мы все можем задаться вопросом, зачем он нам вообще нужен. Тем не менее, без него у нас нет оснований для использования термометра. Сейчас я покажу, какое отношение это имеет к вечному двигателю.
Помните, что разница температур означает, что тепло будет спонтанно течь между двумя объектами, а поток тепла также означает, что мы можем совершать работу. Предположим, что «А» и «С» — это небольшие резервуары для хранения тепла; как водяные бани, например. Подача или отвод тепла от них изменит их температуру. Предположим, что «В» — это огромный резервуар. Никакое количество тепла, извлекаемое из него или отводимое в него, никогда не изменяет его температуру.
Машина нулевого закона зависит от истинности следующей схемы. Резервуары «А» и «В» имеют одинаковую температуру, а «В» и «С» имеют одинаковую температуру, но «А» и «С» не имеют одинаковой температуры. Затем мы можем отсоединить «А» и «С» от большого резервуара, соединить их вместе через маленький двигатель. Резервуары «А» и «С» будут передавать тепло, запускать двигатель и в конечном итоге достигать одинаковой температуры. Теперь снова подключите их к «B», чтобы снова начать процесс. Эта машина будет работать вечно, и это машина нулевого типа.
Наше обсуждение до сих пор носит абстрактный характер, но мы можем найти примеры таких машин, заметив, что их существенной особенностью является то, что тепло (энергия) течет по бесконечному циклу. Невозможные машины, такие как вечная водяная мельница Мориса Эшера (рис. 2) или проточная колба Р. В. Хайнце 4 , являются машинами нулевого типа. Невозможный класс на самом деле идеально подходит, потому что нулевой закон утверждает что-то как физически, так и логически разумное; так что отрицание этого должно вести прямо к невозможности.
Еще кое-что, что я заметил в машинах нулевого закона, но не считал важным, пока недавно не нашел статью о машинах нулевого закона 11 , это то, насколько они похожи на машины второго закона. Например, если мы скроем все детали, касающиеся моей гипотетической машины с нулевым законом, за исключением работы, производимой тепловой машиной, то машина с нулевым законом будет выглядеть точно так же, как машина, которая забирает тепло из резервуара, выполняет работу и больше ничего не делает. . Другими словами, это похоже на вторую судебную машину. Если можно построить машину нулевого закона, то можно построить машину второго закона.
Машины третьего рода
См. третий закон в заключительных примечаниях.
Люди формулируют третий закон по-разному. Нернст сформулировал это так: «… изменение энтропии процесса, действующего между состояниями равновесия, стремится к нулю при абсолютном нуле…» Поскольку я ничего не объяснял об энтропии или равновесии и не собираюсь этого делать, третий закон легче понять, если я сформулирую его так: «… ни один процесс не может достичь абсолютного нуля за конечное число шагов…»
Третий закон прожил пеструю жизнь, как выразился Земанский 5 , полную споров и путаницы. Прошло около тридцати лет с тех пор, как Нернст впервые провозгласил ее, чтобы большинство физиков наконец пришли к согласию относительно ее формулировки и значения. Некоторые, как Рольф Хаазе, утверждают, что в некоторых случаях 3-й закон следует непосредственно из 1-го и 2-го законов, иногда 3-й закон сложнее, чем теорема Нернста, и, в любом случае, 3-й закон не достоин быть называется законом. С другой стороны, C.B.P. Финн утверждает, что следствия 3-го закона наблюдаются экспериментально, и это свидетельствует о его справедливости и важности.
До сих пор я не касался математики, но чтобы проиллюстрировать вечный двигатель третьего рода, мне нужно немного математики. Второй закон гласит, что теплообмен приводит к изменению энтропии. Математически изменение энтропии dS, когда небольшое количество тепла (dQ) поступает в резервуар при температуре T, равно dS = dQ/T. В данном случае важно то, что преобразование нашего уравнения в dQ = TdS показывает, что знание изменения энтропии и температуры вдоль кривой в плоскости T-S эквивалентно знанию того, сколько тепла было передано, когда машина или процесс развивались вдоль изгиб. Поскольку тепло и энергия имеют одни и те же единицы измерения, интегрирование TdS также представляет собой обмен энергией. С помощью графика, отображающего T в зависимости от S, человек может анализировать работу машины или процесса. Заметьте также, что в перестановке второго закона я упустил из виду проблему того, что происходит, когда Т равно нулю; эта проблема становится очевидной через мгновение.
График зависимости T от S, показанный на рис. 5, физики называют циклом Карно. Он представляет собой идеальную машину, которая работает, отводя некоторое количество тепла из высокотемпературного резервуара и отводя отработанное тепло в низкотемпературный резервуар. Отброшенное тепло недоступно для работы в данном цикле; Итак, машина имеет КПД менее 1,0. Ни одна из деталей машины не имеет в настоящее время никакого значения, за исключением того, что двигатель Карно является наиболее эффективным тепловым двигателем, работающим между двумя резервуарами.
Количество работы, совершаемой двигателем Карно, равно площади, заключенной в цикле. Поскольку цикл Карно оперирует прямоугольным циклом в плоскости TS, вычисления тривиальны. Работа равна изменению в S раз (T 90 202 ч 90 203 -T 90 202 c 90 203 ), в то время как отведенное тепло равно изменению в S раз T 90 202 ч 90 203 . Таким образом, эффективность становится 1-T c /T h . Эффективность 1 возможна, если T c равно абсолютному нулю. Возможность отводить отработанное тепло в резервуар при абсолютном нуле позволяет построить машину с КПД, равным 1, без нарушения второго закона; или, другими словами, построить машину, которая забирает тепло из резервуара, работает и не оказывает никакого другого воздействия на вселенную. 2-й закон выполняется, поскольку бесконечно малое количество тепла, отводимого в резервуар при Т c =0 может увеличить энтропию в достаточной степени, чтобы компенсировать уменьшение, которое произошло при отборе тепла из высокотемпературного резервуара. Вот тут-то нас и укусит деление на ноль в определении энтропии. Отсутствие третьего закона оставляет дверь в мастерскую вечного двигателя приоткрытой. Вечный двигатель третьего рода — это двигатель с холодным резервуаром при абсолютном нуле.
Однако для практического использования такого холодного резервуара машина должна достичь абсолютного нуля за конечное число шагов. Это означает, что две кривые постоянной энтропии на рис. 5 (называемые изоэнтропами) должны достигать абсолютного нуля, не пересекаясь, как это изображено пунктирными кривыми на рис. 5. Заявление Нернста отрицает эту возможность. Третий закон закрывает эту последнюю лазейку в термодинамике.
При обсуждении машин первого закона я заявил, что такие машины работают только до тех пор, пока они не исчерпают свой первоначальный запас энергии. Например, разбалансированное колесо будет вращаться до тех пор, пока трение не исчерпает свой первоначальный запас кинетической энергии. Однако что, если мы сможем создать машину, в которой нет трения? Если дать ему толчок, то он может крутиться, не нарушая ни одного закона термодинамики, и без трения будет крутиться вечно. Следовательно, у нас есть вечный двигатель, если только мы не пытаемся извлечь из него полезную работу. К счастью, никому еще не удавалось избежать рассеивания какого-либо рода — трения, вязкости, электрического сопротивления — в какой-либо машине или процессе, работающем на принципах классической физики. Это рассеивание фактически означает, что машина отводит тепло в какой-либо резервуар — подшипник, резистор, смазку — выше абсолютного нуля. Предложение машин без трения составляет предложение машин третьего рода.
Наконец, у меня есть пример третьей законной машины, связанной с широко распространенной научной фантастикой. Это идея о том, что наши телевизионные сигналы просочились в космос, и что какая-то развитая раса на планете в 30 световых годах от нас приняла эти случайные сигналы и может ретранслировать их обратно к нам. Путь передачи от Земли к далекой звезде является каналом связи, и когда скорость передачи информации превышает пропускную способность канала, в передаче вскоре преобладают ошибки. По мере того, как сигнал распространяется далеко в космос, плотность его энергии уменьшается. Он остается заметным только до тех пор, пока он различим на фоне неба или пока его не скроют тепловые шумы в приемнике. Конечно, этот момент зависит от многих вещей, но давайте возьмем разумный пример. Предположим, что телевизионный передатчик может передавать мощность в один миллион ватт во всех направлениях. Предположим, что информационный контент в старой черно-белой телевизионной передаче требует полосы пропускания 5 МГц, как раз той, которую предоставляет FCC. Наконец, предположим, что у наших космонавтов есть параболическая антенна диаметром один километр, подключенная к приемнику с коэффициентом шума 3K. Тогда информативность транслируемого сигнала превышает пропускную способность канала связи на орбите Плутона. За Плутоном трансляция засыпана снегом. Для расшифровки телевизионной программы на еще больших расстояниях требуется фоновая температура и коэффициент шума приемника, которые ниже космического микроволнового фона. Предложение, чтобы космонавты могли смотреть старые передачи Я люблю Люси на любом расстоянии, если они просто ждут достаточно долго, предлагает, чтобы пространство и приемник имели эффективную температуру 0K; что это машина третьего рода.
Текущее состояние технологии вечного двигателя
Орд-Юм утверждает, что интерес к вечному двигателю угасает. Он думает, что это так, потому что современная жизнь дает так много отвлекающих факторов, что у нас нет ни времени, ни желания думать о вечном двигателе. Возможно, с уходом из жизни лудильщика и интерес к нему угас. Судя по всему, Орд-Хьюм не слишком усердно искал мастеров. Они есть во всем Интернете. Что касается интереса к вечным двигателям, то он также не посещал ярмарки свободной энергии или холодного синтеза. До сих пор существует огромный интерес к предметам, подобным вечному двигателю. Реклама работает в 1967 вывел из кустов 41 изобретателя вечных двигателей 6 . Интересно, что большинство предложенных конструкций имели разбалансированные колеса. High Energy Research и Lindsay Publications продают видеоролики, документы и книги о вечном движении. Мир мошеннических энергетических устройств процветает.
Даже если бы всеобщий интерес к вечному двигателю угасал, он по-прежнему является вечной темой для авторов научных колонок. Однако иногда описания и анализы сбивают с толку больше, чем сам вечный двигатель. Что кажется правдой, так это то, что анализ вечного двигателя идет по давно установленным путям и иногда упускает из виду, почему какая-то схема не работает. Несколько примеров, взятых из научно-популярной прессы, иллюстрируют это.
Автор журнала Radio Electronics Magazine, например, жаловался в 1992 году, что он получает несколько запросов в неделю на информацию о вечном движении 7 .
«Глупо искать системы свободной энергии», — говорит он.
Я согласен, потому что знаю, что это невозможно. Однако научный обозреватель считает это глупостью, потому что
«…это ускорит продолжающуюся энтропийную смерть планеты. »
Он подразумевает, что вечное движение первого рода, разновидность свободной энергии, возможно, но нежелательно с точки зрения окружающей среды. Это ужасное рассуждение от человека, который в остальном технически проницателен.
Две машины, представленные в колонке OMNI несколько лет назад, еще раз иллюстрируют мою точку зрения 8 . Один даже не вечный двигатель, а другой вызывает недоумение, почему он не работает. Мои протесты автору колонки заслужили мне упрек типа «позвольте-повторюсь-потому что вы-очевидно не понимаете».
Гравитационная машина Schadewald
Связь между G и 9 см. в заключительных примечаниях.0119 г .
Боб Шадевальд, научный писатель, предположительно предложил эту штуковину в качестве первоапрельской шутки. Однако анализ редактора OMNI 8 не совсем точно отражает это.
Машина Шадевальда представляет собой кривое колесо, начинающееся тяжелым концом вверх. Очевидно, что кто-то должен был приложить некоторую энергию к этому колесу, чтобы привести его в такое положение. Итак, колесо начинается с некоторой энергии. Теперь, если колесу позволить вращаться, эта потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию (вращение). На самом деле, мы можем сказать это точно. Колесо набирает скорость до тех пор, пока его кривизна не окажется ближе всего к земле, затем оно замедляется, пока не вернется в исходное положение. Если H — это максимальная разница высот центра тяжести машины при ее повороте, тогда mgH — это максимальное количество кинетической энергии в нижней части каждого поворота, которая преобразуется обратно в потенциальную энергию по мере того, как вращение поднимает тяжелая сторона колеса снова. Это просто циклическое преобразование механической энергии между двумя формами.
Но Шадевальд добавляет сбивающий с толку элемент, он предполагает, что постоянная всемирного тяготения G уменьшается со временем. Что это делает?
По словам Шадевальда, я полагаю, с иронией, и некоторых более поздних авторов, это делает его колесо вечным двигателем, потому что оно постоянно набирает энергию. Он рассуждает так: если г 1 — это ускорение свободного падения в конце одного цикла вращения, а г 2 — это значение в конце следующего цикла, то г уменьшается при каждом обороте. листья мг 1 H>мг 2 H . Машина якобы набирает энергию вращения с каждым оборотом. Это ложный аргумент, поскольку он не учитывает всю энергию. Я уже говорил, что mgH — максимальная кинетическая энергия в конце каждого цикла. По словам Шадевальда, это также максимальный прирост энергии колеса. Если мы добавим энергию вращения к потенциальной энергии в любой точке вращения, мы обнаружим, что две суммы складываются в константу.
Нам не нужно предлагать что-то столь же экзотическое, как отказ G построить эту машину. Мы могли бы разместить машину Шедевальда в грузовом отсеке космического корабля «Шаттл» и высвободить ее, когда корабль пройдет максимальную «перегрузку» во время запуска. Когда шаттл выйдет на орбиту, машина Шедевальда будет вести себя так же, как если бы G должны были снизиться до нуля. Конечно, трение в конце концов останавливает двигатель Шадевальда, но это не относится к делу. Гравитационная машина Шадевальда представляет собой не более чем маховик, который вращается и, как ожидается, будет вращаться вечно при отсутствии трения. С каждым оборотом некоторое вращение переносится на следующий оборот. В конце концов наше перекошенное колесо вращается плавно (даже если подшипники ощущают циклическую силу). Но эта вращательная энергия не возникла спонтанно, и она не имеет ничего общего с уменьшением Г . Потенциальная энергия изначально была заложена в машину еще тогда, когда G было G , и теперь это энергия вращения. Медленное снижение значения G позволяет колесу, в конце концов, вращаться с постоянной скоростью; но кроме этого он ничего не делает. Нарушений термодинамики нет. Ни о каком вечном двигателе здесь вообще не может быть и речи.
Рис. 6. Двигатель Taisnierus Lodestone. Это главный предмет обсуждения вечного двигателя. К сожалению, люди увязают в объяснении механических недостатков устройства вместо того, чтобы объяснить, почему оно нарушает второй закон термодинамики.
Магнитный двигатель Taisnierus
Вторая машина, которую часто плохо объясняют, — это машина Йоханнеса Тайснируса, которую я показываю на рис. 6 выше. Постоянный магнит (магнит) тянет железный шарик вверх по склону. Но в наклоне есть дырка, в которую мяч, по глупости, все же падает. Это возвращает мяч вниз по горке через нижнее отверстие на склон, где он возобновляет подъем обратно к магниту. Бесконечное вращение мяча якобы является вечным движением.
При анализе того, почему эта машина не будет работать, редактор OMNI повторяет тот же ошибочный анализ, который использовал Angrist 2 (см., тем не менее, первую из моих заметок для пересмотра этого). Он говорит,
«…любой магнит, достаточно сильный, чтобы подтянуть мяч вверх по пандусу, вытянет мяч через отверстие. Это кажется очевидным 8 . ..»
Это неочевидно и упускает из виду то, почему машина невозможна. Это говорит о том, что машина не будет работать, потому что в ее механической конструкции есть изъян. Это вечный двигатель или просто неудачная конструкция? Это объяснение ускользает от анализа машины как термодинамической невозможности.
Вполне возможно построить наклон так, чтобы сила магнетизма вверх по плоскости превышала силу тяжести, направленную вниз по плоскости. Мяч закатит самолет. В равной степени возможно, чтобы магнитная сила в месте расположения отверстия, направленного вверх, была меньше, чем сила тяжести прямо вниз по трубе. Затем мяч упадет в отверстие. В какой-то момент трубка имеет меньший наклон, чем плоскость, потому что она доставляет мяч обратно на плоскость, поэтому мяч сначала будет ускоряться вниз по трубе, затем замедляться, затем катиться по наклонной плоскости, а затем снова катиться по плоскости, как пока он может избежать нижнего отверстия. Таким образом, пока мы пренебрегаем трением и потерями, можно сконструировать машину для вечного цикла. На самом деле фальшивый вечный двигатель, о котором я упоминал во вводной части, якобы работает по тому же принципу. Много лет назад в колонке любителей ученых были проекты магнитных машин, очень похожих на конструкцию Тайснируса, которые вели себя как вечные двигатели, за исключением того, что у них был скрытый источник энергии.
Почему же тогда машина в том виде, в каком ее спроектировал Тайснирус, не работает? Причина в том, что мяч будет терять небольшое количество энергии на трение во время каждого цикла. Таким образом, мяч остановится в другом месте на рампе, чем в том, где он начал. Чтобы вернуть мяч точно в исходную точку, требуется, чтобы что-то добавило немного энергии, чтобы переместить мяч в нужную точку. В противном случае мяч в конце концов остановится где-нибудь на нижней рампе. Небольшое количество энергии, добавляемой за каждый цикл, не позволяет настоящей машине стать вечным двигателем.
Некоторые необычные темы
Мусоропровод
У моего знакомого профессора из Университета Юты было много творческих предложений по проектам. Кроме того, он был ужасным шутником и мог говорить самые возмутительные вещи с невозмутимым видом.
Однажды он предложил построить дымоход из какого-нибудь легкого материала, например кевлара, через атмосферу, и откачать дымоход с помощью вакуумного насоса. На его нижний конец ставим шлюз. Складываем мусор в воздушный шлюз, открываем вакуумную сторону и выдуваем мусор далеко в космос. Он поклялся, что после эвакуации дымоход будет работать вечно. Все содержимое шлюза выдувается, оставляя шлюз готовым для следующей загрузки одноразовых подгузников. Я рассмеялся, думая, что все это шутка. Он даже не улыбнулся. Он серьезно или дергал меня за ногу? Не знаю; но, каковы бы ни были его намерения, его схема представляет собой пример использования термодинамики для изучения процесса.
Такую машину довольно сложно тщательно проанализировать. Откройте шлюз, и мусор и воздух разлетятся повсюду. Чем именно все заканчивается, сказать непросто. Несмотря на эту сложность, легко показать, что эта машина не будет работать так, как рекламируется. Если это так, то он становится вечным двигателем первого рода. Видите ли, мы можем отправить мусор в космос, где у него много как потенциальной энергии в силу его высоты над землей, так и кинетической энергии в силу того, что он достиг орбитальной скорости. Мол, мы можем делать это бесконечно. Однако эта энергия должна откуда-то браться, но единственная первоначальная работа, которую мы проделали, — это выкачать воздух из дымохода. Таким образом, мы предлагаем выполнять произвольный объем работы за счет ограниченного начального запаса энергии. Схема похожа на вечную водяную мельницу. Это машина первого рода.
Рис. 7. Создатель дождя, предложенный Хосе Пейшото, на необитаемом острове. Два слоя воздуха представляют собой сухой воздух, который также может быть прохладным, C d , покрывающий тонкий слой теплого влажного воздуха W m . Как только мы наполним трубку плавучим воздухом, машина сможет работать сама по себе, получая энергию от разницы плотностей влажного и сухого воздуха.
Вечный создатель дождя
В 1960-х годах Хосе Пейшото, известный климатолог, предложил ближневосточным инженерам взять под контроль гидрологический цикл и построить вечный генератор дождя. На рис. 7 показана его схема. Трубка из какого-то легкого материала, например кевлара, поднимается прямо на высоту около 3000 м. Влажный воздух всегда в изобилии тонким слоем у берегов Ближнего Востока. Если мы вначале каким-то образом направим часть этого воздуха в дымоход, он будет остывать по мере подъема и выливать свою влагу дождем. Вскоре снизу начинает течь теплый влажный воздух; прохладный, сухой воздух, выходящий сверху; и непрекращающийся поток пресной воды, собирающийся на земле.
Конечно, это звучит как вечный двигатель. Это один?
Создатель дождя не является машиной первого рода. Машина первого рода производит неограниченную работу при скромном начальном запасе энергии. В генераторе дождя мы обеспечиваем скромную начальную энергию, нагнетая теплый влажный воздух в дымоход. Однако, как только он работает сам по себе, генератор дождя подключается к собственному источнику энергии. Это скрытая теплота водяного пара во влажном воздухе.
Это машина второго рода? Еще раз ответ нет; потому что он поглощает тепло из высокотемпературного резервуара, влажного воздуха, а часть отбрасывает в отток холодного воздуха. Фактически, мы можем нарисовать диаграмму T-S для его работы, зная, каков воздух на входе и выходе. Я не решаюсь начать обсуждение того, как это сделать, но на рис. 8 показана примерная схема генератора дождя. Участок цикла, помеченный цифрой 1 в кружке, представляет собой часть цикла, которая проявляется в самой машине. Здесь влажный воздух поднимается вверх по тому, что метеорологи называют «псевдоадиабатой». Остальные три части цикла происходят вне генератора дождя. Секция 2 возникает, когда холодный сухой воздух, выходящий из верхней части дымохода, смешивается с окружающей средой и излучает тепло в космос. Участок 3 происходит, когда этот смешанный воздух снова опускается к поверхности океана, а участок 4 возникает, когда воздух набирает тепло и влагу с поверхности океана на обратном пути в создатель дождя.
Судя по этому описанию и диаграмме, генератор дождя ведет себя так же, как ураган, разрушивший дом, и имеет примерно такую же эффективность.
Рис. 8. Диаграмма температура-энтропия генератора дождя. Я описываю в тексте четыре отдельных раздела его цикла.
Тектоника плит
Вопрос «Что является движущей силой тектоники плит?» занимает умы геофизиков уже 40 лет. Есть несколько возможных источников энергии, но большинство геофизиков, вероятно, согласятся с тем, что тепло, вытекающее из мантии на поверхность, является вероятным кандидатом. Рисунок 9это мультфильм о том, как это работает. Горячий материал поднимается из глубин мантии к основанию литосферы в верхней мантии по спрединговому хребту. Здесь она течет вбок, отбрасывая на всем пути тепло. Это тепло передается на поверхность земли. По мере охлаждения литосфера утолщается. В конце концов литосфера каким-то образом вынуждена вернуться в мантию, где она должна расплавиться, снова смешаться с основным материалом и снова появиться миллионы лет спустя на хребте. Когда материал опускается и перемешивается, он поглощает тепло.
Таким образом, тектонический цикл плит является тепловым двигателем. Количество отбрасываемого им тепла составляет 0,04 Вт/м 2 в среднем по всей земле, что кажется совсем незначительным, если учесть, что этой энергии достаточно только для одной лампы для чтения на каждые 100 м 2 . Солнечная энергия в десять тысяч раз больше.
Ситуация еще хуже, потому что второй закон термодинамики говорит, что не вся эта энергия полезна для работы. Нижняя и верхняя мантии имеют небольшую разницу температур между собой. Возможно, температура колеблется от 1500К до 1300К. Тектонический двигатель, вероятно, имеет гораздо меньший КПД, чем двигатель Карно, но даже двигатель Карно, работающий между этими температурными пределами, имеет КПД всего 15%. Таким образом, как тепловая машина, тектоника плит страдает от низкой плотности энергии, что еще больше усугубляется низким тепловым КПД. Неудивительно, что плиты движутся так медленно.
Какие еще существуют возможности? Возможно, низкая температура, при которой отводится тепло, меньше 1300К. Возможно, некоторое количество тепла, проводимого через литосферу, особенно вблизи спрединговых хребтов, помогает тектоническому двигателю за счет теплового расширения. Даже если бы эффективная температура холодного резервуара составляла 1000 К, двигатель мог бы иметь КПД не более 30%. Это все еще маломощный мотор.
Ряд геофизиков предполагают, что различия в плотности между различными материалами, показанными на рисунке 9запустить тектонический двигатель. Обратитесь к мультфильму еще раз. Вблизи спредингового хребта вещество верхней мантии при плавлении меняет свой состав (фракционируется). Я обозначил эту область штриховкой на рисунке. Этот материал с низкой плотностью поднимается и кристаллизуется, образуя океаническую кору. По мере того как литосфера стареет, охлаждается и утолщается, ее нижняя часть претерпевает фазовый переход в плотную форму материала. Я показал это штриховкой на погруженной плите. Этот плотный материал погружается обратно в мантию и ускоряет циркуляцию материала 9.0045 10 .
На первый взгляд кажется, что это предложение дает огромное количество потенциальной энергии для тектонического двигателя. Однако, если она продолжает работать в этом цикле, тектоника плит представляет собой вечный двигатель, потому что рабочая жидкость проходит цикл, заканчиваясь там, где она началась, в неизменном виде, не изменив ничего во Вселенной, кроме выделения некоторого количества тепла. Тепловой поток, опять же, является единственным необратимым изменением, которое демонстрирует эта модель, что ограничивает ее эффективность до эффективности двигателя Карно.
Есть и другие возможности. Возможно, в дополнение к тепловому потоку происходит постоянное химическое изменение. То есть менее плотный материал постоянно включается в кору, в то время как более плотный материал медленно оседает в нижнюю часть мантии или ядра. Это могло бы расшевелить мантию. С другой стороны, могут быть и другие механические источники энергии. Например, приливное сопротивление может преобразовать часть вращения Земли в циркулирующий материал в мантии.
Каким бы ни был окончательный ответ, анализ тектоники плит как механизма с помощью термодинамики, вероятно, даст удивительные результаты.
Рис. 9. Рисунок тектонической машины плит, которая приводит к океаническому спредингу, субдукции на краях плит и островодужному вулканизму. Заштрихованными отмечены места, где происходит фазовый переход и сопровождающее его изменение плотности.
Насколько горячими мы можем сфокусировать солнечные лучи?
Последний пример необычен, потому что он связан с проблемой, которая не связана с машинами или работой. Маленькие мальчики, как мы знаем, любят сжигать предметы с помощью увеличительных линз, фокусируя на них солнце. Можно ли сделать этот фокус горячее самого солнца?
Предположим на мгновение, что фокус горячее солнца. Тогда можно построить следующую штуковину. Сосредоточьте солнечный свет на каком-то входе в тепловую машину. Поскольку мы предполагаем, что этот фокус более горячий, чем само солнце, тепло будет спонтанно возвращаться к солнцу. Итак, мы можем организовать поток тепла через двигатель, чтобы он совершал какую-то работу и отводил отработанное тепло обратно к солнцу. Другими словами, солнце является источником тепловой энергии, а также является свалкой отработанного тепла. Это аммиачный двигатель Gamgee, снова созданный при очень высокой температуре. Это машина второго рода. Наше предположение, что фокус мог стать таким горячим, явно неверно.
Библиография
1. Артур В.Г.Х. Орд-Юм. 1977. Вечный двигатель: история навязчивой идеи. Пресса Святого Мартина. Нью-Йорк. (цитата Кили, стр. 147)
4. Р. В. Хайнце. 1948. Почему не работает вечный двигатель. науч. Дайджест. 24:42-46. Август.
5. Земанский М. Температуры очень низкие и очень высокие. Дувр. 1964.
6. М. Ламм. 1967. Ура человеческому духу, человеческому духу, человеческому духу… Esquire 68:142-143, декабрь. Ламм отмечает, что изобретатели вечных двигателей никогда не сотрудничают друг с другом, поэтому они обречены создавать одни и те же вещи снова и снова.
7. Д. Ланкастер. Снова вечный двигатель. Радио. Электр. 63:77-79, февраль 1992 г.
8. С. Моррис. 1990. Вечный двигатель — почему эти машины остановятся? ОМНИЙ 12:98-99, июль.
9. К. Б. Хикс. 1961. Почему они не работают? Являюсь. Наследство. 12:78-83 апрель.
10.Р. А. Керр. 1995. Поверхность Земли может двигаться сама. Наука. 269, 1214-1215.
11.Р.К. Вангнесс. 1971. Вечный двигатель нулевого рода. AJP 39, 898-900.
Технические примечания: Сверхпроводимость также кажется примером процесса, который длится вечно. Большинство учебников по физике объясняют, что сверхпроводимость не является вечным двигателем, потому что это не классический эффект. Это макроскопический квантовый эффект — вроде атома размером с комнату, а мы знаем, что атомы вечны. Они не «стекают». Однако мне кажется, что неизбежные несовершенства сверхпроводника и его окружения почти гарантируют, что этот макроскопический атом в конце концов остановится.
Повторное чтение Ангриста показывает, что его заявление о дефекте магнитного двигателя не ошибочно, а двусмысленно. Он заявляет: «Любой магнит, достаточно сильный, чтобы тянуть мяч вверх по пандусу, будет слишком сильным, чтобы позволить ему упасть обратно в исходную точку». Вы можете видеть, что, прочитав заявление Морриса, я был готов сделать тот же вывод из Энгриста. Теперь я вижу, что Энгрист не говорит того, что ему приписывает Моррис, но я все еще не уверен, что Энгрист имеет в виду.
Как уравнение dU = dQ — dW формулирует первый закон термодинамики? Я уверен, что это кажется загадкой для студентов-физиков. Что делает тайну еще глубже, так это то, что ключ к ее пониманию никогда не находится в поле зрения самого уравнения. Вот что я считаю ключом к пониманию этого дифференциального утверждения:
dQ, количество тепла, поступающее в цикл на коротком отрезке, не является точным дифференциалом. Если мы возьмем систему вокруг замкнутого цикла, то Q по циклу не равно нулю, и его значение зависит от пути, пройденного по циклу.
дВт, количество работы, выполненной на коротком отрезке цикла, также не является точным. Опять же, W вокруг замкнутого цикла зависит от выбранного пути.
dU — это точный дифференциал . Его значение вокруг замкнутого цикла равно нулю. Таким образом, неточность Q равна минус неточности W на любом выбранном пути. Мы можем преобразовать Q и W друг в друга в любом замкнутом цикле, но мы не можем сделать из одного больше, чем используем другого.
Свидетельством чего-то вроде третьего закона является то, что теплоемкость всех реальных веществ приближается к нулю, когда температура приближается к абсолютному нулю. Это препятствует тому, чтобы dQ в дифференциальной формулировке второго закона (dS=dQ/T) вызывало бесконечность dS, когда T приближается к нулю; и препятствует тому, чтобы бесконечно малое количество тепла, отброшенное при абсолютном нуле, удовлетворяло второму закону.
Связь между ускорением свободного падения g и универсальной гравитационной постоянной G равна g 1 =MG/(R e 2 ) где; M = масса Земли, а R e — ее радиус.
Однако в предложении Шадевальда есть что-то странное. Предположим, что G не уменьшается плавно, как предлагает Шадевальд. Предположим, что оно внезапно падает, когда тяжелый конец колеса начинает катиться вниз, а затем остается постоянным. По-видимому, колесо не будет иметь кинетическую энергию в нижней точке цикла, равную потере потенциальной энергии. Куда уходит эта энергия?
Другие документы
Эти ссылки предоставлены Анатолием Сухольдским. Это очень интересные статьи по термомеханике, но они достаточно технические.
Концепция возобновляемого цикла
Движущие силы вибрации
Капиллярные движущие силы
Вечный двигатель — Литературно-издательский центр
12,95 $ Купить Книга
О книге
Автор: Пол Шербарт; Транс. by Andrew Joron
Reviewed By: Peter Selgin
Genre: Nonfiction
Publisher: Wakefield Press
Published: 2011
Pages: 112
Book Review
In this видео, размещенном на YouTube, норвежец с седой бородой, в очках и довольно мудрого вида демонстрирует сложное устройство Руба Голдберга, которое он изобрел: множество дисков, роторов, рычагов, фланцев, магнитов, пружин, противовесов и противовесов, соединенных друг с другом. на центральной цилиндрической дорожке или свисает с нее, вокруг которой (очевидно) вечно катится сверкающий металлический шар. Это единственная машина raison d’étre, , чтобы этот маленький шарик продолжал катиться: цель столь же простая, сколь и экстраординарная, поскольку предполагается, что это делается без какого-либо источника энергии, кроме той, которая генерируется самим катящимся шариком. В двух словах, это устройство является — или претендует на звание — современным вечным двигателем.
Имя норвежского мудреца Рейдар Финсруд. В первую очередь, скульптор и художник, Финсруд в поисках вечного двигателя был — за неимением лучшего слова — хобби. Тем не менее, как хобби, он относится к нему очень серьезно, достаточно серьезно, чтобы держать свое устройство запертым в хранилище, которое дало бы королевским ювелирам много ночей крепкого сна. Делает ли он это для защиты своего детища от нарушителей патентных прав или для того, чтобы разоблачители не обнаружили электродвигатель, спрятанный под его основанием, еще неизвестно.
Мечта о вечном двигателе так же стара, как Средневековье, и самая ранняя известная конструкция такой машины приписывается индийскому математику XII века Бхаскаре, который придумал колесо с изогнутыми полыми спицами, наполненными ртутью, так что когда-то колесо приводилось в движение, тяжелая жидкость перетекала с одного конца каждой спицы на другой, заставляя колесо продолжать движение. Со времен колеса Бхаскары было создано бесчисленное множество других устройств, и некоторые из самых способных умов в истории — от Леонардо да Винчи до Роберта Бойля и Николы Теслы — сумели с ним справиться, и это несмотря на тот факт, что такой инструмент нарушает как первое, так и второе. Вторые законы термодинамики: 1) закон сохранения энергии, утверждающий, что общее количество энергии в замкнутой системе всегда остается постоянным, и 2) закон энтропии, утверждающий, что мера деградации энергии и материя во Вселенной никогда не уменьшается. Если говорить очень упрощенно: 1) бесплатных обедов не бывает и 2) ничто хорошее не длится вечно.
Если что-то и вечно, так это настойчивость, с которой сторонники вечного двигателя («вечные» их называют) пренебрегают общепринятой мудростью, приравнивая ее к тупоумию и обширным теориям заговора. На небосводе перпетых чудаков и чокнутых ни одна звезда не сияет ярче Пауля Шербарта (1863-1915). Хотя он так и не приблизился к изобретению вечного двигателя, Шеербарт чертовски старался. Он записал свои многочисленные попытки и неудачи в книге под названием The Perpetual Motion Machine: 9.0512 История одного изобретения , первоначально опубликованная в 1910 году и недавно переведенная на английский язык с немецкого Эндрю. Книга сама по себе является чем-то вроде чуда, которое вполне может закрепить репутацию ее автора — не как изобретателя невозможных машин, а как протодадаиста, на девять лет предвосхитившего художественное движение, давшее нам Тристана Тцара, Марселя Дюшана и других. сторонники непочтительности и бессмыслицы ради искусства.
Вечный двигатель (то есть книга) — скромное изобретение ( есть противоречие в терминах: скромная книга человека, решившего изобрести вечный двигатель). Английское издание состоит всего из 112 страниц и, словно подчеркивая его скромность, издатели придали книге карманные размеры и непритязательную обложку синего цвета. Что касается того, что внутри, Йорон характеризует это как запись от первого лица «двух с половиной лет истерики воображения». Книга, проиллюстрированная непреднамеренно забавными рисунками изобретателя пером и тушью и свободно цитирующими из его журналов в реальном времени, документирует ряд личных неудач, приведших к глобальной катастрофе, которой стала Первая мировая война. Как говорит нам Джорон в своем предисловии:
Через четыре года после публикации истории об изобретении [Шербарта] Европу охватила Первая мировая война — первая промышленная война, которая привела к массовой гибели пятнадцати миллионов человек. Шеербарт, который, не колеблясь, объявил о своем пацифизме в разгар наращивания. . . получил нервный срыв при известии о нарастающей бойне. Когда в 1915 году он потерял сознание и умер на руках жены, ходили слухи, что он уморил себя голодом в знак протеста против войны.
Но предшествовавшая этой катастрофе «двухгодичная истерика» полна насмешливого юмора и невинного оптимизма неуемного духа. Есть что-то мило-детское в человеке, который, увлеченный своей наивной верой в науку и железной верой в человечество и будущее, пишет:0004
Кто-то когда-то предложил выкопать строки теоремы Пифагора в колоссальном масштабе в песках Сахары, чтобы дать марсианам понятный знак. Возможно, теперь можно подумать о том, чтобы установить линии perpets [слово Шербарта для вечных двигателей] на расширенной ширине в семь миль, как маяки через пустыню.
Но блестящий энтузиазм Шеербарта постоянно подрывается беспощадной реальностью, что его машина не работает. Строкой позже в той же тетради он пишет:
Как забавно, что такие линии еще не могут быть реализованы — колесо c кажется мне все более и более сомнительным.
По определению, великое произведение искусства — это произведение, которое утверждает и живет согласно своим собственным качествам. Пока он не изобретет свою собственную категорию, он сопротивляется классификации. Carlyle Sartor Resartus — именно такая работа; «Кольца Сатурна » Себальда — более свежий. И теперь к этому списку избранных можно добавить книжечку Шеербарта. Все эти книги новаторские не только (достаточно взглянуть на пантеон вечных двигателей, чтобы увидеть, что новизна не обязательно означает успех), но и потому, что они делают то, для чего предназначены великие произведения искусства: заставляют нас столкнуться с незнакомой эмоцией. Читая книгу Шербарта, мы не совсем знаем, как себя чувствовать. Должны ли мы смеяться над его неумелостью или плакать о его наивности? Автор нас обманывает или серьезно рассуждает о вечных двигателях? Мы читаем мемуары сумасшедшего или хитрый фантастический роман? Это философия или сатира? Или вообще что-то другое?
Хотя он был архитектором с особым интересом к дизайну стекла, и хотя он писал романы, пьесы, стихи и критические статьи, совсем не ясно, считал ли Шеербарт свою книгу произведением искусства и что именно он имел в виду, публикуя Это. Ясно только то, что он считал свое «изобретение» — машину и книгу о ней — одним и тем же. На протяжении всей книги слова «машина» и «история» используются как синонимы («Если из этой истории ничего не выйдет»). Это стирание различия между целеустремленным объектом и произведением искусства и есть то, чего достиг Дюшан, когда в 1917 лет — через семь лет после того, как Шеербарт опубликовал свои мемуары — он представил фарфоровый писсуар с подписью «Р. Матт» для выставки в Обществе независимых художников. Дюшан знал, что делал. Трудно сказать, знал ли Шеербарт, но то, что ему это удалось, несомненно.
Поскольку изобретение Шеербарта и его книга — одно целое, мы остаемся с парадоксом: так же очевидно, как одна неудача, другая — оглушительный успех, книга, которая, в силу своей скромности и новизны, вероятно, будет жить дальше. если не навечно, то надолго.
О рецензенте
Книга Питера Селгина « Уроки утопления » получила в 2007 году премию Фланнери О’Коннор. Он также написал роман, две книги по художественной литературе. Его мемуары «90 119 Признаний левши, 90 120» вошли в шорт-лист премии Уильяма Сарояна. Он преподает в Антиохийском университете и является доцентом творческого письма в колледже и государственном университете Джорджии.
вода — Капиллярный вечный двигатель
Вопрос
Изменено 6 месяцев назад
Просмотрено 3к раз
$\begingroup$
Кто-нибудь может понять, что не так с этим вечным двигателем? Какая его часть нарушает физику? Я нашел это на веб-сайте некоторое время назад, и я не мог понять, что с ним не так. Спасибо и наслаждайтесь!
Кстати, вот сайт: https://www.lockhaven.edu/~dsimanek/museum/capillar.htm
вода
поверхностное натяжение
вечное движение
капиллярное действие
$\endgroup$
3
$\begingroup$
Ответ очень прост. При увеличенном диаметре капиллярной трубки капиллярность теряется/уменьшается в зависимости от диаметра. Вода больше не будет подниматься до большего диаметра в верхней части капиллярной трубки, и сифон не может работать, если его входной конец не будет погружен в воду.
$\endgroup$
$\begingroup$
Вот кое-что, что я нашел, потому что в настоящее время изучал этот вопрос. Насколько нам известно, вечный двигатель нарушил бы первый и второй законы термодинамики, сказал Симанек Live Science. Проще говоря, Первый закон термодинамики гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована из одной формы в другую. Вечный двигатель должен был бы производить работу без затрат энергии. Второй закон термодинамики гласит, что изолированная система будет двигаться к состоянию беспорядка. Кроме того, чем больше энергии трансформируется, тем больше ее тратится впустую. Вечный двигатель должен иметь энергию, которая никогда не тратится впустую и никогда не переходит в неупорядоченное состояние. Если вы все еще не в курсе, то вот сайты, которые мне помогли. https://www.livescience.com/55944-вечные-движения-машины.html [https://www.britannica.com/science/thermodynamics/Isothermal-and-adiabatic-processes#ref510518 Надеюсь, это было полезно
$\endgroup$
2
$\begingroup$
Я выкачиваю жидкое мыло из бочек с помощью шлангов и электрических насосов, так что мне нетрудно разобраться. Конец сифона должен быть ниже источника, который он откачивает. Вы можете прекрасно перекачивать из A в B, поскольку B ниже, чем A, но соединение A с C приводит к тому, что B становится выше, а соединение двух фактически приведет к тому, что более высокий пул будет перекачиваться назад к нижнему. Когда мне нужно получить точный вес на весах, я использую электродвигатель, чтобы накачать дополнительное мыло, и как только я его выключаю, он начинает перекачивать назад, пока я не закрываю клапан. Представьте себе небольшой бассейн, представляющий собой контейнер, который я наполняю, используя бассейн на дне в качестве бочки, А — это электродвигатель, а на участке между А и С есть запорный клапан. Если моторы не форсируют вверх, гравитация толкает его обратно вниз.
$\endgroup$
$\begingroup$
A, B и C являются частью одного водоема.
B будет перекачиваться в C через A под действием силы тяжести
C поднимется до A благодаря капиллярному действию
Поток в сифоне больше, чем в капилляре, поэтому B будет сливаться в C через A, пока B не окажется ниже впускной трубы, и поток прекратится.
$\endgroup$
$\begingroup$
У вас есть стрелки назад, чтобы это был сифон с вечным двигателем. Трубопровод должен быть закрыт, а линия A должна быть прямой, чтобы сифон мог течь из B в C. Аристотель учил нас, что вода будет искать свой собственный уровень. Вода будет продолжать течь, поскольку она ищет уровень от C до B. Уровень воды B выше, чем C, позволяет сифону течь под действием силы тяжести на более низкий уровень, пока C и B не станут равными. Если бы B снабжался постоянным источником, таким как река, а C оставался открытым для перелива при заполнении или питании притоков, эта конфигурация могла бы работать непрерывно.
$\endgroup$
Твой ответ
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
вечных двигателей — почему они не работают? | Деванш Миттал | Интуитивная физика
Около 1159 года нашей эры математик по имени Бхаскара Ученый нарисовал эскиз колеса, содержащего изогнутые резервуары для ртути. Он рассудил, что по мере вращения колес ртуть будет стекать на дно каждого резервуара, в результате чего одна сторона колеса будет постоянно тяжелее другой. Дисбаланс заставит колесо вращаться вечно. Рисунок Бхаскары был одним из первых проектов вечного двигателя, устройства, которое может работать бесконечно долго без какого-либо внешнего источника энергии. Представьте себе ветряную мельницу, производящую ветер, необходимый для вращения. Или лампочка, свечение которой обеспечивало собственное электричество. Эти устройства захватили воображение многих изобретателей, потому что они могут изменить наши отношения с энергией. Например, если бы вы могли построить вечный двигатель, в котором люди были бы частью совершенно эффективной системы, он мог бы поддерживать жизнь бесконечно долго. Есть только одна проблема. Они не работают.
Все идеи вечных двигателей нарушают один или несколько фундаментальных законов термодинамики, раздела физики, описывающего отношения между различными формами энергии.
первый закон термодинамики говорит, что энергию нельзя создать или уничтожить. Вы не можете получить больше энергии, чем вложили. Это сразу исключает полезный вечный двигатель, потому что машина может производить ровно столько энергии, сколько потребляет. Не осталось бы ничего, чтобы привести машину в действие или зарядить телефон.
Но что, если вы просто хотите, чтобы машина продолжала двигаться? Изобретатели предложили множество идей. Ни один из них не работает.
Даже если бы инженеры каким-то образом смогли разработать машину, не нарушающую первый закон термодинамики, она все равно не работала бы в реальном мире из-за второго закона термодинамики . Второй закон термодинамики говорит нам, что энергия имеет тенденцию распространяться посредством таких процессов, как трение. Любая настоящая машина будет иметь движущиеся части или взаимодействия с молекулами воздуха или жидкости, которые будут генерировать незначительное трение и тепло даже в вакууме. Это тепло представляет собой убегающую энергию, и оно будет продолжать высасываться, уменьшая энергию, доступную для движения самой системы, пока машина не остановится.
Различные виды вечных двигателей можно разделить на следующие категории, и здесь мы видим, почему они обречены на провал, учитывая наше нынешнее понимание науки.
Вечный двигатель первого рода производит работу без затрат энергии. Таким образом, нарушается первый закон термодинамики: закон сохранения энергии.
Вечный двигатель второго рода — машина, самопроизвольно преобразующая тепловую энергию в механическую работу. Когда тепловая энергия эквивалентна произведенной работе, это не нарушает закон сохранения энергии. Однако это нарушает более тонкий второй закон термодинамики (см. также энтропию). Отличительной чертой вечного двигателя второго рода является то, что задействован только один тепловой резервуар, который самопроизвольно охлаждается без передачи тепла более холодному резервуару. Это превращение теплоты в полезную работу без какого-либо побочного эффекта невозможно согласно второму закону термодинамики.
Вечный двигатель третьего рода обычно (но не всегда) определяется как двигатель, который полностью устраняет трение и другие диссипативные силы, чтобы поддерживать движение навсегда (из-за его инерции массы). Такая машина должна удовлетворять как минимум трем следующим свойствам. Машина не должна иметь «трущихся» частей: Любая движущаяся часть не должна касаться других частей. Это из-за трения, которое будет создано между ними. Это трение в конечном итоге приведет к тому, что машина потеряет свою энергию в виде тепла. Машина должна работать в вакууме (без воздуха): Причина этого связана с причиной, перечисленной в первом. Эксплуатация машины в любом месте приведет к потере энергии машины из-за трения между движущимися частями и воздухом. Хотя потери энергии из-за трения о воздух очень малы, помните, мы говорим здесь о вечных двигателях, если есть механизм потерь, в конце концов, машина все равно потеряет свою энергию и выйдет из строя (даже если это займет много времени, много времени). Машина не должна издавать никаких звуков: a Звук также является формой энергии; если машина издает какой-либо звук, это означает, что она также теряет энергию. Создать такую машину невозможно, так как в механической системе невозможно полностью устранить диссипацию, как бы система ни приблизилась к этому идеалу.
До сих пор эти два закона термодинамики мешали любой идее вечного двигателя и мечтам об идеально эффективном производстве энергии, которые они подразумевали. Тем не менее, трудно однозначно сказать, что мы никогда не откроем вечный двигатель, потому что мы еще очень многого не понимаем во Вселенной. Возможно, мы найдем новые экзотические формы материи, которые заставят нас пересмотреть законы термодинамики. Или, может быть, существует вечное движение в крошечных квантовых масштабах. В чем мы можем быть достаточно уверены, так это в том, что мы никогда не перестанем искать. На данный момент единственное, что кажется действительно вечным, — это наш поиск.
Ниже приведены некоторые популярные предложения по вечным двигателям, которые могут показаться убедительными на первый взгляд, но при детальном анализе они противоречат как минимум одному из законов термодинамики.
Существуют концепции и технические проекты, которые предлагают «вечный двигатель», но при более тщательном анализе выясняется, что они на самом деле «потребляют» какой-то природный ресурс или скрытую энергию, такую как фазовые изменения воды или других жидкостей или небольшие естественные температурные градиенты, либо просто не могут выдерживать неограниченную эксплуатацию. В общем, извлечь работу из этих устройств невозможно.
Вот некоторые примеры таких устройств:
Игрушка-питьевая птица функционирует за счет малых температурных градиентов окружающей среды и испарения. Работает до тех пор, пока вся вода не испарится.
Водяной насос на основе капиллярного действия работает при малых градиентах температуры окружающей среды и перепадах давления пара. С «капиллярной чашей» предполагалось, что капиллярное действие будет поддерживать течение воды в трубке, но поскольку сила сцепления, которая втягивает жидкость вверх по трубке, в первую очередь удерживает каплю от выпуска в чашу, поток не является вечным.
Радиометр Крукса состоит из частичного вакуумного стеклянного контейнера с легким пропеллером, приводимым в движение градиентами температуры (индуцированными светом).
Любое устройство, получающее минимальное количество энергии от окружающего его естественного электромагнитного излучения, например двигатель на солнечной энергии.
Любое устройство, работающее от изменения давления воздуха, например, некоторые часы (часы Кокса, часы Беверли). Движение высасывает энергию из движущегося воздуха, который, в свою очередь, получает энергию от воздействия.
Часы Atmos используют изменения давления пара хлористого этила в зависимости от температуры для завода часовой пружины.
Устройство, работающее на радиоактивном распаде изотопа с относительно длительным периодом полураспада; такое устройство, вероятно, могло бы работать в течение сотен или тысяч лет.
Оксфордский электрический колокол и свая Карпена, приводимые в движение сухими свайными батареями.
В накопителях энергии маховика «современные маховики могут иметь время выбега при нулевой нагрузке, измеряемое годами».
После вращения объекты в космическом вакууме — звезды, черные дыры, планеты, луны, спутники со стабилизированным вращением и т. д. — очень медленно рассеивают энергию, что позволяет им вращаться в течение длительного времени. Приливы на Земле рассеивают гравитационную энергию системы Луна/Земля со средней скоростью около 3,75 тераватт.
В некоторых квантово-механических системах (таких как сверхтекучесть и сверхпроводимость) возможно движение с очень малым трением. Однако движение останавливается, когда система достигает равновесного состояния (например, весь жидкий гелий достигает одного и того же уровня). Точно так же эффекты, кажущиеся обращенными вспять энтропии, такие как сверхтекучие вещества, поднимающиеся по стенкам контейнеров, действуют за счет обычного капиллярного действия.
В некоторых случаях мысленный эксперимент предполагает, что вечное движение возможно благодаря принятым и понятным физическим процессам. Однако во всех случаях при рассмотрении всей соответствующей физики был обнаружен недостаток. Примеры включают:
Демон Максвелла: Первоначально это было предложено, чтобы показать, что второй закон термодинамики применим только в статистическом смысле, путем постулирования «демона», который может выбирать энергичные молекулы и извлекать их энергию. Последующий анализ (и эксперимент) показал, что невозможно физически реализовать такую систему, которая не привела бы к общему увеличению энтропии.
Броуновский храповик: В этом мысленном эксперименте нужно представить себе гребное колесо, соединенное с храповым механизмом. Броуновское движение заставит окружающие молекулы газа ударяться о лопасти, но храповик позволит ему вращаться только в одном направлении. Более тщательный анализ показал, что при рассмотрении физического храповика в таком молекулярном масштабе броуновское движение также повлияет на храповик и заставит его случайно выйти из строя, что не приведет к чистому выигрышу. Таким образом, устройство не будет нарушать законы термодинамики.
Энергия вакуума и энергия нулевой точки. Чтобы объяснить такие эффекты, как виртуальные частицы и эффект Казимира, многие формулировки квантовой физики включают фоновую энергию, которая пронизывает пустое пространство, известную как вакуум или энергия нулевой точки. Способность использовать энергию нулевой точки для полезной работы в широком научном сообществе считается лженаукой. Изобретатели предлагали различные методы извлечения полезной работы из энергии нулевой точки, но ни один из них не был признан жизнеспособным, никакие заявления об извлечении энергии нулевой точки никогда не подтверждались научным сообществом, и нет никаких доказательств того, что нулевая энергия точечная энергия может быть использована в нарушение закона сохранения энергии.
Ссылки 1. Почему вечные двигатели никогда не работают? — Нетта Шрамм 2. Объяснение науки: физика вечных двигателей 3. Вечный двигатель.
Почему нет вечных двигателей
Почему нет вечных двигателей
См. также:
статья в Википедии о вечном двигателе
peswiki.com, вики-мониторинг вечные двигатели и другие исследования в области альтернативной энергетики
overunity.com, обсуждение доска, на которой люди пытаются воспроизвести вечный двигатель
магнитный двигатель, подробнее машины, с упором на магниты и электричество
Музей Неработоспособные устройства
Что это такое
Мой школьный учитель химии сказал нам, что есть три закона термодинамика: ничего нельзя получить даром, нельзя выиграть, и ты должен проиграть. Первый закон гласит, что вы не можете производить материю или энергия из ничего; они сохраняются. Во втором указано количество энтропия во Вселенной может только возрастать. Третий отмечает, что трение существует, поэтому энтропия действительно увеличивается. ( Записка 20 лет спустя: это совсем не то, что говорит третий закон. )
Вечные двигатели — это машины, которые должны не подчиняться один из законов термодинамики. Обычно это второй закон, который люди хотят сломаться, обратив вспять поток энтропии. Энтропия – это количество беспорядка во Вселенной. (Некоторые утверждают, что нарушают первый закон, они создают энергию из ничего. я таких здесь не рассматриваю)
Почему нельзя сконструировать вечный двигатель
Второй закон термодинамики на самом деле не аксиома. Может быть выводится из других законов физики. Это приложение принцип подсвечника.
Известные законы природы обратимы, т.е. state предыдущее состояние определяется однозначно.
Это означает, что если вы начинаете с n возможных состояний, после любого количество времени у вас все еще будет n возможных состояний.
Для каждого состояния, похожего на что-то отличное от тепла, существует миллионы состояний, похожих на тепло.
Следовательно, любой процесс будет отображать не более одного из миллионов тепла указывает на что-то похожее на работу. И только за счет отображение равного количества рабочих состояний в тепловые состояния. Почти все время тепло остается теплом. Вы не можете сопоставить все тепловые состояния с работой состояния, они просто не подходят.
Когда-то я видел опубликованное доказательство второго закона, основанное на квантовая механика. Вместо того, чтобы рассуждать о n состояниях, он представлял множество возможных состояний как объем в 6-мерном пространстве (3 для пространство, 3 для скорости), и показал, что объем остается постоянным со временем. (Хм, мне кажется, что опубликованное доказательство покрывает непрерывное пространство, в то время как мой набросок доказательства был более квантовым, но что я знаю.)
Это по-прежнему позволяет создавать вечные двигатели, но не разработан. Если вам удастся построить его, вы гарантированно станете не в состоянии объяснить это, используя известные законы физики.
работы по утилизации
Но подождите. Любой, кто использует вечный двигатель, хотел бы сделать что-то с работой после того, как она была извлечена из тепла. Если вы рассматриваете такую систему в целом, рабочие карты к тепловым картам к Работа. Количество возможных состояний не уменьшается.
Это предполагает, что можно сделать машину, которая постоянно совершает полезную работу, не требуя посторонней энергии. Ключ в том, чтобы всегда знать, в каком состоянии вы находитесь, и убедиться, что полезные состояния всегда сопоставляйте с полезными состояниями. Примером такой машины является квант компьютер.
максимальная универсальная энтропия
Вселенная является замкнутой системой, и энтропия продолжает увеличиваться, так что в конечном итоге он достигнет максимальной энтропии и останется там, верно? Неправильный. Это постоянно расширяющаяся система, и максимальная возможная энтропия продолжает увеличиваться по мере того, как объем Вселенной увеличивается. Дельта между текущей универсальной энтропией и максимальной универсальная энтропия продолжает расти. Уии!
Как выяснить, почему определенный дизайн не работа
Обычно вечный двигатель можно использовать для освещения лампочка. Поместите его в закрытую систему, которая постоянно освещает лампочка. Машина должна преобразовывать тепло и свет, генерируемые в электричество, чтобы продолжить работу лампочки.
Обычно есть вторая машина, похожая на первую машина работает задним ходом. Обычно вы получаете это, останавливая все частицы и посылая их в обратном направлении. И обычно в эту секунду машина должна быть вечным двигателем по тем же причинам, что и первая машина.
Эта вторая машина является вечным двигателем, но по очень странной причине. Лампочка постоянно поглощает тепло и свет, преобразуя его в электричество. И (вот главное часть), машина продолжает преобразовывать электричество в тепло и свет. Это то, что должно произойти? Нет? ну разберись как там происходит, и вы поняли, почему первоначальный вечный двигатель машина не будет работать.
Некоторые конструкции вечных двигателей
Почему они не работают? (Я включаю решения. Скажите мне, если вы не хотите видеть решения. Я думаю, что решений больше интереснее самих рисунков)
Катализатор эндотермической химической реакции . Предположим, у вас есть реакция AB + тепло <-> A + B, которая благоприятствует A + B. Такие реакции существуют, например, растворение соли в воде. Находить катализатор этой реакции. Уменьшает энтропию, поэтому катализатор благоприятствует АВ+тепло. Когда AB+тепло высвобождается в раствор, он снова распадается на А+В, поглощая тепло. У тебя есть тепло, выделяющееся на катализаторе и поглощаемое остальными решение. Запустите термопару. (Март 2008 г. Мое предыдущее решение для почему это не сработает, было неправильно. Я сказал, что это прекратится, потому что катализатор не производил тепло, но я сказал, что катализатор способствует A+B->AB+тепло, поэтому катализатор выделяет тепло. Кроме того, катализируется существуют реакции, которые и поглощают, и выделяют тепло, погуглите «эндотермический катализатор». Те катализируемые реакции, которые поглощают энергию необходимо снабжать энергией, например, лучистым теплом или какая-то другая реакция, или они остановятся.)
Температура кипения . Заполните поршень газ высокого давления при температуре кипения. Позвольте ему расширяться адиабатически к низкому давлению. Температура газа не может упасть (она находится на температура кипения), поэтому он конденсируется в жидкость или твердое тело. Что занимает до гораздо меньшего объема. Снова сожмите поршень (довольно легко, только несконденсированный газ необходимо сжимать). Дайте газу нагреться снова вверх и испариться. Повторение. Это преобразует окружающее тепло в полезная работа. (Решение — температура кипения зависит от давления. Градиент кривой давления/температуры для точки кипения равен тот, который запрещает этот вечный двигатель. «Стерлинг Двигатель» — это настоящий двигатель, работающий по похожему принципу. )
Две металлические пластины . Есть две металлические пластины рядом друг с другом в вакууме в магнитном поле, с изолированным провод (проходящий через лампочку) между ними, обе пластины сидит на огромном изоляторе. Электроны естественным образом спрыгивают с обоих пластин, но из-за магнитного поля электроны с одной пластины падают на другой, а те, что с другого, падают на изолятор. Так у вас есть разность потенциалов, которая зажигает лампочку. (Решение — подумайте о системе в целом. Изолятор в конечном итоге обертывается вокруг, так что пластина A получает столько электронов, прыгающих с пластины B, сколько тарелка B прыгает с тарелки A.)
Большое красное пятно Юпитера. Естественный результат Кориолиса Воздействие на тела из газа или жидкости заключается в том, что они завихряются в одном направлении имеют тенденцию распадаться на более мелкие вихри, но вихри в другом направлении имеют тенденцию сливаться в более крупные вихри. Раскрутить систему. Начиная с микроскопических вихрей в обоих направлениях (тепло), наблюдайте возникают макроскопические движения. Если система достаточно большая, вы получите устойчивый крупнейший вихрь, например большое красное пятно Юпитера. Установлен вверх ветряные мельницы. (Решение — маленькие вихри Юпитера происходят от тепла дифференциалы из-за солнечного света и внутреннего синтеза. Без доп. источник энергии, с которым вы не получите маленьких вихрей для начала.)
Эллиптическое зеркало . Сделать зеркало, которое представляет собой целый эллипс. Рассмотрим фотон, проходящий через одну из очаги. Поскольку это эллипс, он будет отражаться через другой фокус. Затем снова через первую и так далее. Примерно через 5 проходит, независимо от того, в каком направлении фотон стартовал, теперь путешествуя по большой оси. Вырежьте маленькое отверстие в зеркале в большая ось, большое отверстие вокруг малой оси, и пусть зеркало выровняется свет для вас, который вы можете использовать как квази-лазерный луч. (Решение — это работает только для света, который проходит точно через фокусы. Автомобильные фары работают по аналогичному принципу.)
Применить магнитное поле . Возьми любой объект, вообще любой объект. Поместите его в магнитное поле. Электроны и ядра некоторых атомов выровняются с полем, переворачивая их вращение (см. крутящий момент на цепи). Это уменьшает энтропию в атомах. Спин сохраняется, поэтому объект в целом (или магнит) начнет вращаться. Случайные атомные спины были извлекается в макродвижение. (Решение — спин извлек это путь мал по сравнению с энергией, выделяемой при приложении магнитного поля. поле.)
Легкость и вес . Рассмотрим пустоту штанга. Поместите тяжелый генератор в один конец. Покройте внутреннюю часть другой конец с зеркалами, и поставить туда лампочку генератор. Поместите штангу в космос и запустите генератор. генератор имеет массу, он тяжелый, поэтому притягивает свет. Свет не имеет массы, поэтому генератор не притягивается. Но свет делает имеют импульс, и он отскакивает от штанги на стороне, ближайшей к генератор. Штанга в целом ускоряется в направлении генератор. Импульс не сохраняется. (Решение — гравитация функция релятивистской массы, а не массы покоя. Релятивистская масса м остаток / кв.(1-v 2 /c 2 ). Для света с нулевая масса покоя, напомним e=mc 2 . М в этой формуле релятивистская масса.)
Извините, я больше не могу делать обзоры вечных двигателей. Это доказало быть слишком большой тратой времени. На данный момент у меня даже нет времени реализовывать вещи, которые, как я знаю, будут работать и приносить пользу.
Несвязанные страницы на этом сайте:
Содержание
Ye Olde Каталог пародий бойскаутов
Целочисленные хеш-функции
Генератор псевдослучайных чисел с малым состоянием
Стабильные орбиты вокруг двойной системы звезды
проектирование дирижабля (педального дирижабль)
Слыша голос Бога (через коды Рида-Соломона)
Генетическое разнообразие человека и Эволюция
Вечный двигатель — RationalWiki
Изображение Нормана Роквелла устройства «массового рычага» для выпуска Popular Science о вечном движении
Эта страница содержит слишком много утверждений без источников и нуждается в улучшении .
Вечный двигатель нужна помощь. Пожалуйста, изучите утверждения статьи. Все, что заслуживает доверия, должно быть получено, а то, что не является, должно быть удалено.
«» О вы, искатели вечного движения, сколько напрасных химер вы преследовали? Иди и займи свое место с алхимиками.
— Леонардо да Винчи, 1494
Вечный двигатель или избыточное единство — это устройство, которое, исключая механическую поломку, способно работать в течение сколь угодно долгого периода времени без постороннего вмешательства или подвода энергии. Такое устройство никогда не было построено, поскольку концепция нарушает законы термодинамики. По сути, даже в «идеальной» машине со 100% КПД можно получить мощность, достаточную только для питания самой машины и не более . Усовершенствованной формой вечного двигателя является устройство с выходной энергией больше, чем входная энергия , известное как электронный насос. Однако в реальном мире всегда будет иметь место некоторая неэффективность, например, трение и нагрузка на саму машину, а это означает, что невозможно получить даже 100% эффективность.
Однако в воображении некоторых лжеучёных и откровенных мошенников таких проблем не существует. Патентное ведомство США запатентовало вечный двигатель, к большому удовольствию (или гневу) физиков. [1]
Вечные двигатели можно разделить на две категории — первого порядка и второго порядка:
Машины первого порядка нарушают Первый закон термодинамики, они производят больше полезной энергии, чем в них вкладывается (их КПД больше 100%).
Машины второго порядка нарушают второй закон термодинамики, они безубыточны по эффективности ввода/вывода энергии (их эффективность равна 100%).
Технически первый закон термодинамики допускает вечные двигатели второго порядка, а именно случай, когда холодный резервуар цикла Карно находится на абсолютном нуле. Абсолютный ноль, однако, практически — для всех намерений и целей — недостижимая температура, поскольку ее достижение было бы нарушением второго и третьего законов термодинамики.
Содержание
1 Как распознать мошенничество с вечным двигателем
2 энергетических цикла
3 физических примера
3.1 А орбиты планет?
3.2 Безреактивные подруливающие устройства
4 классических примера
4.1 Капиллярная чаша (самотекущая жидкость Бойля)
4.2 Колесо Бхаскары
5 Поплавковый ремень
6 См. также
7 Внешние ссылки
8 Примечания
9 Каталожные номера
Как обнаружить мошенничество с вечным двигателем[править]
Короче говоря, способ определить, является ли вечный двигатель подделкой и не соответствует заявленным требованиям, прост: он помечен как вечный двигатель . Любое заявление о вечном двигателе на первый взгляд обманчиво из-за фундаментальной физики. В лучшем случае это кто-то видит только иллюзию, потому что он не проверил ее должным образом, или в худшем случае они занимаются активным обманом и обманом заставляют людей поверить, что машина каким-то образом работает, иногда для того, чтобы продать ее.
Несмотря на это, многие изобретатели пытаются рационализировать свое изобретение вечного двигателя с помощью специальных пояснений. Например, Джо Ньюман утверждает, что его энергетическая машина на самом деле потребляет компоненты своих двигателей путем прямого преобразования материи в энергию. Популярный вариант для чрезвычайно распространенных двигателей с магнитным приводом, найденных на PESWiki, заключается в том, что они каким-то образом получают свою энергию, деполяризуя магнит. Конечно, такие источники энергии в любом случае не будут вечными, и есть также вопрос, могут ли они выполнять достойную работу. Поэтому необходимо настаивать на том, чтобы увидеть фактические характеристики и дизайн рассматриваемого устройства. Скорее всего, если изобретатель не поделится, идея неверна и может быть полным обманом.
Имейте в виду, что с правильно сбалансированным устройством можно имитировать вечный двигатель столько времени, сколько вам нужно, чтобы удерживать внимание аудитории. Конечно, такие устройства всегда мошеннические, поскольку они, очевидно, не являются вечными устройствами внутри, просто очень, очень экономичными и, вероятно, не способными на всю реальную работу.
Энергетические циклы[править]
Сразу должно быть понятно, почему вечный двигатель не работает.
Законы сохранения энергии в основном говорят, что любая энергия, которую вы получаете от системы, ограничена тем, сколько энергии вы в нее вкладываете. В случае сжигания ископаемого топлива энергия передавалась в топливо (смесь углеводородов) солнечным светом, который преобразовывался посредством фотосинтеза. Все, что мы делаем при сжигании топлива, — это берем этот продукт, обладающий некоторой энергией, и высвобождаем его путем реакции с кислородом. Точно так же с водородными топливными элементами мы расщепляем воду [примечание 1] (используя электричество, которое само должно откуда-то поступать) для образования кислорода и водорода, а затем реагируя на него, чтобы вернуть электрическую энергию в другой момент времени. Энергия, поступающая в систему и выходящая из нее, постоянно уравновешивается. Энергия солнечного света, используемая для преобразования воды и углекислого газа в ископаемое топливо, равна тому, что мы получаем, полностью сжигая их обратно до воды и углекислого газа. Энергия реакции водородного топливного элемента такая же, как энергия, вкладываемая в реакцию электролиза, в первую очередь, для расщепления молекулы воды. Вечный двигатель и большинство других форм теории свободной энергии настаивают на том, что эта стадия «входа энергии» либо не должна происходить, либо что вход и выход не должны уравновешиваться. Более активные сторонники, которые понимают закон сохранения энергии, могут попытаться заменить его какой-либо формой магии, будь то магнитная деполяризация, гравитационная работа, просто махнув рукой как «необъяснимая», или что-то гораздо более экзотическое, включая нанотехнологии или энергию нулевой точки.
Поскольку энергия, входящая и выходящая из системы, уравновешивается, вечный двигатель возможен теоретически или в виде мысленного эксперимента. Это при условии, что все произведенной им энергии пойдет на питание машины. Проблема возникает при попытке заставить машину выполнять какую-либо работу. Извлечение этой энергии заставляет машину замедляться, уменьшая выходную мощность, и так далее, пока она не остановится полностью. Вот почему его нужно кормить чем-то в виде топлива, будь то несгоревшие углеводороды, водород и кислород, ядерная энергия или даже свет. Даже фонтан Цапли [2] в конечном итоге закончится, когда уровень воды установится в равновесии в самой нижней точке, и его необходимо «перезарядить», физически подняв воду обратно на более высокий уровень. Это дает воде потенциальную энергию (энергию, полученную за счет работы против гравитации), чтобы снова двигаться — «вечная» природа фонтана Герона — всего лишь кратковременная иллюзия. Но помните, что вечный двигатель существует только в теории , на практике всегда есть неэффективность, и энергия всегда будет теряться из машины либо из-за трения, либо даже из-за сопротивления воздуха. Это постоянно забирает энергию из системы, что делает ее невозможной.
Физические примеры
Машины «Сверхединства» имеют явный и неприкрытый источник энергии, но утверждается, что их мощность превышает их вход. Для многих устройств можно очень легко показать, что это неверно, но могут потребоваться высокоэффективные устройства или устройства с очень убедительной иллюзией движения, очень чувствительные и наблюдательные измерения. Однако, если выход действительно превышает вход, возникает вопрос, почему их выход нельзя вернуть обратно, что полностью устраняет необходимость во внешнем источнике энергии. Однако иногда утверждения о «сверхединице» просто основаны на явно ошибочной науке, например, утверждение, что машина с входным током 5 ампер и выходным током 10 ампер «превышает единицу».
Машины второго типа, работающие на энергии окружающей среды, на самом деле постоянно вырабатывают энергию, но они делают это за счет внешних источников энергии: например, часы могут работать в зависимости от ежедневных колебаний атмосферного давления. [3] Некоторые проекты вечных двигателей, которые появляются на PESWiki, часто заявляют, что относятся к этому типу, где они заявляют, что «деполяризуют» магнитное поле, чтобы вытягивать свою энергию без нарушения сохранения энергии, но на самом деле это не так. дело. Предполагаемый вечный двигатель может иметь предполагаемую конструкцию, но иметь скрытый источник энергии, не раскрытый или, по крайней мере, явно не указанный в этих планах. Они попадают в категорию, известную как «мошеннические».
Что насчет планетарных орбит?[править]
Сторонники вечного движения быстро отвечают тем фактом, что Земля вращается вокруг Солнца и вращается, по-видимому, вечно. Однако кажется, что Земля вечно вращается по орбите, потому что в космосе практически отсутствует трение и нет противодействия, которое останавливало бы их движение по орбите. Если бы планета эквивалентного размера разбилась с одинаковой скоростью, то она остановилась бы или изменила курс в зависимости от угла столкновения. Если поставить генератор на планету, он начнет тормозить, хотя и незначительно. Машины импульса в космосе могут работать, но не могут быть использованы для производства энергии. Строго говоря, планетарные орбиты не являются вечным движением. Поскольку планеты (и их звезды) вращаются вокруг своего общего центра тяжести, они излучают гравитационные волны. Эти гравитационные волны истощают орбитальную систему энергии, поэтому планета в конечном итоге становится все ближе и ближе к своей звезде. Другими словами, планет до помедленнее.
Затухание орбиты из-за излучения гравитационных волн смехотворно мало, поэтому оно было измерено только для экстремальных систем, таких как двойные нейтронные звезды или черные дыры (которые тяжелы и могут вращаться вокруг друг друга за минуты, секунды или доли секунды). второй). Наша планета Земля также подвержена излучению гравитационных волн, но орбитальный распад настолько мал, что на практике он не повлияет на Землю в течение жизни Солнца; вместо того, чтобы Земля скручивалась по спирали и была поглощена нашим Солнцем, скорее это будет наше Солнце (превращающееся в красного гиганта), которое выходит за пределы текущей орбиты Земли и, таким образом, пожирает ее. [примечание 2]
Безреактивные двигатели[править]
Одной из наиболее желательных характеристик двигателей для использования в космических кораблях является отсутствие реактивной массы. Было предложено несколько идей, хотя немногие — если вообще есть — действительно работают на практике. Во многих случаях эти устройства действительно потребляют энергию, но, подобно вечным двигателям, нарушают закон сохранения импульса и могут создавать иллюзию работы, даже если это не так.
Колебательный двигатель [4] состоит из привода, который пытается создать движение, перемещая массу с разной скоростью. Если вы можете представить массу, которую медленно оттягивают назад, а затем выбрасывают вперед на скорости, то импульс, который возникнет в результате этого, передастся самому приводу, и будет создано движение. Однако это явное нарушение закона сохранения импульса и энергии; сила, необходимая для того, чтобы оттянуть этот вес назад, равна силе, которая будет произведена вперед, и обе они компенсируются. Кроме того, сила, толкающая массу в каком-либо направлении, будет иметь равную и противоположную силу на устройство, пытающееся ее толкнуть. Как и многие вечные двигатели, этот конкретный привод может создавать иллюзию движения, используя коэффициенты трения. Сила от медленного оттягивания веса пропорционально ниже (но в течение более длительного периода времени) и недостаточно велика для преодоления трения. Сила от более быстрого движения вперед — это , достаточно прочный, чтобы преодолеть трение, и возникает чистое движение. На самом деле это тривиальный (и несколько неэффективный) метод создания сетевого движения, который известен и используется для определенных задач, [5] , но его нельзя применять в среде без трения, где ожидается, что такие устройства будут работать.
Классические примеры. со временем. Даже сегодня люди выдвигают лишь незначительные вариации этих давно опровергнутых моделей.
Капиллярная чаша (Самотекущая жидкость Бойля) В частности, это связано с вазами Паскаля, где вода остается на одном уровне независимо от формы колбы, поэтому, по-видимому, небольшой объем воды может противостоять большому объему воды, демонстрируя, что уровень жидкости зависит от глубины и не действует как набор весов.
[6] Теория, стоящая за колбой, заключается в том, что капиллярное действие, которое отвечает за создание мениска и всасывание воды через достаточно маленькую трубку, будет поддерживать постоянное течение воды. Он не питается от гравитации, как можно было бы предположить, взглянув на гипотетический аппарат. Однако колба не наполнится, несмотря на то, что натяжение воды (связанное с той же силой, которая вызывает капиллярное действие) будет препятствовать выходу потока из капилляра в конце. Капля может образоваться на конце капилляра, но будет удерживаться на месте за счет поверхностного натяжения жидкости; вы могли бы встряхнуть устройство, заставив его упасть и стимулировать поток, но это добавило бы энергии системе и бросило бы вызов точке вечного движения. [примечание 3]
В принципе, колба Бойля будет постоянно работать с использованием сверхтекучей жидкости, поскольку она имеет нулевую вязкость, и, таким образом, устраняет основной барьер, препятствующий непрерывному протеканию капиллярного действия в этой установке. Демонстрация почти вечного движения была достигнута с использованием сверхтекучих жидкостей, потому что они не имеют трения (трение является основным препятствием для создания вечного движения в реальном мире), хотя условия, необходимые для поддержания чего-либо в сверхтекучем состоянии, очень трудно поддерживать. [7] Сверхтекучие фонтаны довольно легко демонстрируют этот принцип, протекая до тех пор, пока в камере поддерживается нужная температура и давление, чтобы эффект работал. [8] Вечное движение также уже существует в сверхпроводящих магнитах, где электроны не испытывают электрического сопротивления, аналогично среде без трения, но опять же они должны быть очень холодными для поддержания условий. Но пока не торопитесь скупать мировые запасы гелия-4; независимо от вечного характера движения в теории извлечь работу из этих устройств все же невозможно и имеют их продолжение.
Колесо Бхаскары[править]
Колесо Бхаскары, также известное как перебалансированное колесо, состоит из шестерни и нескольких спиц с грузами на концах. Петли позволяют грузам и спицам двигаться, изменяя центр тяжести устройства и заставляя его вращаться. Однако, когда оно вращается, спицы в верхней части колеса переворачиваются вниз, добавляя импульс, выводя его из равновесия, и заставляя колесо вращаться бесконечно. Гипотетическое устройство никогда не должно приходить в положение равновесия. Тем не менее, беглый осмотр конструкции показывает, что хотя крутящий момент по часовой стрелке должен быть вызван удлиненными спицами, это компенсируется тем фактом, что имеется больше грузов, создающих крутящий момент против часовой стрелки. Обе силы всегда уравновешены, и колесо быстро придет в положение равновесия. Этот принцип не позволяет работать любому устройству этого типа, независимо от того, использует ли оно гравитацию или магнетизм для «приведения в действие» колеса, или даже если движущиеся веса используют выплескивание ртути изнутри наружу колеса, как это было предложено Бхаскарой в 12-й В.
Чтобы по-настоящему уравновесить колесо (чтобы крутящий момент в одном направлении был больше, чем в другом) и вызвать движение, радиус спиц должен был бы изменяться на протяжении всего движения колеса. Делать это пришлось бы активно, потребляя при этом энергию — и так машина перестала бы быть вечным двигателем. Также важно учитывать движение колеса, так как оно может быть помещено в положение с избыточным балансом, так что математика покажет наличие общего крутящего момента. [9] Колесо вполне может совершать движение, если оно выведено из равновесия (во многом так же будет качаться маятник, если его вывести из абсолютно вертикального положения), но это движение не продолжается бесконечно и в конечном итоге будет противодействовать.
Перебалансированное колесо само по себе является давно дискредитированным механизмом, но уроки, которые оно преподает о силах и осевом движении, широко применимы к другим предполагаемым вечным двигателям. В частности, магнитные двигатели [10] , где магниты размещены «перебалансированным» образом, демонстрируют тот же эффект. Суммарные силы в обоих направлениях точно уравновешиваются, переводя двигатель в положение равновесия. Подобные силовые двигатели, которые «работают», являются либо обманом, либо иллюзией.
Поплавковый ремень[править]
Поплавковый ремень также часто используется в вечных двигателях, где плавучесть используется для извлечения вечной энергии. Шарики плавучие и всплывают вверх, приводя в действие машину. Даже если предположить, что клапан можно сделать водонепроницаемым, чтобы предотвратить утечку воды из системы, это не удастся, так как вода также оказывает сопротивление любому объекту, пытающемуся проникнуть в него — при вставке шара на дно, вода в колонке будет смещается и толкается вверх, требуя по крайней мере столько же энергии, сколько может быть получено от воды, падающей назад, или мяча, плавающего вверх. Это можно просто измерить с помощью устройства, которое измеряет силу, необходимую для толкания или вытягивания объекта через воду — чувствительные устройства могут рассчитать поверхностное натяжение, хотя это не основная сила сопротивления. Если бы это было не так, лодкам не требовались бы двигатели для движения (и, если уж на то пошло, они даже не плавали бы). Эта сила намного превышает силу плавучести.
Иногда это сочетается с каким-либо механизмом для заполнения падающих сосудов водой, чтобы заставить их падать с большей силой; однако принцип остается прежним, поскольку любая вода, падающая вниз, должна в первую очередь подниматься вверх на 90 119 против силы тяжести 90 120. Устройство не может генерировать энергию, необходимую для его работы, не говоря уже о производстве полезной избыточной энергии для извлечения.
См. также[править]
Антигравитационная машина
Свободная энергия (псевдонаука)
Подавление свободной энергии, теория заговора
Термодинамическая свободная энергия , концепция в науке
Энергия нулевой точки
Внешние ссылки[править]
Музей неисправных устройств
Ramiro Augusto Salazar La Rotta, Nueva y Revolucionaria Cuarta Ley de la Termodinámica
↑ Другие методы промышленного производства включают паровой риформинг для получения водорода из углеводородов, что, конечно же, требует большого количества тепловой энергии.
↑ Планеты красных карликов звезд, которые не проходят фазу красных гигантов, могут постичь эту участь в очень далеком будущем, однако, при условии, что они не будут сорваны со своих орбит до этого из-за проходящих звезд.
↑ Вы можете попробовать это. Положите соломинку в напиток и прикройте верхний конец соломинки пальцем, одновременно поднимая соломинку. Если у вас есть хорошее уплотнение на верхней части соломинки, жидкость не будет вытекать, хотя она может образовать каплю, которую вы можете стряхнуть. Затем попробуйте то же самое с гораздо более широкой трубкой (например, соломинкой для чая Боба). Он либо вообще не будет удерживать жидкость, либо стряхнуть каплю будет гораздо проще. Это различие связано с тем, что жидкость легче вытекает из широкой трубы, где поверхностное натяжение менее важно. Трубки меньшего размера имеют лучшее капиллярное действие, но требуют большего «встряхивания» в качестве подвода энергии, чтобы запустить поток.
Механический наддув двигателя своими руками: установка компрессора — Auto-Self.ru
Как известно, мощность любого атмосферного двигателя сильно зависит от рабочего объема, а также является в достаточной степени ограниченной физическим рабочим объемом ДВС. Если просто, атмосферный мотор «затягивает» наружный воздух благодаря разрежению, которое возникает в результате движения поршней в цилиндрах.
При этом от количества поступающего воздуха напрямую зависит и количество топлива, которое можно в дальнейшем эффективно сжечь. Другими словами, чтобы сделать атмосферный двигатель мощнее, необходимо увеличивать рабочий объем цилиндров, наращивать количество цилиндров или комбинировать то и другое.
Еще одним действенным способом является подача воздуха в двигатель под давлением. В этом случае объем цилиндра и количество «горшков» можно не менять, при этом воздух нагнетается принудительно, что автоматически позволяет подать больше горючего и далее сжечь такой заряд топливно-воздушной смеси с максимальной отдачей.
Среди нагнетателей воздуха следует выделить турбонаддув и механический компрессор. Каждое из решений имеет как свои плюсы, так и минусы, при этом установить механический нагнетатель воздуха своими руками на практике вполне может оказаться несколько проще, чем грамотно выполнить работы по установке турбонаддува. Далее мы поговорим о том, можно ли поставить компрессор на двигатель своими руками и что нужно учитывать в рамках такой инсталляции.
Наддув двигателя механический: что нужно знать
Начнем с того, что установка любого типа нагнетателя (механический или турбонаддув) возможна как на инжекторном, так и на карбюраторном двигателе. В обоих случаях предполагается ряд доработок силового агрегата, однако установить турбину на двигатель несколько сложнее и дороже по сравнению с компрессором.
Становится понятно, что механический нагнетатель является более доступным способом повышения мощности двигателя, такое решение проще установить на мотор, причем работы можно выполнить даже самостоятельно. При этом общий принцип действия нагнетателя достаточно прост.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как установить турбонаддув на карбюраторный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях установки турбонаддува на двигатель с карбюратором, а также что нужно учитывать при такой установке.
Устройство фактически можно сравнить с навесным оборудованием (генератор, насос ГУР или компрессор кондиционера), то есть агрегат приводится от двигателя. В результате работы механического компрессора воздух сжимается и поступает в цилиндры под давлением.
Это позволяет лучше продувать (вентилировать) цилиндры от остатков отработавших газов, в значительной степени улучшается наполнение цилиндра, количество воздуха в камере сгорания повышается, что делает возможным сжечь больше топлива и увеличить мощность двигателя.
Работа компрессора дает такой же результат, как и турбонаддув. Главным отличием является только то, что турбонагнетатель использует для вращения турбинного колеса энергию выхлопных газов, в то время как механический компрессор связан с коленвалом двигателя посредством ременной передачи. Естественно, такой тип привода несколько отнимает мощность у ДВС, однако плюсом является простота конструкции.
Также компрессор имеет прямую зависимость от оборотов мотора. Чем сильнее раскручен двигатель, тем больше воздуха подается в камеры сгорания и, соответственно, увеличивается мощность. При этом нет ярко выраженного эффекта турбоямы (турболаг), который встречается на моторах с турбонаддувом. Турбояма проявляется в виде провала на низких оборотах, когда энергии выхлопа еще недостаточно для раскручивания турбины и создания необходимого давления для эффективной подачи воздуха в цилиндры.
Если говорить об установке механического компрессора на атмосферный карбюраторный или инжекторный двигатель, нужно понимать, что двигатель все равно нужно подготовить (учитывается изменение степени сжатия, осуществляются доработки «по железу», меняется прошивка ЭБУ на инжекторных моторах и т.д.).
Другими словами, все работы выполняются комплексно, что в дальнейшем позволяет форсированному силовому агрегату успешно и стабильно работать без значительного сокращения его моторесурса. Теперь давайте рассмотрим некоторые особенности такой установки.
Установка механического комперссора на двигатель: тонкости и нюансы
Начнем с того, что главной задачей является подбор механического нагнетателя, который будет соответствовать ряду требований (вес, габариты, производительность, режимы работы, особенности смазки, исполнение привода и т.д.).
Для этих целей можно приобрести компрессор от какого-либо автомобиля или же заказать готовый тюнинг-комплект для форсирования двигателя. Также отмечены случаи, когда нагнетатель изготавливался самостоятельно, однако такие самодельные решения достаточно редки, особенно на территории СНГ.
На практике зачастую устанавливают тюнинг-комплекты (турбо-Кит наборы), реже используют детали б/у, которые снимаются с других компрессорных автомобилей. Плюсом готового комплекта является то, что такой набор рассчитан для установки на конкретную модель автомобиля. Это значит, что вместе с компрессором поставляются крепежи, ремни, привод, воздуховоды, прилагается инструкция и т. д.
Единственным минусом можно считать относительно высокую цену проверенных предложений на рынке, тогда как более доступные по цене наборы могут иметь сомнительное качество и быстро выйти из строя.
Параллельно следует учитывать, что также необходимо доработать штатную систему охлаждения и топливоподачи с учетом изменившейся производительности силового агрегата. Если просто, форсирование двигателя при помощи компрессора предполагает то, что топлива за единицу времени нужно подавать больше. Для этого может понадобиться менять бензонасос, ставить боле производительные форсунки и т.д.
Также не следует забывать о том, что большая мощность достигается за счет сжигания большего количества топлива. Закономерно, что выделение тепла в этом случае также сильно увеличивается, а мотор потребует более интенсивного охлаждения.
Поделитесь с друзьями в соц.сетях:
✅ Установка компрессора на карбюраторный двигатель
Если вы неплохо разбираетесь в устройстве двигателя, то наверняка уже испытали желание улучшить мотор, установленный в автомобиле. Чаще всего владельцы «десятки», чтобы поднять мощность двигателя, используют компрессор, при этом для установки компрессора на автомобиль будет достаточно обладать минимальными познаниями в автомеханике. Впрочем, помимо установки компрессора существуют и другие способы, позволяющие значительно увеличить мощность мотора.
Важно! Ещё до того как вы займётесь доработкой двигателя, обязательно изучите хотя начальные сведения по автомеханике, чтобы перестать быть совсем «чайником». Помните, что недостаточно просто поставить один девайс на мотор и считать, что после этого всё будет в порядке. Такие кустарные доработки могут оказать негативное влияние на двигатель, вплоть до поломки.
Правила установки наддува на карбюраторный ДВС
В данной статье приведены общие правила и рекомендации по созданию и установке механического нагнетателя с приводом от коленвала на карбюраторных двигателях, на которых нагнетатель полагается располагать перед карбюратором. 1. Если давление наддува составляет более двух атмосфер, то требуется переход на более высокооктановый бензин (из -за существенного роста фактической степени сжатия). Но самодельный нагнетатель вряд ли сможет дать более двух атмосфер, так что достаточно обычной регулировки угла опережения зажигания, уменьшив его на необходимую величину. Если система зажигания снабжена вакуум-корректором угла ОЗ, то необходимо произвести его перенастройку в связи резким изменением давлений в карбюраторе.
2. Если двигатель имеет спортивные (широкие ) фазы газораспределения, то происходит существенный рост расхода топлива из-за выноса части смеси в выпускной коллектор. Так что на спортивные моторы наддув лучше не ставить, если, конечно, не планируется использовать эту машину в соревнованиях.
3. Многие считают, что наддувной двигатель — псих, не умеющий ехать на малых оборотах. На деле же максимальные обороты почти не растут, так как они определяются не столько количеством сгоревшей смеси, сколько массой поршней, шатунов, качеством исполнения впускных и выпускных трактов. Происходит весьма большое увеличение тяги, приёмистости, скорости раскрутки до максимальных оборотов, но роста последних почти не наблюдается.
4. Если после установки наддува двигатель будет эксплуатироваться в таких же режимах, что и до установки, то увеличения расхода топлива не произойдёт. Наоборот, будет достигнута некоторая экономия за счёт существенного сокращения времени разгона, преодоления подъёмов, возможности двигаться на более высокой передаче.
5. Нагнетатели весьма чувствительны к препятствиям потоку воздуха, поэтому крайне желательно произвести полировку впускного коллектора, большого диффузора карбюратора и др. деталей до зеркального блеска (сначала обточив стенки до ровной поверхности, а затем отполировав). Если полировка недоступна, то надо позаботиться об отсутствии поперечных задиров, которые будут завихрять поток. Недопустимо использовать для соединения нагнетателя с карбюратором гофрированные шланги — лучше всего использовать гладкие пластиковые трубы (например , канализационные) с плавными изгибами. Желательно увеличить площадь фильтрации воздушного фильтра (если фильтр поролоновый с масляной пропиткой или, не дай Бог, инерционный, то его желательно заменить на бумажный — нагнетатель не любит разрежения в фильтре и тем более мусора, которого инерционные фильтры на малых скоростях пропускают кучу). Перед бумажным фильтром желательно установить предочиститель из многослойной марли (НЕ ТКАНИ), пропитав его маслом.
6. Так как после установки нагнетателя будет сгорать больше смеси, то возрастает риск доискрового (калильного ) зажигания. Во избежание этого надо вкрутить хорошие свечи, например А23. Для более полного сжигания смеси желательно увеличить энергию искры, что достигается применением коммутаторов. Желательно также применять высоковольтные провода с распределённым сопротивлением (то есть без резисторов)- TESLA и др.
7. Для обеспечения достаточно богатой смеси надо НЕМНОГО увеличить диаметр топливных жиклёров, а в целях обеспечения чистоты воздуха надо загерметизировать карбюратор. В качестве уплотнителя для осей и тяг можно использовать толстые шерстяные нитки, пропитанные маслом. Для этого надо рассверлить на ¼ глубины канал, увеличив диаметр рассверленной части на 2-3 мм и уложить туда нитку. Затем это всё закрывается прокладкой для удержания нитки от осевого перемещения. Все отверстия для забора воздуха из окружающего пространства (мимо воздушного фильтра — винт качества смеси и пр.) необходимо снабдить фильтрами.
8. Колесо компрессора должно иметь достаточный размер и обороты. Например, для двигателей объёмом в 1-2 литра можно применять пылесосные агрегаты АП-600, обеспечивая их вращение с частотой, в 1,5-2 раза больше оборотов коленвала. Впрочем, для каждого сочетания «мотор -вентилятор» передаточное соотношение надо подбирать индивидуально, контролируя давление наддува, чтобы во всех режимах оно лежало в пределах 1,3-2 атм.
9. Если передаточное соотношение привода компрессора будет больше 2,5, то уже целесообразно применение интеркулера — промежуточного охладителя наддувочного воздуха. Дело в том, что на таких оборотах (15 -20 тысяч, в зависимости от оборотов коленвала) воздух уже начинает нагреваться от трения о лопатки. В результате он расширяется и массовое наполнение цилиндров падает. Интеркулер (очень похож на обычный сотовый радиатор для охлаждающей жидкости, только каналы, естественно, пошире и изгибы поплавнее) ставится после компрессора и охлаждает нагретый воздух, что, кстати, благоприятно сказывается и на температуре самого двигателя, особенно поршней, которым при установке турбины достаётся по первое число. Впрочем, никто не осудит за установку интеркулера на любой наддувный двигатель — массовое наполнение цилиндров вырастет на 10-20%, в зависимости от температуры забортного воздуха — чем она выше, тем больше толку будет от «кулера ». Только не вздумайте ставить охладитель на безнаддувный двигатель, массовое наполнение ощутимо упадет, так как интеркулер обладает приличным сопротивлением потоку.
10. Вопрос: где взять этот промежуточный охладитель? Конечно, на обычном развале эту штуку не найти, так как интеркулеры применяются в основном на турбодизелях — как грузовых, так и легковых, так что придётся его заказывать. Из отечественных автомобилей охладители имеют КамАЗ-6460, «Волги » и «Газели » с дизелем Steyr ГАЗ-5601 и… Пожалуй, из доступных вариантов всё. Впрочем, можно изготовить интеркулер самому, из оцинкованной стали, или, что ещё лучше, меди толщиной 0,5-2 мм, и труб — хоть водопроводных. Только этот процесс весьма трудоёмкий, так как требуется хороший тепловой контакт между каналами и рёбрами, что потребует хорошей пайки с использованием кислоты. Главные условия — каналов должно быть побольше, они должны быть поуже и суммарная площадь сечения каналов должна быть минимум в 1,5 раза больше сечения впускной трубы. Это необходимо для того, чтобы воздух в каналах тёк медленнее и чтобы площадь его соприкосновения со стенкой канала была больше для лучшего охлаждения. Например, при внутреннем диаметре впускной трубы 50 мм требуется интеркулер с 4 каналами, каждый диаметром около 30 мм. Вычислить необходимый диаметр каналов можно через формулу площади круга: площадь=3,14*радиус в квадрате. Переход впускной трубы в каналы должен быть максимально плавным — лучше всего сформировать разветвители из стеклоткани, пропитанной эпоксидкой. Ступеньки в каналах тоже ощутимо завихряют и подтормаживают поток, так что их нужно промазать герметиком. Нужно обеспечить хорошую продувку рёбер охладителя, иначе толку от него будет мало — лучше всего выделить ему воздухозаборник. На мотоциклах лучше всего расположить его перед двигателем, обеспечив ему хорошую продувку и защиту от грязи, чего можно достигнуть при помощи дефлекторов и воздуховодов из листового металла или той же стеклоткани, пропитанной эпоксидкой.
Можно ли наддувать в двигатель с карбюраторной системой питания
По многочисленным вопросам «как можно наддувать в карбюратор, если он работает на разряжении?», – отвечаем (речь пойдет об установочных комплектах центробежного компрессора для карбюраторных авто).
Рассмотрим принцип работы поплавкового карбюратора с постоянным сечением распылителя главной дозирующей системы (т.е. карбюратора такого типа, который устанавливался на автомобили семейства ВАЗ) на примере его простейшей модели, состоящей всего из двух частей: поплавковой и смесительной камер.
Из бензобака в поплавковую камеру [10] подается топливо, уровень которого регулируется плавающим в ней поплавком [3] , который опирается на запорную иглу [2] . По мере расхода топлива поплавок опускается вниз, игла перестает перекрывать подающую трубку [1] , и камера заполняется до уровня, когда игла снова не перекроет топливный канал – цикл повторяется, таким образом поддерживается постоянный уровень топлива. Поплавковая камера через канал [4] связана с атмосферой, т.е. в ней постоянное атмосферное давление. Из поплавковой камеры топливо поступает в смесительную камеру [8] через распылитель [7] , на входе которого стоит жиклер [9] , дозирующий уровень подаваемого топлива.
На такте впуска, когда поршень движется вниз и впускной клапан в ГБЦ открыт, над поршнем возникает область пониженного давления. Из-за разницы между атмосферным давлением и давление над поршнем воздух заполняет цилиндр (можно считать, что воздух засасывается, но хочу акцентировать внимание именно на формулировку «разница давлений», позже мы к этому вернемся). При этом воздух проходит через смесительную камеру карбюратора, внутри которой расположен диффузор [6] , а внутрь которого выведен носик распылителя. По закону Бернулли, в диффузоре поток воздуха ускоряется, а его давление падает. Благодаря разнице давлений в поплавковой камере (как упоминалось выше, в ней давление равно атмосферному) и внутри диффузора топливо поступает (засасывается) в смесительную камеру. Таким образом количество подаваемого в двигатель топлива зависит от соотношения сечений диффузора и сечения топливного жиклера.
Что изменяется, если наддуть компрессором в двигатель через карбюратор? Да принципиально ничего. Во всех системах карбюратора, где было атмосферное давление, появляется дополнительный избыток, который дает компрессор. Если вернуться к первоначальной формулировке вопроса: «как можно наддувать в карбюратор, если он работает на разряжении?», то надо просто понять, что карбюратор работает не на разряжении, а на разнице давлений (помните, я акцентировал внимание на этом термине). И с компрессором эта разница просто увеличивается. Практически симулируется работа карбюратора в географических областях ниже уровня моря, где атмосферное давление больше. Лишь два фактора при установке компрессора являются «нестандартными»:
1. Повышенное давление только внутри карбюратора, снаружи – атмосферное, поэтому, если не обеспечивается должная герметичность между частями карбюратора, то из имеющихся щелей «потечет».
2. Поскольку в поплавковой камере давление уже выше атмосферного, то бензонасосу, подающему бензин в камеру, необходимо преодолеть избыток давления. Компрессор в пике «выдает» 0,5 бар, а штатный механический насос максимум 0,2..0,25 бар избытка относительно атмосферного давления, поэтому рекомендуется дополнительно устанавливать электрический насос низкого давления, иначе на оборотах, при которых избыточное давление от компрессора «передавит» давление топлива от насоса, топливоподача прекратится, и двигатель заглохнет.
Реальный карбюратор отличается от своей упрощенной модели, т. к. в нем есть ряд вспомогательных систем, обеспечивающих правильную топливоподачу на переходных режимах двигателя: система холостого хода, насос-ускоритель, эконостат, пусковое устройство и т.д. Но установка компрессора никак не влияет на эти системы, и не требует каких-либо других систем, поскольку рост давления, обеспечиваемый центробежным компрессором, происходит по линейному закону. Нарастание / спадание давления прямо пропорционально рабочим оборотам двигателя в конкретный момент, поскольку рабочее колесо компрессора (крыльчатка) жестко связано с коленвалом ременной передачей; нет никаких скачков и провалов, требующих дополнительных корректировок топливоподачи. Только компрессор центробежного типа способен работать в паре с «атмосферным» карбюратором, при прочих системах наддува (турбокомпрессор, компрессор Рутса или Лисхольма) такой карбюратор правильно работать не сможет.
Механический наддув двигателя своими руками: установка компрессора
Как известно, мощность любого атмосферного двигателя сильно зависит от рабочего объема, а также является в достаточной степени ограниченной физическим рабочим объемом ДВС. Если просто, а наружный воздух благодаря разрежению, которое возникает в результате движения поршней в цилиндрах.
При этом от количества поступающего воздуха напрямую зависит и количество топлива, которое можно в дальнейшем эффективно сжечь. Другими словами, чтобы сделать атмосферный двигатель мощнее, необходимо увеличивать рабочий объем цилиндров, наращивать количество цилиндров или комбинировать то и другое.
Среди нагнетателей воздуха следует выделить турбонаддув и механический компрессор. Каждое из решений имеет как свои плюсы, так и минусы, при этом установить механический нагнетатель воздуха своими руками на практике вполне может оказаться несколько проще, чем грамотно выполнить работы по установке турбонаддува. Далее мы поговорим о том, можно ли поставить компрессор на двигатель своими руками и что нужно учитывать в рамках такой инсталляции.
Какой компрессор выбрать?
В каждом отдельном случае это решается индивидуально в зависимости от наличия ресурсов и навыков работы с автомобилем у владельца машины.Если человек не обладает большим количеством денежных средств и серьёзными знаниями об устройстве двигателя ВАЗ 2107 инжектор, то лучшим выбором для него станет заводской КИТ-комплект китайского производства. В том случае, когда владелец автомобиля желает выделиться и имеет для этого финансовые возможности, время и соответствующие навыки, он может попробовать использовать компрессор от иномарки. При этом можно затратить больше денежных средств и установить данную деталь не в своём гараже, а руками опытных специалистов в автосервисе. Также следует быть готовым к тому, что установленному на инжектор б/у компрессору придётся периодически уделять внимание, чтобы его параметры совпадали с теми, которые имеет карбюратор. В противном случае можно потратить свои деньги и время впустую.
Кит-комплект на инжектор ВАЗ
Наддув двигателя механический: что нужно знать
Начнем с того, что установка любого типа нагнетателя (механический или турбонаддув) возможна как на инжекторном, так и на карбюраторном двигателе. В обоих случаях предполагается ряд доработок силового агрегата, однако установить турбину на двигатель несколько сложнее и дороже по сравнению с компрессором.
Становится понятно, что механический нагнетатель является более доступным способом повышения мощности двигателя, такое решение проще установить на мотор, причем работы можно выполнить даже самостоятельно. При этом общий принцип действия нагнетателя достаточно прост.
Устройство фактически можно сравнить с навесным оборудованием (генератор, насос ГУР или компрессор кондиционера), то есть агрегат приводится от двигателя. В результате работы механического компрессора воздух сжимается и поступает в цилиндры под давлением.
Это позволяет лучше продувать (вентилировать) цилиндры от остатков отработавших газов, в значительной степени улучшается наполнение цилиндра, количество воздуха в камере сгорания повышается, что делает возможным сжечь больше топлива и увеличить мощность двигателя.
Также компрессор имеет прямую зависимость от оборотов мотора. Чем сильнее раскручен двигатель, тем больше воздуха подается в камеры сгорания и, соответственно, увеличивается мощность. При этом нет ярко выраженного эффекта турбоямы (турболаг), который встречается на моторах с турбонаддувом. Турбояма проявляется в виде провала на низких оборотах, когда энергии выхлопа еще недостаточно для раскручивания турбины и создания необходимого давления для эффективной подачи воздуха в цилиндры.
Другими словами, все работы выполняются комплексно, что в дальнейшем позволяет форсированному силовому агрегату успешно и стабильно работать без значительного сокращения его моторесурса. Теперь давайте рассмотрим некоторые особенности такой установки.
Конструктивные особенности
Сегодня существует большое количество компрессоров, отличающихся конструктивным разнообразием. Но все нагнетатели делятся на 2 разновидности:
Турбо – используют в качестве движущей силы выхлопные газы;
Не турбо – движущей силой является привод.
Приводной компрессор вне зависимости от конструктивных особенностей обладает неоспоримым преимуществом. Для его установки не нужно перерабатывать стандартные системы смазки и отвода выхлопных газов.
Приводной компрессор соединяется с коленвалом, что создает эффективное взаимодействие между двигателем и нагнетателем. Особенно эта связь проявляется во время набора автомобилем скорости. Тут действует правило прямой взаимосвязи, чем выше обороты, тем быстрее вращение коленвала и нагнетателя. Такая конструкция обеспечивает минимальное проявление «турбоямы», когда автомобиль с опозданием реагирует на прибавку газа. Еще один плюс – отсутствие высокой температуры, что значительно увеличивает моторесурс агрегата и позволяет обойтись без дополнительного оборудования: турботаймеров и бустконтроллеров. Этих преимуществ нет у нагнетателей типа турбо. Купить компрессор на ВАЗ – обеспечить комфортную эксплуатацию транспортного средства и улучшить его технические характеристики.
Установка механического комперссора на двигатель: тонкости и нюансы
Начнем с того, что главной задачей является подбор механического нагнетателя, который будет соответствовать ряду требований (вес, габариты, производительность, режимы работы, особенности смазки, исполнение привода и т. д.).
Для этих целей можно приобрести компрессор от какого-либо автомобиля или же заказать готовый тюнинг-комплект для форсирования двигателя. Также отмечены случаи, когда нагнетатель изготавливался самостоятельно, однако такие самодельные решения достаточно редки, особенно на территории СНГ.
Единственным минусом можно считать относительно высокую цену проверенных предложений на рынке, тогда как более доступные по цене наборы могут иметь сомнительное качество и быстро выйти из строя.
Также не следует забывать о том, что большая мощность достигается за счет сжигания большего количества топлива. Закономерно, что выделение тепла в этом случае также сильно увеличивается, а мотор потребует более интенсивного охлаждения.
Что в итоге
Сразу отметим, что установка нагнетателя воздуха вполне возможна своими руками, особенно если речь идет об использовании готового набора под конкретный двигатель. Также с учетом вышесказанного становится понятно, что хотя увеличение мощности двигателя при помощи механического компрессора вполне можно реализовать, при этом ошибочно полагать, что достаточно будет только поставить компрессор, после чего двигатель сразу станет намного мощнее.
На самом деле, для получения ярко выраженного эффекта силовой агрегат нужно дорабатывать, причем во многих случаях достаточно серьезно (производится расточка блока для увеличения рабочего объема, затем также увеличивается ход поршня путем замены коленвала, самих поршней и шатунов, меняются клапана, распредвалы и т.д.).
Единственное, если давление наддува не выше 0.5 бара, штатную систему питания на многих авто можно не модернизировать. Также двигатель в этом случае может и вовсе не нуждаться в глубоком тюнинге. Ресурс «неподготовленного» мотора, само собой, после установки механического компрессора сократится, однако если давление наддува не будет высоким, такой двигатель вполне может нормально проработать достаточно долгий срок.
Выбор механического нагнетателя или турбокомпрессора. Конструкция, основные преимущества и недостатки решений, установка на атмосферный тюнинговый мотор.
Увеличение мощности атмосферного и турбированного двигателя. Глубокий или поверхностный тюнинг ДВС. Модификация впускной и выпускной системы. Прошивка ЭБУ.
Возможность установки турбокомпрессора на двигатель с карбюратором. Основные преимущества и недостатки турбонаддува на карбюраторном авто.
Особенности установки ГБО на мотор с турбонаддувом. Какое газобалонное оборудование лучше ставить на двигатели с турбиной. Советы и рекомендации.
Как увеличить мощность двигателя на «классических» моделях ВАЗ. Тюнинг двигателя увеличение рабочего объема, впуск, выпуск, ГБЦ. На что обратить внимание.
Форсирование двигателя. Плюсы и минусы доработки мотора без турбины. Главные способы форсирования: тюнинг ГБЦ, коленвал, степень сжатия, впуск и выпуск.
Доработки выпускной системы
Доработки выпускной системы состоят из нескольких мероприятий:
Установка пламегасителя.
Замена штатного глушителя на модель Turbo tema.
Для приглушения рева усовершенствованного сверхмощного мотора вваривается резонатор Гельмгольц.
Для глушителя добавить еще один кронштейн и еще одну фиксирующую подушку глушителя.
Замена штатного ресивера ресивером 128.
Практически все детали, которые потребуются для доработки систем и узлов автомобиля Лада Приора, входят в комплект для тюнинга двигателя.
Немного теории
Наиболее эффективно проводить подобные усовершенствования получается у того, кто имеет четкое представление о своих действиях. Для этого необходимо разбираться в теоретической части.
Итак, мощность автомобиля и расход топлива зависят от качества и степени обогащения топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры, а также от ее объема.
Разумеется, объем сжигаемой смеси можно увеличить путем увеличения камеры сгорания, а также наращивания количества цилиндров. Однако оптимальных результатов это не принесет, так как двигатель становится большим и тяжелым, сильно увеличивается расход топлива. Турбонаддув решает эту проблему.
Дело в том, что обычный двигатель при работе сам себе нагнетает воздух за счет разрежения, которое создается поршнем. В турбированном силовом агрегате эту работу выполняет турбокомпрессор. При этом воздух предварительно сжимается, что позволяет закачать больший его объем. То есть, можно сжигать больший объем горючего. В результате получается возрастание мощности двигателя по отношению к объему двигателя и потребленного горючего.
Один важный момент: воздух, как известно, при сильном сжатии нагревается. Вторично он будет нагреваться при сжатии в камере сгорания. При этом возможно возникновение детонации. А, кроме того, вследствие нагрева плотность воздуха в цилиндре будет уменьшаться, из-за чего закономерно уменьшиться эффективность всей системы. Чтобы убрать эти негативные явления, применяются интеркулеры – охладители воздуха из турбины. Они представляют собой радиатор.
Обычно турбокомпрессоры устанавливались на двигатели с электронным впрыском топлива (бензин или дизель), а механические компрессоры на карбюраторные ДВС. При этом турбина на карбюраторный мотор тоже может быть установлена, однако возникают дополнительные сложности, о которых будет рассказано немного позже.
Как уже было сказано, существует два типа компрессоров:
Турбокомпрессор, работающий за счет использования энергии выхлопных газов. Отработанные газы попадают на крыльчатку и вращают ее, благодаря чему и происходит нагнетание воздуха;
Компрессор с механическим приводом. Он работает от привода двигателя. При этом снижается КПД и возрастает расход топлива по сравнению с первым вариантом компрессора, так как механический нагнетатель отбирает часть мощности у ДВС.
Вся система, кроме самой турбины, включает в себя еще несколько важных узлов, о которых необходимо помнить при установке:
регулировочный клапан, который поддерживает заданное давление;
перепускной клапан, который обеспечивает возврат сжатого воздуха назад, во впускные патрубки компрессора, если дроссельная заслонка двигателя закрыта;
стравливающий клапан, который сбрасывает сжатый воздух в атмосферу при закрытой дроссельной заслонке;
воздушные патрубки;
масляные патрубки (служат для смазывания и охлаждения турбины).
Сложности установки турбины на карбюраторный двигатель
Сам процесс установки турбины во многом напоминает процедуру на инжекторном ДВС (установка интеркулера, турбокомпрессора, элементов управления турбиной и т.д.). Главные трудности связаны с карбюратором.
Из-за того, что в цилиндры топливная смесь подается через жиклеры, когда устанавливается турбина на карбюраторный двигатель, приходится менять их на другие, большего диаметра, чтобы смесь не переобеднялась. А подобрать неродные жиклеры на карбюратор и обеспечить нормальную его работу во всех режимах очень непросто.
Большинство карбюраторов не предназначены для работы в паре с турбиной. Хотя, некоторые заводы выпускали в небольшом количестве карбюраторные двигатели, изначально оборудованные турбокомпрессорами.
За счет того, что у турбодвигателей другая степень сжатия, чем у атмосферных, необходимо помнить о детонации и способах ее устранения. Как правило, проверенным способом является решение увеличить объем камеры сгорания. Это достигается путем установки дополнительных прокладок под головку блока цилиндров.
Также придется отрегулировать работу системы так, что при разных оборотах двигателя давление воздуха из турбины тоже было соответствующим. В противном случае проявятся излишки или нехватка воздуха во впускном коллекторе по отношению к объему подаваемого топлива.
Это основные проблемы, с которыми придется столкнуться, устанавливая компрессор на карбюраторный мотор. Но кроме этого возможны дополнительные трудности, которые будут зависеть от модели авто, а также от режимов его эксплуатации.
Из самых главных преимуществ такой установки стоит выделить следующие:
Уменьшение расхода топлива при грамотной эксплуатации ТС при повседневной езде. Речь идет о возможности поднять крутящий момент, что, в свою очередь, существенно снизит частоту переключения передач на пониженные в условиях городских загруженных дорог в плотном потоке. Опять-таки, это приведет к снижению расхода топлива.
Снижение шума во время работы двигателя, так как нет необходимости крутить агрегат до высоких оборотов. Также при комплексном тюнинге имеется возможность дополнительно и весьма значительно улучшить отдачу от мотора;
Как установить компрессор на атмосферный двигатель? Пошаговое руководство
А вы знали, что установка компрессора на атмосферный двигатель нужна для повышения его мощности? Выбирая автомобиль, многие покупатели даже не задумываются над тем, какой тип двигателя установлен в облюбованной ими модели машины. А зря, поскольку это является одним из важнейших факторов, которые необходимо знать каждому автомобилисту. В атмосферных моторах процесс подачи топлива осуществляется через инжектор или карбюратор, и используется определенный объем воздуха для приготовления топливной смеси, которая способна привести подвижные части мотора в рабочее состояние и заставить их вращаться.
У атмосферных двигателей есть несколько преимуществ перед их турбированными собратьями. Срок эксплуатации может исчисляться многими сотнями тысяч километров пробега, причем эта цифра может достигать полумиллионного показателя без необходимости ремонтировать движок. Конструктивно атмосферные двигатели настолько просты, что могут работать даже с горюче-смазочными материалами довольно низкого качества.
Ну, и, конечно же, нельзя не упомянуть о том, что если возникнет необходимость такого двигателя в ремонте, то расходы будут на порядок меньше, чем при варианте двигателя с турбонаддувом.
Выводы
Как видно, карбюраторный двигатель с турбиной имеет право на существование и может даже оказаться более выгодным по сравнению с обычным атмосферным, хотя такое переоборудование доставит хлопот и потребует серьезных переделок и денежных затрат. По понятным причинам на практике турбированные карбюраторные ДВС встречается очень редко, тем более на гражданских авто.
Также перед установкой компрессора стоит предварительно определиться с тем, в каких режимах планируется эксплуатация автомобиля: скоростная езда по трассе или обычные повседневные поездки по городу.
Еще важно подобрать и правильно настроить турбину в соответствии с рабочим объемом самого силового агрегата. Как правило, процесс настройки является не менее трудоемким, чем монтаж.
Что касается ресурса двигателя, в большинстве случаев установка наддува на атмосферный агрегат так или иначе уменьшает срок службы мотора и КПП, особенно если двигатель и трансмиссия не были для этого специально подготовлены и доработаны.
Что понадобится для установки?
Для удобства монтажа необходимо будет приобрести готовый комплект, включающий в себя сам компрессор и все нужные для установки, комплектующие, благодаря которым можно будет настроить и отрегулировать работу двигателя. Можно присмотреть данный комплект от иномарок, которые могут быть адаптированы под многие типы двигателей.
Однако установка компрессора на атмосферный двигатель иностранного производства может потребовать серьезного вмешательства в плане доработок. Тут уже не обойтись без необходимой прошивки мотора, установки интеркуллера для обеспечения нужного уровня давления, пайпинга, модернизации топливной системы, а также определенных настроек, подходящих строго для определенного типа моторов.
Поэтому такую достаточно сложную работу целесообразней будет доверить специалистам автоцентров, которые не только помогут определиться с выбором комплекта нагнетателя, идеально подходящего Вашему автомобилю, но и смогут качественно выполнить монтажно-регулировочные работы.
плюсы и минусы — Auto-Self.ru
После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.
При этом такие силовые агрегаты с увеличенным рабочим объемом большие по размерам и весу, их дорого производить, не всегда удается разместить такой мотор в подкапотном пространстве компактного легкового спортивного авто и т. д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.
Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.
Содержание
Компрессор на атмосферный двигатель
Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя
Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы
Виды механических компрессоров
Преимущества и недостатки компрессора на двигатель
Компрессор на атмосферный двигатель
Начнем с того, что установка компрессора (нагнетателя) во впускной системе двигателя позволяет добиться подачи нужного количества воздуха для сжигания большего количества топлива. Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.
С этой задачей справляются как обычные механические нагнетатели, так и турбокомпрессор. При этом главным отличием турбонагнетателя от компрессора является то, что турбокомпрессор раскручивается за счет выхлопных газов, в то время как механический компрессор приводится от коленвала двигателя.
Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя
Атмосферный двигатель внутреннего сгорания осуществляет забор воздуха снаружи в тот момент, когда поршень в цилиндре движется вниз и создается разрежение, в результате чего воздух засасывается в камеру сгорания. Количество поступающего воздуха физически ограничено рабочим объемом, который имеет цилиндр и камера сгорания. После этого воздух смешивается с топливом в определенных пропорциях, после чего заряд (топливно-воздушная смесь) сгорает в цилиндрах.
Казалось бы, чтобы увеличить мощность мотора, нужно подать больше топлива, однако на самом деле это не так. Если просто, избыток топлива приведет к тому, что без соответствующего количества воздуха горючее не будет эффективно сгорать. Получается, чтобы сжечь больше топлива, нужно одновременно подать большее количество воздуха.
Если учесть, что объем двигателя не меняется, тогда воздух нужно подавать принудительно под давлением. Это и есть главная задача компрессора. Компрессоры создают давление во впуске, нагнетая воздух в цилиндры. В этом случае остается только впрыснуть больше топлива, после чего такая смесь эффективно горит и отдает энергию поршню. На практике, нагнетатель способен поднять мощность мотора на 35-45%, отмечается около 30% процентов прироста крутящего момента по сравнению с точно таким же атмосферным аналогом.
Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы
Как уже было сказано выше, механические компрессоры приводятся в действие от коленчатого вала. Чаще всего для этого используется приводной ремень. Что касается компрессора, в его основе лежит ротор, который создает давление воздуха.
При этом компрессор должен вращаться быстрее коленвала ДВС. Для этого ведущая шестерня изготавливается большей по размеру, чем шестерни компрессора. Компрессор вращается с частотой около 50 тыс. об/мин., поднимая давление PSI с 6 до 9 до дюймов на квадратный дюйм. С учетом того, что атмосферное давление составляет около 14.7 фунтов на квадратный дюйм, компрессор увеличивает подачу воздуха фактически в половину.
Добавим, что воздух, нагнетаемый под давлением, сильно сжимается и нагревается, теряя свою плотность. Простыми словами, чем меньше плотность, тем меньшее количество воздуха получится подать в цилиндры. Чтобы увеличить количество воздуха, его дополнительно следует охладить перед подачей во впуск.
За охлаждение отвечает интеркулер, который бывает воздушным и жидкостным. Интеркулеры представляют собой радиатор, куда попадает горячий сжатый воздух после выхода из компрессора для охлаждения.
Виды механических компрессоров
Механические компрессоры, которые устанавливаются на двигатель внутреннего сгорания:
роторный компрессор,
двухвинтовой нагнетатель;
центробежный компрессор;
Основные отличия заключаются в том, как реализована подача воздуха. Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.
Например, роторные компрессоры обычно имеют большие размеры и ставятся сверху на двигатель. В основе лежит большой ротор. При этом данное решение отличается меньшей эффективностью, чем аналоги, так как вес автомобиля сильно увеличивается и создается прерывистый поток воздуха со «всплесками», а не постоянный и стабильный.
Двухвинтовой компрессор работает по принципу проталкивания воздуха через пару меньших по размеру роторов, похожих на червячную передачу. В результате работы воздух попадает в полости между лопастями роторов. Затем воздух сжимается внутри корпуса роторов.
Эффективность такого решения выше, однако стоимость нагнетателя боле высокая, конструкция сложнее и менее ремонтопригодна. Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.
Если рассматривать центробежный компрессор, это решение отличается от аналогов наличием крыльчатки, которая похожа на ротор. Крыльчатка сильно раскручивается, подавая воздух в корпус компрессора. При этом за крыльчаткой воздух движется с высокой скоростью, но еще находится под низким давлением.
Чтобы поднять давление, воздух проходит через диффузор. Указанный диффузор представляет собой лопатки, расположенные вокруг крыльчатки. В результате поток воздуха после прохождения через диффузор начинает двигаться с малой скоростью, но уже под высоким давлением. Такой компрессор самый эффективный, легкий и небольшой по размерам. Их можно установить перед мотором, а не на двигателе сверху.
Преимущества и недостатки компрессора на двигатель
Итак, начнем с очевидных плюсов. Прежде всего, это увеличение мощности двигателя. Также следует выделить относительную простоту и дешевизну монтажа с минимальными переделками впускной системы по сравнению с установкой турбонаддува. Еще следует выделить отсутствие турбоямы благодаря прямой связи механического нагнетателя с коленвалом.
При этом компрессоры в зависимости от типа могут демонстрировать разную эффективность. Одни дают ощутимый прирост мощности на «низах» (коленвал вращается с небольшой частотой), тогда как другие увеличивают мощность на средних и высоких оборотах. Как правило, роторный компрессор и двухвинтовой рассчитан на низкие обороты, центробежные компрессоры хорошо работают на высоких.
Еще наличие компрессора в рамках дальнейшей эксплуатации не предполагает каких-либо дополнительных требований и сложностей. Компрессорный двигатель можно сразу глушить (на моторах с турбонаддувом нужно выждать время для остывания турбины), снижены требования к качеству моторного масла и т.д.
Теперь перейдем к недостаткам компрессоров. Главным минусом принято считать отбор мощности у двигателя, так как компрессор приводится от коленвала. На практике компрессор забирает до 20% мощности мотора. Получается, общая прибавка до 50% в реальности является фактическим увеличением мощности на 25-30%.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроен турбонаддув. Из этой статьи вы узнаете об устройстве турбины и принципах работы данного решения, а также какую мощность обеспечивает турбина на двигателе.
Также установка компрессора означает, что двигатель начинает испытывать более высокие нагрузки. Такой мотор должен быть изготовлен с использованием рассчитанных на такие увеличенные нагрузки частей, что позволяет реализовать необходимый запас прочности.
В результате изготовление такого ДВС получается более затратным, автомобиль с компрессором стоит изначально дороже атмосферных версий. Еще нужно учитывать, что компрессор также нуждается в обслуживании, что увеличивает общие расходы на содержание ТС.
Поделитесь с друзьями в соц. сетях:
всё о компрессорах и турбинах
Человек – существо неугомонное. После того, как появился первый автомобиль, желание ездить быстрей и быстрей не дает покоя ни конструкторам, ни автогонщикам, ни почтенным отцам многодетных семейств. Еще чуть больше скорости, чуть выше мощность, быстрей разгон – так по крупицам изобретались, тестировались и внедрялись в жизнь различные улучшения двигателей.
Как увеличить мощность двигателя? Чтобы получить больше силы на выходе, нужно дать больше энергии на входе, а значит, сжечь в двигателе больше топлива. Поскольку законы физики обойти еще никому не удалось, самым простым способом будет увеличение объема двигателя. Чем больше топлива сгорает в цилиндре, тем больше энергии высвобождается. Но этот путь вскоре завел в тупик: увеличивать объем нужно вместе с весом самого двигателя, и с определенного момента такой прирост теряет смысл: мотор становится настолько тяжелым и сложным, что вместо повышения эффективности системы ее показатели, наоборот, снижаются. Но до этого человеческий гений породил таких монстров, как 16-цилиндровые двигатели, разработанные для гоночных автомобилей.
BRM V16: 16-цилиндровый двигатель с компрессором,
угол между цилиндрами 135 градусов, объем 1,5 л,
мощность 475 л.с. при 11500 об/мин
(пиковая мощность 500-600 л.с.),
занявший 5-е место на Гран-при в Британии в 1951 г.
Если увеличивать объем двигателя можно только до определенного предела, то второй вариант – просто подать больше топлива в цилиндр. Но тут появляется другая проблема: одновременно необходимо подать и больше воздуха, чтобы сохранить оптимальное (стехиометрическое) соотношение – 14 объемных частей воздуха на 1 часть топлива, необходимое для полного сгорания. Конструкторы пришли к выводу, что при неизменном объеме цилиндра больше воздуха к топливу можно подать только с помощью искусственного наддува. Так появилась идея компрессоров и турбин, позволяющих увеличить мощность двигателя без изменения его кубатуры. Как правило, компрессорами называют устройства, работающие от коленвала двигателя, а турбинами – приводимые в движение потоком выхлопных газов. Но в обоих случаях назначение их одинаково: подача дополнительного воздуха в камеру сгорания для увеличения мощности двигателя.
Приводные компрессоры
Роторный компрессор, Roots, Рутс
Первый вариант конструкции, который и сейчас можно встретить на некоторых автомобилях. Два встречно вращающихся ротора (двух- трех- или четырехлопастных) подают воздух во впускной коллектор, нагнетая в нем давление, а из коллектора воздух под напором поступает в цилиндры двигателя.
Винтовой компрессор, Lysholm, Лисхольм
Принцип действия несколько отличается от роторного: в корпусе расположены два встречно вращающихся винта сложной формы, которые захватывают воздух в канавки и транспортируют его к выпуску с одновременным сжатием. Производительность винтового компрессора намного выше, чем роторного, и он не создает турбулентности воздушного потока на высоких оборотах.
Такая конструкция требует высокой точности изготовления и качественных материалов, поэтому всегда стоила намного выше, чем роторная. Можно сказать, что винтовой компрессор относится к устройствам класса «люкс».
И роторный, и винтовой компрессоры работают без присутствия масла (за исключением подшипников валов). Корпус и сами вращающиеся детали разделены между собой микрозазорами, и по этой же причине не нуждаются в остаточном охлаждении после остановки двигателя.
Синхронизация вращения валов выполнена с помощью шестеренчатой передачи от ведущего вала (соединенного ременным шкивом с коленвалом двигателя) к ведомому, позволяющей добиться высокой точности работы компрессора, без трения и перегрева.
Центробежный компрессор
В его конструкции используется только один вал, на котором закреплена крыльчатка. При вращении крыльчатка захватывает воздух из центра и отбрасывает его по периметру, откуда он поступает в напорный патрубок. Такая конструкция позволяет сделать компрессор негабаритным, легким, при этом не теряя в производительности.
Все приводные нагнетатели (компрессоры) объединены общими достоинствами: простота монтажа, эффективность при различной скорости оборотов, отсутствие перегрева и турболага (турбоямы) – типичной проблемы турбин.
А основной общий недостаток – привод от двигателя, в результате чего немного теряется мощность и увеличивается нагрузка на него. Но, несмотря на это, установка компрессора себя оправдывает: в среднем нагнетатель дает прирост 46% к мощности двигателя.
Турбонагнетатель (турбокомпрессор, турбина)
Несмотря на разнообразие конструкций приводных компрессоров, признание автолюбителей завоевали турбины – нагнетатели с турбо-приводом.
Турбина приводится в действие не от коленвала, а от потока выхлопных газов. Такая конструкция полностью устраняет нагрузку на двигатель и не требует дополнительных мощностей для работы.
Выхлопные газы, проходя в полость турбины, приводят в движение ротор, закрепленный на одном валу с крыльчаткой. А крыльчатка, в свою очередь, во время вращения накачивает воздух в систему впуска по тому же принципу, что и центробежный компрессор.
Особенностью турбины является зависимость скорости вращения не от оборотов двигателя напрямую, а от силы потока отработанных газов. С этим связано явление турбоямы или турболага – задержки реакции турбины (а следовательно, и набора мощности двигателем) при нажатии на педаль акселератора. Внешне это выглядит как секундная «задумчивость» мотора, которая затем сменяется резким скачком мощности. Конструкторы борются с турболагом различными методами, от чип-тюнинга (изменение параметров работы двигателя) до установки электромотора или баллона со сжатым воздухом для мгновенной подачи его в двигатель, пока турбина не раскрутится.
Монтаж турбины, в отличие от компрессора, связан с определенными сложностями. В связи с высокой нагрузкой (скорость вращения может достигать 300 тысяч оборотов в минуту в отличие от компрессоров, скорость которых максимум 20 тысяч оборотов в минуту) турбина требует постоянной смазки, так что ее включают в масляную магистраль и подводят моторное масло под давлением. С этим связана необходимость устанавливать турбины только в специализированном автосервисе.
Турбина с изменяемой геометрией, VNT
Одной из проблем турбокомпрессоров является слишком высокая скорость вращения на больших оборотах двигателя и недостаточная продуктивность на малых оборотах. Чтобы улучшить характеристики устройства, вокруг основного ротора устанавливаются дополнительные лопасти, изменяющие свое положение в ответ на команду регулирующего устройства. Поворот, увеличивающий площадь ротора, помогает сохранить высокие обороты при низком давлении выхлопных газов, а уменьшение площади ротора помогает турбине не превышать предельных оборотов, когда мотор работает на полной мощности. Это называют VNT (Variable Nozzle Turbine) или VGT-турбиной (Variable Geometry Turbocharger).
Турбина с изменяемой геометрией.
1. Ускорение вращения за счет «эффекта сопла»: на сужающемся участке напор воздушного потока возрастает.
2. Замедление вращения благодаря повороту лопастей, расширяющих канал для воздушного потока.
Существуют и другие модификации таких турбин: с выдвижными лопастями, с другим способом их крепления и т.д., но принцип действия от этого не меняется.
Управление такой турбиной осуществляется от вакуумного регулятора, электромотора или благодаря инерционному повороту самих лопастей.
Комбинированные системы
В разное время автоконструкторы экспериментировали с различными способами улучшения характеристик двигателя. Так появилась система двойного турбонаддува Twin Turbo или комбинированная система. Эти инженерные изыскания были направлены на устранение характерных недостатков разных видов компрессоров.
Двойной турбонаддув
По сути, это две турбины, установленные на двигатель по параллельной, последовательной или ступенчатой схеме. Изначально такая система предназначалась для устранения турболага, но она также помогает повысить мощность, оптимизировать режим работы двигателя и даже снизить расход топлива.
Параллельная система
Состоит из двух турбин с одинаковыми характеристиками, подключенных параллельно друг другу. Может устанавливаться на мощные V-образные двигатели, по одной турбине на каждый ряд цилиндров. Каждая из турбин подключается к отдельному ответвлению выпускного коллектора. Преимущество этой системы в том, что можно установить маленькие турбины, которые намного легче набирают скорость вращения, и таким образом уменьшить эффект турболага.
Последовательная система
Вверху: работа одной турбины на малых оборотах двигателя.
Внизу: Работа двух турбин для максимальной мощности.
Состоит из двух турбин, одна из которых работает постоянно, а вторая включается по необходимости (поток отработанных газов направляется на вторую турбину при открытии клапана на выпускном коллекторе). Воздух от обеих турбин поступает в общий впускной коллектор двигателя.
Двухступенчатая система
1. Две турбины работают последовательно (низкие обороты).
2. Турбины работают параллельно (средние обороты).
3. Работает только большая турбина (высокие обороты).
Достаточно сложная, но эффективная система, состоящая из двух последовательно подключенных турбин разного размера, соединенных перепускными патрубками и клапанами. На малых оборотах двигателя работает только меньшая турбина, поскольку она легче и имеет меньшую инерцию. При включении средних оборотов подключается большая, и обе турбины работают последовательно: большая подает поток воздуха на малую, от которой он поступает во впускной коллектор. При этом скорость большой турбины постепенно увеличивается, и на максимальных оборотах малая турбина отключается, чтобы не задерживать поток воздуха к мотору. Вся система регулируется датчиками и электромагнитными клапанами, открывающими или закрывающими отдельные участки системы выхлопа. С точки зрения производительности двигателя, двухступенчатая система дает максимальный эффект.
Комбинированный наддув, TSI
Попытки преодолеть эффект турбоямы привели к созданию концерном Volkswagen системы комбинированного наддува TSI (Turbo Stratified Injection), в которой сочетается приводной нагнетатель и турбина. Система подключена ступенчато: на низких оборотах двигателя работает только компрессор, дающий в таком режиме максимальный эффект. На средних оборотах компрессор и турбина работают вместе, а на максимальных оборотах компрессор отключается, и работает одна турбина. Такой способ наддува полностью устраняет эффект турбоямы, но оказался слишком дорогостоящим как в производстве, так и в обслуживании, и с 2011 года двигатели с комбинированным наддувом уже не производят.
Технические характеристики: что важно знать о турбине?
Один из важнейших технических показателей турбины это степень компрессии: способность повышать давление во впускном коллекторе и соответственно в цилиндрах двигателя. Знать этот параметр необходимо тем, кто хочет тюнинговать свой автомобиль и проводит расчеты для турбины.
Степень компрессии имеет две крайности: чем она выше, тем больше мощности можно получить от мотора (больше сжимается топливно-воздушная смесь в цилиндре и сильней отдача от ее сгорания). Но при превышении максимально допустимой силы сжатия появляется эффект детонации: смесь сгорает не тогда, когда нужно, а тогда, когда ее сжатие приводит к самовозгаранию. По этой причине на турбированных двигателях используют высокооктановый бензин.
То есть, максимальная компрессия показывает максимально возможное количество топлива (и соответственно воздуха), которое можно подать в цилиндр без вреда для двигателя.
Второй показатель турбины – рабочий диапазон вращения ротора. Это показатель скорости вращения от минимально полезной до максимально безопасной для устройства, превышение которой ведет к перегреву и преждевременному износу.
Также нелишним будет учесть показатели термоустойчивости турбины. Обычно производители указывают максимальную температуру отработанных газов на входе в турбину и максимальную температуру масла на входе. Чем мощней двигатель, тем выше будут эти температуры и тем тщательней нужно выбирать компрессор.
Поскольку турбина подключается к масляной магистрали, производители указывают оптимальные и минимальные показатели давления масла на входе.
Производительность компрессора определяется объемом воздуха, пропускаемым за один оборот ротора. Чем больше турбина, тем выше этот показатель, но и выше инерционность, так что в большинстве случаев специалисты рекомендуют выбирать компрессоры средней производительности.
Сколько служит турбина и отчего выходит из строя
Многие автомобилисты называют турбину расходным материалом: срок службы ее не слишком радует любителей уличных гонок. При идеальных условиях (передвижение по городу, регулярное ТО) турбина прослужит примерно 150 тыс. км. Но ведь турбины ставят не затем, чтобы чинно ездить 50 км/ч, так что при экстремальном использовании ресурс можно смело делить на 2, и то при грамотном обслуживании своей машины.
Безжалостная статистика утверждает: только 5% турбин выходят из строя, «померев своей смертью», то есть выработав заложенный в них ресурс полностью. В абсолютном большинстве случаев поломки случаются по причине недосмотра или небрежности хозяина автомобиля.
Два самых страшных врага турбины – посторонние предметы и масляное голодание (и вообще проблемы с маслом).
Учитывая огромную скорость вращения, даже безобидная на первый взгляд пыль может за короткое время сточить лопасти, забиться в подшипники и вывести турбину из строя. Поэтому турбированные двигатели намного чувствительней к качеству воздушного фильтра, чем обычные атмосферные. Добавить сюда дополнительную нагрузку на фильтр (воздух проходит через него с достаточно сильным напором) и становится понятно, почему многие, тюнингуя свой автомобиль, ставят фильтры нулевого сопротивления.
Но, каким бы качественным ни был фильтр, он может пострадать от попавшей в воздухозаборник влаги и испортиться (бумага после высыхания уже не выполняет свои функции). После поездки под хорошим сильным дождем лучше осмотреть фильтр сразу, и в случае необходимости заменить. Дешевле выйдет.
Повреждение турбины посторонними предметами
Посторонние предметы могут попасть не только на крыльчатку турбины, но и на ротор. Чаще всего это частицы кокса из выпускного коллектора, а иногда и детали двигателя (обломки клапанов, свечей зажигания и т.д.) Если мотор посыпался, турбина умирает практически сразу.
Проблемы со смазкой турбины встречаются даже чаще, чем поломки из-за посторонних предметов. Одна из самых распространенных причин проблемы – использование нерегламентированного масла (большей вязкости, другого качества и т.д.) В турбированных двигателях требования к маслу на порядок жестче, чем в атмосферных! От «неправильного» масла турбина выходит из строя раньше, чем двигатель.
Тут же нужно напомнить об интервале замены масла и масляного фильтра. Со временем в масле, и особенно в фильтре, накапливаются продукты сгорания, твердые частицы разного размера. Фильтр забивается и не пропускает достаточное количество масла, после чего в нем срабатывает перепускной клапан и масло проходит напрямую, без очистки. Если двигатель еще немного поработает в таком режиме, то турбина выйдет из строя сразу: твердые частицы сработают как абразив, а более мелкие забьют каналы для подачи масла к подшипникам турбины. При разборке компрессоров, пострадавших от масляного голодания, на металле часто можно видеть не только истертости, но и цвета побежалости – свидетельство критического перегрева.
Вал турбины со следами перегрева
Одним словом, система с наддувом намного чувствительней к работе всех смежных узлов, чем простая атмосферная. Это относится не только к зажиганию, подаче топлива и т.д., но и к состоянию катализатора и сажевого фильтра. Неисправный катализатор приводит к образованию сажи и кокса в выпускной системе, повышению нагрузки на турбину, а от нештатных нагрузок она выходит из строя.
Трещина в корпусе
Покупать ли автомобиль с турбодвигателем?
Несмотря на преимущества турбированных моторов, производители продолжают выпускать атмосферные двигатели, а покупатели зачастую выбирают именно их. Мотор без наддува привлекает большей надежностью, меньшими требованиями, меньшими затратами на обслуживание и ремонт. Так что для спокойной «семейной» езды подойдет и хороший «атмосферник», который, кстати, может быть намного эффективней, чем двигатель с неправильно подобранной или криво установленной турбиной.
Но ведь машина может больше! Установка компрессора позволяет раскрыться потенциалу двигателя, к тому же, как уже говорилось выше, турбонаддув помогает экономить топливо за счет оптимизации процесса работы. Так что любители быстрой езды выбирают турбо.
Нет однозначного ответа, что выбрать: атмосферный двигатель, приводной компрессор или турбину. Все они имеют свои плюсы и минусы, и нужно определиться, что подойдет именно под ваши нужды и желания.
краткая характеристика, функционал, специфические особенности работы, установка и подключение компрессора
Всем известно, что мощность атмосферных двигателей внутреннего сгорания сильно зависит от рабочего объема. Также мощность ограничена физическим размером двигателя. Если говорить простыми словами, то атмосферные моторы затягивают воздух с улицы посредством разрежения, возникающего в результате движения поршней в цилиндрах. При этом от количества воздуха зависит и количество топлива, которое в дальнейшем сгорит. Чтобы повысить мощность атмосферных двигателей, необходимо увеличивать рабочий объем, но можно также поступить проще – установить компрессор для двигателя.
Так, мощность вырастет за счет подачи в камеры сгорания воздуха под определенным давлением. Объем цилиндра и число камер сгорания можно не увеличивать. Воздух будет нагнетаться внутрь двигателя в принудительном порядке, что автоматически увеличит количество горючего в топливной смеси. Такой заряд сгорит с максимальной отдачей. Это не что иное, как наддув.
Для технической реализации наддува используют системы турбонаддува и механические компрессоры для двигателя. Каждое решение имеет свои недостатки и преимущества. При этом нагнетатель механического типа можно установить даже своими руками на любой атмосферный двигатель автомобиля.
История наддува
Впервые идея принудительной подачи в двигатель большего количества воздуха посредством энергии вращения появилась в светлой голове Готтлиба Даймлера в 1885 году. Затем в 1905 году Альфред Бюхи, австриец, запатентовал аналогичное решение, работающее на мощности выхлопных газов. Однако, прежде чем это смогли реализовать, прошло немного времени. Первая машина, оснащенная механическим компрессором для двигателя, появилась лишь в 1921 году.
Тогда необходимо было решить проблему потери мощности при наборе высоты. Этой первой машиной оказался «Мерседес-Бенц». Конкретную модель история умалчивает. Затем технология наддува нашла применение в грузовых автомобилях и в грузоперевозках в целом. Дополнительная мощность была очень кстати на дизельных силовых агрегатах судов и поездов. Легковой автомобиль, на который впервые был установлен принудительный нагнетатель, – Oldsmobile Jetfire с V8 на 215 лошадиных сил.
Виды наддува
К наддувам, а под этим стоит понимать только механические схемы, относят компрессор с механическим приводом и турбокомпрессор. Приводные нагнетатели чаще всего устанавливаются вдоль блока цилиндров на рядных двигателях. На V-образных блоках компресс можно обнаружить в развале между половинками мотора. Такой компрессор для двигателя приводится в действие посредством приводного ремня, а крутящий момент отбирается от коленчатого вала. Воздух прессует двумя винтовыми роторами или же крыльчаткой. Устройство популярных моделей компрессоров мы рассмотрим позже.
Что касается турбины, то она приводится в действие за счет выхлопных газов, которые вылетают из камер сгорания под высоким давлением. Эти газы и заставляют вращаться крыльчатку турбины. Чаще всего турбокомпрессор установлен за выпускным коллектором. В некоторых моделях группы VAG («Фольксваген», «Ауди» и «Шкода») турбина является часть компрессора.
Отдельно стоят и электрические компрессоры на атмосферный двигатель. Их преимущество в том, что нет отбора мощности от двигателя и при работе отсутствует турбояма, характерная для турбокомпрессоров, так как он приводится в действие от электрического двигателя. Но эта схема пока провоцирует массу вопросов.
Также имеются и безагрегатные системы наддува. Это повышение давления на впускном тракте за счет скорости движения воздуха и особой формы и размеров воздушных патрубков. Избыточное давление – это дополнительная мера повышения мощности для атмосферных моторов. Такая схема реализована в автомобиле «Панамера GTX» от «Порше».
В этой группе можно выделить такие решения, как компрессор Рутса, Линсхольма, а также центробежный компрессор. Рассмотрим их устройство и особенности.
Все виды приводных нагнетателей объединяют общие преимущества. Это простота: установить компрессор на двигатель смогут даже люди, далекие от тюнинга. Также приводные конструкции эффективны на различных оборотах коленчатого вала. В них нет турбоямы, которая является особенностью турбин.
Недостатком считается то, что крутящий момент отбирается от двигателя. Мотор теряет мощность, на него повышается нагрузка. Однако после монтажа можно ощутить прирост мощности до 46 процентов.
Роторный компрессор Roots
Сейчас на авто можно встретить это решение. Например, такой компрессор двигателя на «Мерседес» в 230-м кузове. Он практически не менялся со времен изобретения. Два ротора, вращающихся навстречу друг другу с двумя, тремя или четырьмя лопастями подают воздух непосредственно во впускной коллектор двигателя, создавая в нем давление. Из коллектора воздух подается уже в камеры сгорания.
Винтовые компрессоры
Эти устройства работают немного на другом принципе. Так, в одном корпусе располагаются два винта, имеющих сложную форму.
Они также вращаются навстречу друг другу. Винты за счет особенностей захватывают воздух и доставляют его к выпуску, одновременно сжимая. Мощность и производительность этих моделей значительно выше, чем характеристики роторных решений. Компрессор не создает турбулентности воздушных потоков на высоких оборотах двигателя.
Особенности
И первый, и второй варианты функционируют без дополнительных смазочных материалов. Смазаны только подшипники на валах. Корпус, вращающиеся элементы разделяются между собой небольшими зазорами. Поэтому нет нужды и в охлаждении компрессора после того, как двигатель остановится.
Вращение валов синхронизируется при помощи шестеренчатой передачи от ведущего вала. Он соединен ремнем с коленчатым валом. Далее крутящий момент передается на ведомый. Так добиваются высокой точности работы без сильного трения и перегревов.
Устройство центробежного компрессора
В конструкции имеются лишь один-единственный вал. На нем надежно установлена крыльчатка. Когда она вращается, то захватывается поток воздуха из центра и отбрасывается по периметру. Далее воздушный поток поступает в специальный напорный патрубок. Это позволяет сделать компрессор с минимальными размерами, небольшим весом и высокой производительностью.
Турбокомпрессор
Конструкция такого нагнетателя также предельно простая. На одном валу установлены крыльчатки. Каждая из этих двух крыльчаток вращается в своем отдельном корпусе. Одна из них вращается за счет потока выхлопных газов. Вторая, связанная с первой, вращается и сдавливает воздух во впускной тракт. Чем выше обороты коленчатого вала, тем выше мощность компрессора.
Особенность в том, что здесь имеется зависимость оборотов турбины не от частоты вращения коленчатого вала, а от силы потока выхлопных газов. Здесь есть связь с так называемой турбоямой – это задержка реакции срабатывания турбины при нажатии на педаль газа. Внешне – это секундная задумчивость двигателя, которая затем сразу же сменяется резким подхватом. Инженеры всеми силами борются с этой проблемой самым разными методами – так, например, устанавливают электрический двигатель для воздушного компрессора, баллон со сжатым воздухом.
Процесс установки связан с определенными трудностями. Так как нагрузка достаточно высокая, а количество оборотов турбины может достигать 300 тысяч оборотов, то турбине нужна постоянная смазка. Ее подсоединяют к масляной магистрали и подводят под давлением смазку. Поэтому поставить компрессор на двигатель такого плана можно только при помощи специалистов. Проведенный самостоятельный монтаж ни к чему хорошему не приведет.
Двойной наддув
Это не что иное, как две турбины, соединенные параллельно, последовательно или ступенчато.
Вначале решение предназначалось для того, чтобы устранить турбояму, но также мощность двигателя компрессора здесь выше, а значит, выше и мощность двигателя. Кроме того, удалось оптимизировать режимы работы мотора и снизить расход горючего.
Наддув с параллельными турбинами
Система состоит из двух турбин, имеющих одинаковые характеристики. Они подключены друг к другу параллельно. Таким наддувом можно комплектовать мощные V-образные силовые агрегаты. Каждый турбокомпрессор соединяется с отдельным ответвлением выпускного коллектора. Плюсы здесь в том, что можно ставить небольшие турбины. Они легче раскручиваются, за счет чего и уменьшается турбояма.
Последовательное соединение
Здесь также работает две турбины. Одна из них задействована постоянно. Вторая запускается по мере необходимости. Воздух из двух турбин подается к одному впускному коллектору.
Двухступенчатый наддув
Это сложное, однако интересное и эффективное решение. Здесь работают две турбины, соединенных последовательно. Они имеют разные размеры, соединены между собой патрубками, а также перепускными клапанами. На небольших оборотах задействована меньшая турбина. Она легче, и инерция ее меньше. На средних оборотах двигателя срабатывает большая турбина. Обе всегда работают последовательно. Но это еще не все нюансы. На максимальных оборотах коленчатого вала ДВС большая турбина отключается.
Регулировка системы осуществляется посредством датчиков и электромагнитных клапанов, которые открывают или закрывают определенные участки выпускного тракта.
Установка
Зачастую приобретают уже готовые установочные комплекты, которые включают в себя все необходимое, но их стоимость достаточно высокая. Также можно купить комплект от иномарок, адаптированный под разные модели двигателей. Еще один вариант – китайские комплекты. Здесь при монтаже нужны лишь минимальные доработки. Работа потребует знаний и навыков. Нужно, как минимум, уметь отличать турбину от двигателя компрессора кондиционера.
Установка турбины на атмосферный двигатель, можно ли поставить компрессор на атмосферный двигатель
Установка турбины на атмосферный двигатель
Мотор – это главный механизм в любом транспортном средстве. Все двигатели условно разделяются на 2 группы: турбированные и атмосферные. Атмосферные ДВС бывают газовыми, дизельными и бензиновыми, в зависимости от конструкционных особенностей и типа топлива, которое необходимо для их функционирования. У каждого начинающего автовладельца рано или поздно возникает вопрос: «Можно ли поставить турбину на атмосферный двигатель?». Ответ на этот вопрос можно дать только один – положительный. В этой статье мы расскажем вам, как обычный атмосферный мотор можно сделать турбированным.
Зачем устанавливать турбину
Чтобы разобраться в этом, сначала необходимо обратить внимание на принцип работы атмосферного мотора. Он функционирует таким образом: воздух попадает в него естественным путем, затем смешивается с топливом, переходит в цилиндр и воспламеняется от искры, в результате выделяется энергия, которая приводит в движение автомобиль. Установка турбины делает двигатель более мощным и износостойким, увеличивает крутящий момент и снижает уровень вредности выхлопных газов.
Благодаря турбине топливная смесь становится более насыщенной воздухом, интенсивнее горит. Мощность двигателя увеличивается на 10%, а то и более. Кроме того, он экономичнее расходует топливо.
Работает эта деталь так: в ее корпус попадают выхлопные газы, которые вращают крыльчатку. На одном валу располагается рабочее колесо компрессора. На вход устройства поступает отработавший в двигателе атмосферный воздух, а на выходе получается «надувочный». Поэтому эта процедура известна под названием «турбонаддув». Таким образом, КПД двигателя объемом 1.4 литра, оснащенного системой турбонаддува, вполне сравним с мощностью агрегатов с полезным объемом 1.8 литра. При этом, разумеется, что менее объемный двигатель расходует значительно меньше топлива. Особой популярностью данная технология пользуется у производителей японских и немецких автомобилей. Тем не менее, нередко турбину устанавливают и в постсоветских странах, даже на старые машины.
Элементы, необходимые для установки
Чтобы установить турбину на атмосферный двигатель, вам понадобится подготовить следующие детали:
Саму турбину.
Электронику, которая будет обеспечивать контроль подачи топлива.
Выпускной коллектор.
Высокопроизводительные форсунки.
Интеркуллер для охлаждения воздуха.
Трубу, соединяющую турбину с глушителем (даун-пайп).
Магистраль подачи воздуха, выполненная из нержавейки и алюминиевых трубок.
Трубки, обеспечивающие подачу масла и охлаждающей жидкости.
Силиконовые патрубки, предназначенные для соединения трубок.
Учтите, что вместо обыкновенного коллектора вам понадобится турбоколлектор. Через него выхлопные газы будут выходить, а затем перенаправляться в турбину. Коллектор должен обладать толстыми стенками и большим запасом прочности. Поэтому лучше заказывать его изготовление в автомастерской, а не покупать дешевые готовые детали в Интернет-магазине. Профессиональный сварщик выполнит деталь так, что на ней не будет трещин, а окалина не попадет внутрь турбины.
Чтобы не допускать перегрева турбины, дополнительно устанавливают охлаждающую систему. В даун-пайп встраивается кислородный датчик. Крыльчатка турбины выполняет очень высокие обороты. Чтобы исключить риск ее преждевременного выхода из строя, к ней подводят масло, которое будет подаваться из двигателя. Лишнее давление будет сбрасываться при помощи клапана, который называется блоу-офф.
Как устанавливается турбина
Вы и сами можете переделать мотор, если умеете выполнять следующие операции:
увеличение объемов цилиндров;
замена клапана и кулачкового вала;
снижение сопротивления ГРС;
установка улучшенных воздухофильтров;
использование патрубков и увеличение насосной мощности.
В результате мощность силового агрегата увеличится минимум на 30%. Однако вряд ли вы сумеете провести чип-тюнинг, то есть прошивку мотора при помощи специальных компьютерных программ. Это позволяет повысить мощность устройства приблизительно на 15%. Стоит отметить, что стоит это довольно дорого. У экспертов нет однозначного мнения по поводу степени полезности этой процедуры. Одни из них утверждают, что после нее двигатель изнашивается быстрее, а другие убеждены, что перепрошивка наоборот расширяет эксплуатационный ресурс деталей.
После операций по повышению мощности ДВС можно столкнуться с тем, что агрегат начал перегреваться, особенно при жаркой погоде. Чтобы избежать этого, нужно будет установить интеркулер. Это устройство охлаждает надувочный воздух. Стоит отметить, что его можно установить и обычный атмосферный двигатель. Интеркулер сделает так, что в поступающем холодном воздухе будет содержаться больше кислорода. Это обеспечит лучшее сгорание топлива, за счет чего возрастет и КПД двигателя. Поскольку данное устройство является достаточно компактным, его можно устанавливать практически куда угодно.
Большинство автовладельцев отмечает приятные изменения в первые же минуты вождения машины, в которую был вмонтирован интеркулер. Температура воздуха снижается на 15%, что увеличивает мощность ДВС в среднем на 4%. При этом сокращается расход топлива. В отдельных случаях при помощи данного механизма мощность мотора можно повысить даже на 25%.
Может ли быть установлена турбина на атмосферный двигатель вашей машины? Это определяется моделью авто. Иногда проще купить новый автомобиль, чем подбирать необходимые запасные части для старого. Если вы все-таки хотите турбировать мотор, то лучше не пытайтесь делать это самостоятельно, а обратитесь за помощью к профессионалу.
Переоборудование начинается с демонтажа всех деталей, связанных с впуском и выпуском воздуха. Затем коллектор соединяют с турбиной, развернутой таким образом, чтобы работа с присоединением патрубков выполнялась максимально легко.
Турбина вращается очень быстро, поэтому ее подшипники должны постоянно смазываться. Трубку для подачи смазки необходимо подсоединить к тому месту в моторе, в котором масло идет под давлением. Для подключения также может использоваться тройник датчика давления. Второй конец трубки подключают к верхнему сегменту картриджа турбины. Сливаться масло будет под низким давлением, через предназначенный для этого сосок. Система охлаждения подключается с обратной стороны от водяной помпы.
Двигатель будет получать больше воздуха, а значит, ему понадобится большее количество топлива. Для увеличения его подачи устанавливаются форсунки, обладающие высокой производительностью. Также в некоторых случаях имеет смысл установить новый топливный насос. Электроника будет контролировать уровень давления воздуха, не допуская избыточных показателей. К ней подсоединяют датчики температуры. Контроллер нужно откалибровать так, чтобы топливная смесь впрыскивалась точно в нужный момент.
Не забывайте, что прошивкой двигателя обязательно должен заниматься очень опытный специалист. Здесь есть риск сбить заводские настройки, что выведет мотор из строя. Тогда придется тратить дополнительные средства на его ремонт. Установка турбокомпрессора на атмосферный двигатель в значительной степени упрощает его настройку. Тогда двигатель сможет эффективно работать и на высоких, и на низких оборотах.
Если материал был для вас интересен или полезен, опубликуйте его на своей странице в социальной сети:
Добавить комментарий
В начало страницы
Чип-тюнинг для атмосферных двигателей
Главная >
1Новости>Чип-тюнинг для атмосферных двигателей
Seletron Performance
8 марта 2022
Чип-тюнинг дополнительных узлов для атмосферных бензиновых двигателей и почему мы не поставляем их.
Для тех, кто не знаком с этим термином, бензиновые двигатели с наддувом — это двигатели, в которых воздух всасывается независимо из-за разрежения, создаваемого в цилиндрах во время фазы впуска. В этом контексте мы обсудим 4-тактные бензиновые двигатели. Эти двигатели названы так потому, что двигатель совершает четыре такта: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. В первой фазе, фазе впуска, поршень движется от ВМТ (верхняя мертвая точка) до ВМТ (нижняя мертвая точка). На этом этапе выпускной клапан закрыт, а впускной клапан, соединенный с впускными коллекторами с наветренной стороны от воздушного фильтра, полностью открыт. За счет разрежения, создаваемого при опускании поршня, воздух засасывается извне (атмосферное давление) до тех пор, пока цилиндр (почти) не будет заполнен. Отсюда и происходит название безнаддувный двигатель, которое применяется к двигателям с циклом Отто (бензиновые двигатели), дизельным двигателям и двигателям, работающим на сжиженном или природном газе.
Противоположностью безнаддувным двигателям являются двигатели с наддувом , т. е. двигатели с турбонаддувом, двигатели с объемным компрессором и менее известные двигатели с наддувом от Comprex (практически неиспользуемая технология). Если быть точным, то надо говорить и о последних турбодизелях с двухступенчатым наддувом. В редких случаях электрокомпрессор создает некоторый наддув с помощью турбонагнетателя и центробежного компрессора, приводимого в движение электродвигателем. Вернемся к затронутой теме или к нашим безнаддувным бензиновым двигателям и почему мы не предоставляем дополнительные блоки управления для этой категории двигателей.
Бензиновые безнаддувные двигатели до появления электроники.
Несколько десятилетий назад бензиновые двигатели приводились в действие карбюратором, устройством, обычно централизованным (один карбюратор на цилиндр), которое готовит смесь воздуха и бензина полностью механическим и неточным способом. Сегодня бензиновые двигатели с карбюраторами больше не производятся из-за ряда проблем, связанных с выбросами и эффективностью. В прошлом бензиновые двигатели питались почти исключительно от одинарных карбюраторов, сдвоенных карбюраторов или нескольких карбюраторов (один карбюратор на цилиндр, эффективное решение, но сложное в настройке), если исключить несколько двигателей с механическим впрыском бензина. например, на некоторых автомобилях Audi и Bentley.
Бензиновые двигатели с наддувом после появления электроники.
На рубеже 80-х и 90-х бензиновые двигатели стали использовать две электронные системы впрыска, SPI и MPI , или Single Point Injection и Multi-Point Injection Systems . В первом вместо карбюратора использовался одиночный инжектор, конфигурация, в которой карбюратор управляется электронным способом, даже если производительность не оптимальна. Это решение используется только на неспортивных двигателях. Второе решение, широко используемое и сегодня, предусматривает по одной форсунке на цилиндр. Это система непрямого впрыска (как и система SPI), но она позволяет гораздо точнее приготовить смесь, обеспечивая лучшую эффективность.
Системы непрямого впрыска бензина требуют поддержания стехиометрического соотношения , т. е. точного массового соотношения между количеством всасываемого воздуха и количеством впрыскиваемого бензина. Это соотношение составляет 14,7:1 , где 1 — масса бензина, а 14,7 — масса воздуха, подаваемого в цилиндры. Для стабилизации соотношения используются две системы: первая — считывание массы всасываемого воздуха через ДМРВ (массовый расходомер воздуха ), а вторая — система обратной связи, состоящая из датчика, установленного после выхлопа двигателя ().0011 лямбда-зонд ), определяющий количество остаточного кислорода после сгорания.
ЭБУ электронного управления двигателем управляют электрофорсунками, рассчитывая количество бензина, впрыскиваемого в цилиндры, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости вращения, значения массы всасываемого воздуха, значения лямбда, температуры двигателя и температура воздуха на входе. Система многоточечного впрыска схематически аналогична дизельной системе Common-Rail: бензин под давлением (от 3 до 5 бар в зависимости от типа системы) хранится в «рейке», к которой подключены и управляются все электрофорсунки. блоком впрыска. Подготовка смеси происходит на участке, который идет от впускного коллектора возле форсунки до входа в цилиндр.
Атмосферные двигатели с непосредственным впрыском бензина
В последние десятилетия все больше и больше производителей начали выпускать бензиновые двигатели с непосредственным впрыском, например, Mitsubishi с ее GDI. Система аналогична непрямому впрыску, но давление бензина значительно выше (100-200 бар), а форсунки, как и у дизелей, размещены на головке двигателя. Бензин впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, расположенную между головкой двигателя и днищем поршня. Эта система впрыска имеет много преимуществ: гидродинамическая отдача впускных коллекторов выше, и можно создавать расслоенный впрыск заряда в обход стехиометрического соотношения. На практике инжектор распыляет небольшое количество бензина неравномерно и концентрированно в области, «освещенной» свечой зажигания; остальное сгорание может происходить там, где процентное содержание бензина ниже (разрежение топливно-воздушной смеси).
Таким образом, двигатели с непосредственным впрыском бензина могут работать на более бедных смесях при определенных условиях эксплуатации (как правило, при низкой нагрузке на двигатель), что снижает расход бензина. По мере увеличения нагрузки соотношение воздух-топливо возвращается к значениям, аналогичным показателям двигателей с непрямым впрыском. Еще одним преимуществом является точность впрыска и производительность двигателя. Кроме того, двигатель с непосредственным впрыском бензина легче запустить в горячем состоянии, потому что он менее подвержен изменениям в приготовлении смеси, которые возникают в двигателях с непрямым впрыском и в большей степени в карбюраторных двигателях.
Учитывая то, что только что было сказано, и тем более для бензиновых двигателей с непрямым впрыском, становится ясно, что количество бензина, которое может быть впрыснуто, тесно связано с количеством всасываемого воздуха. Отсутствие возможности изменить количество воздуха, подаваемого в цилиндры (из-за отсутствия компрессора, создающего наддув), увеличение мощности и крутящего момента, достигаемое на атмосферном бензиновом двигателе только путем изменения (смазывания) подготовки смеси, чрезвычайно низки. Короче говоря, увеличение мощности и крутящего момента, в зависимости от двигателя, может составлять около 2-4%, что является почти незаметным значением с точки зрения реальной производительности.
Наша компания всегда искала высокотехнологичные решения с максимальной надежностью, а также стремилась к максимальному эффекту с точки зрения производительности и повышения удовольствия от вождения . Хотя мы вполне можем управлять электроникой, которая управляет работой атмосферных бензиновых двигателей, мы решили не предоставлять дополнительные блоки настройки чипа для этого типа двигателя, чтобы поддерживать наши высокие стандарты в отношении увеличения мощности, увеличения крутящего момента. , общее повышение производительности и вовлеченности в вождение. Это ответ на первоначальный вопрос: « почему бы нам не предоставить вам дополнительные блоки чип-тюнинга для безнаддувных бензиновых двигателей .»
Дискурс относительно бензиновых двигателей с наддувом отличается, независимо от того, имеют ли они систему непрямого впрыска или более совершенный бензиновый двигатель с непосредственным впрыском, но мы поговорим об этом и о том, как мы можем их обработать, в следующей статье. Мы советуем вам следить и читать эту статью именно потому, что мы будем говорить о значительном увеличении производительности, превосходной надежности и простоте установки. получить с этими тюнерами двигателя!
До следующей статьи!
Поиск вашего автомобиля
Вас также может заинтересовать
Как работают наши блоки чип-тюнинга для дизельных двигателей с электронными роторными насосами VP37 >>> ПРОЧИТАТЬ СЕЙЧАС
Как наши блоки чип-тюнинга для двигателей с радиально-поршневыми двигателями VP44 ТНВД работают >>> ПРОЧИТАЙТЕ СЕЙЧАС
Как работают наши дополнительные блоки чип-тюнинга для двигателей с системой Common-Rail >>> ПРОЧИТАЙТЕ СЕЙЧАС
Как работают наши дополнительные блоки чип-тюнинга для двигателей с ТНВД >>> ПРОЧИТАЙТЕ
Руководство по двигателю с турбонаддувом — Как установить турбокомпрессор на любой двигатель
| Практическое руководство — двигатель и трансмиссия
Не отставайте от технологии.
Получите подсказку и узнайте, как установить свой первый турбокомпрессор
Иногда нам приходится задаваться вопросом, почему кто-то еще пытается получить мощность N/A. Мы признаем, что существует множество правил гонок, чтобы предотвратить доминирование силовых агрегатов, а турбины выглядят довольно сложными. Но вам нужно будет преодолеть это. Мы поняли это после получения подсел на то, чтобы посмотреть, как ребята с турбокомпрессорами на YouTube чертовски обыграли Viper и любого жокея спортбайка, готового рискнуть и поехать по дороге. Забудьте о большом кулачке и свободном конвертере; они вам не понадобятся. Вам даже не нужно думать, как спрятать большой блок под капотом или где вырезать отверстие для вентилятора. Все, что вам нужно, это один или два турбонагнетателя, чтобы получить непристойную мощность, и мы собираемся показать вам, как его получить.
Первое: Компрессор Большой или маленький? На стороне давления или холода турбо система это компрессор . Когда отработанный воздух и топливо выходят из выпускного отверстия, они вращают колесо выхлопной турбины, которое вращает вал турбонагнетателя, соединенный с колесом компрессора. Размер и шаг колеса, а также форма корпуса определяют, где комбинация воздушного потока и давления наддува наиболее эффективна. Хитрость заключается в том, чтобы выбрать размер компрессора, обеспечивающий такую эффективность в используемом диапазоне оборотов. Крыльчатка компрессора меньшего размера будет более эффективной при низких оборотах, но будет выделять больше тепла при более высоких оборотах двигателя. Это также будет ограничивать поток на более высоких оборотах. Слишком большой компрессор вызовет задержку наддува и возможный помпаж компрессора в диапазоне более низких оборотов и будет наиболее эффективным при более высоких оборотах двигателя. Поскольку колесо компрессора определяет мощность, необходимую от турбины, очень важно правильно подобрать размеры. Слишком маленькая турбина быстро раскручивается, но ограничивает на верхнем конце. Слишком большая турбина не может обеспечить достаточную мощность компрессора на низких оборотах.
Коэффициент давления и скорректированный массовый расход воздуха — это два числа, которые необходимы для оценки компрессора на карте. Выберите турбо с картой компрессора, которая ставит две точки на графике между 65 и 70 процентами эффективности для уличного применения. Чтобы получить коэффициент давления, просто добавьте величину наддува в фунтах на квадратный дюйм к стандартному атмосферному давлению (14,7) и разделите его на 14,7. Мы будем использовать давление 10 фунтов на квадратный дюйм, потому что оно приближается к порогу безопасности для газового двигателя с насосом без промежуточного охлаждения. Степень сжатия для 302-дюймового двигателя при 6000 об/мин составляет 1,68.
Глядя на карту компрессора, можно сделать ошибку, просто умножив общий CFM двигателя на коэффициент давления, чтобы получить скорректированный массовый расход воздуха и соединив точки. Правда в том, что скорректированное число массового расхода воздуха является результатом нескольких сложных расчетов, включающих плотность воздуха, степень давления, CFM двигателя и даже плотность воздуха при наддуве. Если вам удастся справиться с математикой, вы заметите, что последний фрагмент головоломки — это эффективность самого компрессора, определяемая таблицей.
Кратчайший путь ко всему этому — то, что инженер Turbonetics Дэйв Остин называет племенным знанием. Посмотрите, что делают другие ребята, и посмотрите, работает ли это, или просто позвоните в авторитетную турбокомпанию, чтобы получить несколько предложений. У Turbonetics, например, есть матрица популярных турбокомпрессоров, классифицированных по объему двигателя и мощности на основе многолетних проб и ошибок. Вся сетка слишком велика для печати здесь, но вы можете получить доступ к знаниям с помощью простого электронного письма или звонка в службу технической поддержки. Только обязательно узнайте все подробности о своем автомобиле и своих планах по его использованию.
Второе: Турбина Выбор турбины включает в себя выбор колеса, которое достаточно маленькое, чтобы реагировать быстро, и достаточно большое, чтобы вращать колесо компрессора достаточно быстро, чтобы создать желаемое давление наддува и минимизировать противодавление. Эмпирическое правило состоит в том, чтобы выбрать наименьший диаметр колеса, который по-прежнему позволяет вам достичь цели лошадиных сил, не вызывая перегиба в мощности. Современные турбины в конечном итоге настраиваются с помощью сменных и синхронизируемых корпусов турбины, поэтому вы можете точно настроить систему, если промахнулись.
Чтобы помочь вам выбрать корпус турбины в соответствии с вашими потребностями, производители турбокомпрессоров полагаются на упрощенный инструмент, называемый соотношением A/R. A для площади и R для радиуса. Соотношение A/R представляет собой отношение между центральной точкой площади поперечного сечения канала и радиусом от центра турбинного колеса на входе до улитки. Это простое деление A на R. По мере того, как A становится меньше, скорость газа в воздухе увеличивается, как и его влияние на скорость турбинного колеса. Если A станет слишком маленьким, он захлебнется и не сможет подавать достаточно энергии на компрессор, и пострадает пиковая мощность. Противодавление в двигателе также станет слишком высоким, вызывая обратный поток в цилиндр, когда открывается выпускной клапан. По мере того, как A становится больше, он сможет передавать больше энергии турбинному колесу за счет скорости. Эффективность турбонаддува и конструкция турбинного колеса также имеют значение, но обычно именно соотношение A/R и размер турбинного колеса определяют намотку, общий воздушный поток и подаваемое давление. Как правило, соотношение A/R, равное 1,5, обеспечивает большую мощность, а соотношение A/R, равное 0,5, обеспечивает лучшую реакцию на низких скоростях. Согласно матрице, двигатели объемом от 5,0 до 6,0 литров будут иметь отношение от 0,68 до 0,81 A/R.
Третье: выпускные газы и перепускные клапаны Как вы, вероятно, можете себе представить, поскольку давление наддува создается давлением выхлопных газов и вращающимся колесом компрессора, можно обеспечить двигатель большим наддувом, чем октановое число топлива, или даже сам двигатель может справиться. Это состояние называется избыточным наддувом, и им можно управлять с помощью клапана, называемого перепускным клапаном, который перепускает выхлопные газы вокруг турбокомпрессора в поток выхлопных газов. Вестгейты связаны с наддувом, чтобы регулировать максимальное количество энергии, подаваемой на турбину, и, следовательно, количество наддува, создаваемого компрессором. Тип, расположение и размер вестгейта являются ключом к эффективной системе.
Большинство заводских турбин имеют встроенный перепускной клапан, механизм которого встроен в корпус турбины и приводится в действие рычагом, соединяющим компрессор с турбиной. Несмотря на то, что он компактен и функционален для установки с одинарным или двойным турбонаддувом с низким наддувом, его нельзя синхронизировать для установки, и он помещает гейт в наименее желательную часть системы. Внешние вестгейты имеют размер в зависимости от количества энергии, которую вы хотите получить, и должны быть расположены там, где они могут собирать все импульсы выхлопа, например, в конце коллектора коллектора или коллектора. Следует избегать того, чтобы газы возвращались назад или резко поворачивались при выходе из турбины. Поскольку газ пойдет по пути наименьшего сопротивления, возможно, что при высоких оборотах турбина будет продолжать увеличивать скорость, если путь к выхлопу ограничен или перепускной клапан слишком мал.
Байпасный клапан устанавливается на холодную сторону системы и предназначен для предотвращения помпажа и повреждения компрессора. В ситуации с высокими оборотами / высоким наддувом, если вы быстро отпустите дроссельную заслонку, давление не сможет попасть во впускной коллектор. Поскольку турбина и компрессор все еще вращаются, давление на дроссельные заслонки увеличивается. Это давление может остановить колесо компрессора или вызвать помпаж, поскольку оно меняет направление, создавая область низкого давления и повышая и понижая скорость компрессора. Байпасный клапан просто сбрасывает давление в атмосферу, когда дроссельная заслонка закрыта. Это также является источником чириканья, которое вы иногда слышите, когда автомобили с турбонаддувом поднимаются для переключения передач.
Четвертое: тепло, детонация и промежуточное охлаждение Ранние заводские автомобили с турбонаддувом не имели промежуточного охладителя и, следовательно, не имели защиты от дополнительного тепла, создаваемого способностью турбокомпрессора быстро сжимать и нагревать поступающий воздух . Это, в сочетании с подачей бензина, вызвало детонацию, которая до сих пор является основным способом разрушения вашего двигателя. Решение варьировалось от ужасных статических степеней сжатия до 6,0: 1 до Turbo Rocket Fluid с турбонаддувом Corvairs, который на самом деле был просто кувшином воды / метанола, который вводился во всасываемый поток воздуха для охлаждения заряда. Он отлично работал, пока вы не забыли его заполнить. Двигатели с низкой степенью сжатия и большими турбинами, созданные для вялых уличных автомобилей с низкими оборотами, которые внезапно просыпались из-за резкой избыточной поворачиваемости и диких, дымных рыбьих хвостов. Просто спросите любого, у кого был Porsche 9 начала 70-х.30.
Идея эффективного двигателя с разумной степенью сжатия, который имеет хорошую реакцию на низких скоростях и использует достаточно наддува для создания реальной мощности, возможна с промежуточным охладителем. Интеркулер — это просто теплообменник, который находится между компрессором и воздухозаборником для уменьшения тепла, выделяемого в процессе сжатия воздуха. На первый взгляд, промежуточное охлаждение воздушного заряда позволяет вам увеличить наддув или использовать меньший турбонаддув на двигателе с масляным охлаждением. Что он на самом деле делает, так это стабилизирует заряд всасываемого воздуха для предотвращения детонации и расширяет всю карту компрессора, что позволяет вам вырабатывать больше мощности с меньшим двигателем и меньшим насилием. Мы также рекомендуем MSD с регулируемой кривой синхронизации или системой управления синхронизацией наддува, чтобы избежать дребезжания двигателя.
Для предотвращения утечек выхлопных газов в комплект везде входят соединители с шаровым фланцем. Вы можете купить их отдельно у Hellion, если хотите обновить свой текущий выхлоп.
Пятое: Топливные системы Чтобы увеличить мощность, вам потребуется больше топлива. Различают трех типов установок : продувочно-проточно-карбюраторные и продувочно-инжекторные системы. Проточно-карбюраторная система имеет ряд недостатков, наиболее серьезными из которых являются наличие воздушно-топливной смеси, проходящей через компрессор, и отсутствие опции промежуточного охладителя. Система продувки немного менее загадочна и работает по тем же принципам, что и любая система продувки центробежного нагнетателя. Поэтому уже доступны продувочные углеводы, созданные специально для этой цели. Мы добились хорошей мощности, используя предварительно подготовленные углеводы Quick Fuel и Carb Shop и 10 фунтов наддува, включая 600-сильный пробег с ATI ProCharger на Ford 302.
Если у вас двигатель с впрыском топлива и вы используете наддув от 5 до 6 фунтов, вы можете использовать FMU (блок управления подачей топлива), который повышает давление топлива или добавляет обогащенное топливо каким-либо другим способом, или перейти к контроллеру послепродажного обслуживания. переназначить топливную кривую и использовать более крупные форсунки. На 5,0-литровом Mustang насос в баке на 255 галлонов в час и форсунки на 42 фунта в час можно настроить на 550 л.с.
Автомобили с карбюратором нуждаются в топливном регуляторе, ориентированном на наддув, который увеличивает давление топлива вместе с кривой наддува.
Шестое: поиск Turbo Используя математику, вы можете построить полную систему на бумаге. Используя науку о картах компрессора и некоторое представление о размере и диапазоне оборотов вашего двигателя, вы можете добавить практически любую турбину к любому двигателю . Хитрость заключается в наличии карт и соотношений A/R корпуса турбины и размеров колес турбины. Небольшие заводские двигатели дают небольшие турбины с внутренними перепускными клапанами, которые нужно будет запускать парами на V-8. Они также обычно имеют водяное охлаждение на оригинальных автомобилях для увеличения срока службы. Они пригодны для использования, но далеки от оптимума. В качестве примера возьмем Garrett T03 с турбонаддувом T-bird с 85 по 86 год. Купе с автоматической коробкой передач имеет одиночный турбонаддув с соотношением A/R 0,48, а стандартное купе имеет соотношение A/R 0,63 и карту эффективности компрессора, рассчитанную на четырехцилиндровый двигатель объемом 2,3 л. Используя карту на боковой панели Junkyard Turbo, вы можете видеть, что при коэффициенте давления наддува 1,68 (14,7 + 10 / 14,7 = 1,68) легко снизить эффективность турбин примерно до 65–68 процентов. Чтобы повысить эффективность, вам нужно увеличить наддув до рваного края безопасности наддува. С большим двигателем будет хуже. Это работоспособно; вам просто нужно быть осторожным в том, что вы делаете.
Соблазнение турбины со свалки за 80 долларов заманчиво, но прежде чем покупать, взгляните на парней, которые действительно развлекаются, и посмотрите, что они используют. Существует разрыв между оборудованием 80-х годов и новыми, переработанными заводскими турбинами, которые появились в основном на импортных автомобилях в 90-х. Простые усовершенствования, такие как количество компонентов, конструкция подшипников, обшивки колес и материалы, изменились к лучшему. Возьмем в качестве примера турбины Garrett GT. Количество движущихся частей было уменьшено по сравнению с его ранней моделью T в среднем с 54 компонентов до примерно 29.. Это 45-процентное сокращение количества деталей снижает риск отказа компонентов. GT также имеет картридж шарикоподшипника, который устраняет подшипники скольжения (которые на самом деле больше похожи на втулки) и знаменитый упорный подшипник со слабым звеном. Улучшенные подшипники означают, что меньше масла проходит через турбокомпрессор и снижается вероятность утечек или того, что неисправный подшипник разрушит турбокомпрессор и загрязнит моторное масло.
Вы также получаете преимущество более легкого, хорошо спроектированного компрессора и турбинных колес, которые создают большую мощность при меньшем запаздывании и нагреве. Новые турбины имеют современные карты компрессоров с более широким диапазоном соотношений A / R и тактовыми корпусами турбин, различными вариантами размеров колес и технической поддержкой, которая может помочь в решении проблем. Алюминиевые колеса компрессора можно снять со стального вала, поэтому компании послепродажного обслуживания могут предлагать различные варианты отделки для точных характеристик производительности, а также комбинировать компрессоры и турбины. Результатом является отзывчивая система, которая работает круто и вырабатывает мощность, а не то, чем вы не будете довольны.
Обратите внимание на порт датчика кислорода для заводского EFI (стрелка). Выход турбины всегда должен быть больше, чем вход. Чтобы покрыть двигатель мощностью от 500 до 800 л.с., впускное отверстие должно быть не менее 2,75 дюйма, а выпускное отверстие должно быть не менее 3,5 дюйма в диаметре.
Турбосвалка Герои свалки утверждают, что вы можете надеть комплект турбин Thunderbird и отправиться в город. Это может быть правдой, но при этом вы от многого отказываетесь. Помимо улучшений в технологии подшипников, которые увеличивают срок службы и производительность турбокомпрессора, карты эффективности компрессора на новых компрессорах намного шире, что позволяет вам работать с большим наддувом в более широком диапазоне оборотов, чем у оригинального оборудования. Вы также можете обойтись без одного турбо, чтобы достичь тех же уровней мощности.
Это карта от «хорошего» Ford Thunderbird с 85 по 86 год. Обратите внимание, что линия всплеска сужает полезную область карты, и турбодвигатель должен вращаться примерно на 40 000 об / мин быстрее, чем 60-1, чтобы выполнить свою работу.
Термины Turbo Наддув: Любое давление выше атмосферного, измеренное во впускном коллекторе.
Порог наддува: Минимальные обороты двигателя, при которых турбонаддув может создать полезный наддув.
Карта компрессора: Сетка чисел, используемая в качестве инструмента для оценки эффективности турбонаддува по отношению к двигателю.
Помпаж компрессора: Воздушный поток, вызывающий нестабильность скорости турбонаддува при резком закрытии дроссельной заслонки.
Задержка: Задержка между изменением положения дроссельной заслонки и созданием полезного наддува.
Линия помпажа: Линия, которая следует за крайне левым островом эффективности на карте компрессора, где турбонаддув становится нестабильным.
Классные книги о турбинах
Название
Источник
Максимальное ускорение от Corky Bell
Издательство Bentley
Справочник по характеристикам турбонаддува Джеффа Хартмана
Моторбуки
Турбокомпрессоры Хью Макиннеса
Моторбуки
Turbo: Реальные высокопроизводительные турбокомпрессорные системы Джей К. Миллер
Дизайн SA
Запчасти
Описание
Номер детали
Цена
Тепловая система Hellion
Н/Д
3999 долларов США
Популярные страницы
Лучшие электромобили — модели электромобилей с самым высоким рейтингом
Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен
Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом
Каждый электрический внедорожник, который вы можете купить в США в 2022 году
Это самые топливные пикапы, которые вы можете купить
.
Это Suvs.
Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей
Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен
Лучшие гибридные автомобили — модели гибридных автомобилей с самым высоким рейтингом
Все электрические внедорожники, которые можно купить в США в 2022 году
Это самые экономичные пикапы, которые вы можете купить
Эти внедорожники с турбонаддувом предлагают лучший расход бензина
9
7
Внешний компрессор
Турбокомпрессор с внешним компрессором
Ханну Яаскеляйнен
Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet. Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.
Abstract : Вспомогательный турбонагнетатель может обеспечиваться дополнительным компрессором — либо нагнетателем, либо меньшим турбонагнетателем, — которые используются для обеспечения наддува, когда первичный турбонагнетатель не может этого сделать. Можно использовать два основных типа нагнетателей: нагнетатели с приводом от двигателя и электрические нагнетатели.
Введение
Нагнетатели с приводом от двигателя
Электрические нагнетатели
Включение вспомогательного турбонагнетателя непосредственно в турбокомпрессор обеспечило бы изящное компоновочное решение, однако необходимо решить множество проблем, прежде чем эту технологию можно будет использовать в коммерческих целях на рынках двигателей малой, средней и большой мощности. В качестве альтернативы доступны другие подходы, основанные либо на коммерчески проверенных технологиях, либо на технологиях с меньшими проблемами коммерциализации. Большинство из этих подходов основаны на использовании другого компрессора в дополнение к турбонагнетателю. Этот дополнительный компрессор может обеспечить более высокое давление наддува при более низких расходах воздуха и более быструю переходную характеристику давления наддува, чем основной турбокомпрессор. Дополнительный компрессор может представлять собой нагнетатель с механическим или электрическим приводом. Дополнительный турбокомпрессор, хотя и с меньшей пропускной способностью и меньшим моментом инерции, чем основной турбокомпрессор, также может быть использован.
Хотя преимущества интеграции двигателя (например, электродвигателя) с валом турбокомпрессора очевидны, аналогичные преимущества можно получить при использовании отдельного компрессора, рис. 1. На этом рисунке показан эффект от использования турбонагнетателя с перепускным клапаном и отдельного центробежного компрессора с электрическим приводом. фиксированного размера на входе (а) или выходе (б) турбокомпрессора. Размер турбонагнетателя позволяет повысить мощность бензинового двигателя объемом 2,0 л SI на высоких оборотах. Красная пунктирная кривая представляет базовую мощность аналогичного двигателя, но вместо него используется турбокомпрессор плюс механический приводной нагнетатель 9.0372 [3299] . Цель состоит в том, чтобы согласовать выходную мощность базового двигателя при полной нагрузке с комбинацией турбокомпрессора и электрического нагнетателя. 30 бар (3000 кПа) BMEP (240 Нм / л) прототипа базового двигателя указывает на то, что он был значительно уменьшен.
Рисунок 1 . Моделирование эффекта добавления отдельного центробежного компрессора с электроприводом фиксированного размера перед входом (а) и после выхода (б) компрессора турбонагнетателя.
Турбокомпрессор, рассчитанный на повышение мощности на высоких оборотах сильно уменьшенного бензинового двигателя SI. Красная пунктирная кривая представляет базовую мощность с использованием турбонагнетателя и нагнетателя с механическим приводом.
Потребляемая мощность при размещении компрессора фиксированного размера после нагнетания компрессора турбонагнетателя значительно ниже, чем в случае его размещения перед впуском. Основная причина заключается в том, что приведенный или скорректированный массовый расход (т. е. массовый расход, скорректированный с учетом температуры и давления) значительно выше на входе в компрессор турбонагнетателя, чем на выходе; плотность на входе ниже. Для данного фактического массового расхода компрессор, установленный на входе в турбокомпрессор, должен перемещать значительно больший объемный расход и должен работать на гораздо более высокой скорости.
На рис. 2 показана переходная характеристика нагрузки механического нагнетателя и нагнетателя с электрическим приводом, а также их сравнение с более традиционными безнаддувными, турбонагнетателями и вариантами нагнетателя [2813] . Показан 2,0-литровый бензиновый двигатель с непосредственным впрыском (GDI) с турбонаддувом, такой же 2,0-литровый двигатель GDI с турбонаддувом, также оснащенный нагнетателем с электроприводом (VTES), двигатель с турбонаддувом, оснащенный механическим нагнетателем с муфтой, 2,0-литровый двигатель GDI с 2-мя ступенчатый турбонаддув, 3,0-литровый двигатель без сцепления с механическим наддувом и безнаддувный двигатель с регулируемой фазой газораспределения. Серая полоса показывает типичный ряд серийных бензиновых двигателей с турбонаддувом. На рисунке показано влияние различных систем наддува не только на переходную характеристику на низкой скорости, но также и на максимальное значение BMEP на низкой скорости. Как будет показано ниже, на реакцию двигателя с турбонаддувом, оснащенного механическим нагнетателем с муфтой, влияет необходимость управления включением сцепления.
Рисунок 2 . Переходная характеристика бензинового двигателя для нескольких вариантов наддува
Шаг нагрузки от 1 бар BMEP до полной нагрузки при 1500 об/мин
Рисунок 3, основанный на данных Burke [3299] , более подробно показывает влияние нагнетателя с электрическим приводом. Результаты смоделированы для двигателя уменьшенного размера объемом 2,0 л, который обсуждался в связи с рис. 1. Базовым является нагнетатель с приводом от двигателя и турбонагнетатель. В других случаях нагнетатель с приводом от двигателя заменяется центробежным компрессором с электрическим приводом. Мощность нагнетателя с электрическим приводом ограничена 12 кВт. Для стандартного переходного процесса входы исполнительного механизма для перепускной заслонки турбокомпрессора и электропитание нагнетателя с электрическим приводом почти мгновенно переключались с настройки низкой нагрузки на настройку высокой нагрузки. Для принудительного переходного процесса вестгейт и электрическая мощность сначала устанавливаются на максимальную реакцию (т. е. вестгейт полностью закрыт и 12 кВт поступает на компрессор с электрическим приводом), чтобы стимулировать переходную характеристику, а затем ослабляются, чтобы избежать перерегулирования. Очевидно, что нагнетатель с электрическим приводом обеспечивает улучшенные характеристики по сравнению с базовой конфигурацией. При частоте вращения двигателя 1250 и выше установка компрессора с электрическим приводом после турбонагнетателя обеспечивает превосходное улучшение производительности, в то время как производительность с компрессором с электрическим приводом в положении до турбонагнетателя значительно ухудшается. Использование гибкости компрессора с электрическим приводом за счет кратковременного запуска его на полную мощность в сочетании с гибкой работой вестгейта еще больше повышает производительность и приводит переходные характеристики установок до и после турбонаддува примерно на один уровень.
Рисунок 3 . Время от запуска до целевого значения BMEP для бензинового двигателя объемом 2,0 л.
Baseline — это нагнетатель с приводом от двигателя и турбонагнетатель. В остальных случаях нагнетатель с приводом от двигателя заменяется центробежным компрессором с электрическим приводом мощностью 12 кВт. Все результаты смоделированы, кроме базовых условий при 1000 об/мин.
Хотя на рис. 2 показано, что двигатель с турбонаддувом и нагнетателем с электрическим приводом обеспечивает превосходную переходную характеристику по сравнению с нагнетателем с механическим приводом, работать с нагнетателем с электрическим приводом более нескольких секунд сложно. Однако нагнетатели с механическим приводом не сталкиваются с такой проблемой. Таким образом, двигатель с турбонаддувом и нагнетателем с механическим приводом может быть откалиброван для более высоких уровней крутящего момента двигателя в установившемся режиме на низких скоростях. Нагнетатели с электрическим приводом могут быть объединены с турбиной выхлопных газов, приводящей в действие электрический генератор, чтобы сформировать «электрический турбонагнетатель».
###
Расширение знаний о турбонаддуве (часть 1 из двух частей)
Расширение знаний о турбонаддуве
(Часть 1 из серии из 2 частей)
Рэнди Кнутесон
июль 1999 г.
Короткие 15 лет после того как Орвилл и Уилбур совершили свой исторический полет на Китти-Хок, General Electric вошла в анналы истории авиации. В 1918 году GE привязала турбокомпрессор с приводом от выхлопных газов к двигателю Liberty и перевезла его на вершину Пайкс-Пик, штат Колорадо, на высоту 14 000 футов. Там, в кристально чистом воздухе величественных Скалистых гор, они успешно разогнали этот двигатель Liberty мощностью 350 л.с. до замечательных 356 л.с.
Три года спустя был установлен поразительный рекорд высоты в 39 700 футов.
Эта новая технология сразу же начала быстро развиваться, когда во время Второй мировой войны были испытаны на полную мощность воздуходувки. Бомбардировщики B-17 и B-29, а также истребители P-38 и P-51 были оснащены турбокомпрессорами и органами управления. Турбонаддув привнес вихрь перемен в постоянно расширяющиеся горизонты полета.
Большая часть ранних разработок реципиентного турбонаддува возникла в результате требований рынка коммерческих промышленных дизельных двигателей. Только в середине 1950-х годов эта технология была серьезно применена к двигателям авиации общего назначения. Все началось с испытаний прототипа турбокомпрессора AiResearch для вертолета Model 47 Bell, оснащенного двигателем Franklin 6VS-335. Их целью было не увеличение мощности, а поддержание мощности на уровне моря на высоте. Им это удалось. При этом был установлен новый рекорд высоты для вертолетов — 29 000 футов.
Вскоре после этого Franklin Engine Company вступила в конкурсное производство и в 1919 г.61, Белл получил серийный вертолет с двигателем Lycoming TVO-435. С этими разработками совпали усилия Continental по разработке моделей TSIO-470-B (Cessna 320) и GTSIO-520 (Cessna 411).
Одновременно TRW, а затем и Rajay также прилагали усилия по предоставлению 65 STC для модернизации двигателей и планеров примерно для двух десятков самолетов. Ранние OEM-установки этих систем включали заводскую установку Rajay в Piper’s Commanche и Twin Commanche. Другие установки оригинального оборудования включали Piper Seneca, Turbo Arrow, Enstrom Helicopter, Mooney 231 и Aerostars.
Турбонормированный или наземный? В самых основных определениях турбокомпрессор — это просто воздушный насос, приводимый в действие неиспользованной тепловой энергией, обычно выбрасываемой в выхлоп. Этот «воздушный насос» (или, точнее, компрессор) способен подавать во впускной коллектор двигателя давление воздуха выше атмосферного. Дополнительным преимуществом является то, что турбонаддув также подает воздух для наддува кабины некоторых самолетов.
Сохраняется некоторая путаница в отношении разницы между самолетом с «наземным усилением» и самолетом с «нормализованным». Проще говоря, турбонаддув служит одной из двух целей: либо он напрямую увеличивает (увеличивает) выходную мощность двигателя, либо обеспечивает сохранение характеристик мощности на уровне моря (турбо-нормализация) на больших высотах, тем самым увеличивая потенциальный потолок эксплуатации самолета. .
«Нормализованная» турбоустановка, такая как система Rajay, никоим образом не увеличивает нормальные обороты двигателя, нагрузки или пределы BMEP, уже установленные как безопасные для двигателя. Вместо этого он просто гарантирует, что производительность на уровне моря поддерживается на высоте без обычного снижения мощности. Двигатель, который выдерживает, но не превышает 29,5 дюймов давления в коллекторе на высоте, считается нормализованным. «Критическая высота» — это точка, выше которой турбонагнетатель больше не может поддерживать максимальное номинальное давление в коллекторе. Однако только потому, что двигатель поддерживает 290,5 дюйма MAP и оборотов в минуту не обязательно означают, что он развивает мощность на уровне моря. В зависимости от применения воздух нагнетания компрессора на критической высоте может иметь температуру от 250 до 300 градусов по Фаренгейту. Увеличение температуры воздуха на впуске от 6 до 10 градусов по Фаренгейту снижает мощность примерно на 1 процент. Таким образом, самолет с критической высотой 25 000 футов может производить только 80 процентов мощности, даже если давление в коллекторе на уровне моря указано на этой высоте. интеркулер служит теплообменником, чтобы снизить эти температуры и компенсировать часть этой потери мощности.
Двигатель, использующий давление в коллекторе выше, чем окружающее в стандартный день, считается «форсированной» системой. Для этих двигателей требуется давление в коллекторе в диапазоне от 31,0 до 45,0 дюймов ртутного столба. Установки, включающие промежуточные охладители, требуют дополнительных 2–3 дюймов ртутного столба, чтобы компенсировать потерю давления в воздушном потоке через промежуточный охладитель. Общие установки включают TSIO-520 TCM в Cessna 210 и TIO 540 и 541 Lycoming, установленные в Navajos, Turbo Aztecs и Dukes, и это лишь некоторые из них. Этим двигателям требуется пониженная степень сжатия (для обеспечения более широких запасов детонации), поскольку они создают давление в коллекторе, превышающее нормальное давление на уровне моря, в конфигурации взлета и набора высоты.
По сути, конечной целью турбонаддува является увеличение мощности или повышение эффективности двигателя без увеличения силовой установки.
Различия в конструкции Турбокомпрессоры производства Rajay и Garrett очень похожи. Возможно, наиболее разительным отличием является их сравнительный размер. Единицы Раджая весят 12 фунтов, а турбины Garrett весят от 15 до 43 фунтов. Эти радикальные различия в размерах связаны с размером двигателя и областями применения. Например, TAO4 Garrett и Rajay Turbos обычно устанавливаются на двигатели мощностью 180-230 л.с. Диаметр компрессора в этих моделях варьируется от 2,755 дюйма до 3,0 дюйма. В Aerostar используются двойные турбины такого размера. И более ранняя модель TCM 310P в Malibu, и Mirage с двигателем Lycoming также используют эту схему с двойным турбонаддувом. Турбокомпрессор TEO6 используется для повышения производительности моделей 520 и 540 в категории от 275 до 350 лошадиных сил. В то время как 340-е, 414-е и навахо полагаются на большее колесо компрессора турбонагнетателя TH08, чтобы обеспечить дополнительный отбираемый воздух для наддува кабины.
Внутри конструкция подшипника Rajay представляет собой «полуплавающий» подшипник скольжения. В то время как конструкция Garrett включает в себя двойные подшипники, которые вращаются со скоростью, равной половине скорости турбинного колеса. Вместо корпуса подшипника из ковкого чугуна корпус Rajay изготовлен из алюминия. Обе линии турбонаддува зависят от клапанов и контроллеров Rajay (ранее Garrett AiResearch) для контроля турбонаддува и определения давления в коллекторе. Есть исключения; однако наиболее заметны «фиксированный» вестгейт TCM в их моделях Seneca и Turbo Arrow, а также ручные вестгейты и контроллеры Rajay.
Повышенная эффективность в разреженной атмосфере На уровне моря атмосфера, в которой мы живем и дышим, постоянно находится под давлением около 29,92 дюйма ртутного столба (рт. ст.). На высоте 1000 футов давление этого «свободного воздуха» падает примерно до 28,86 дюйма ртутного столба. Воздух становится все менее плотным на всех высотах над уровнем моря. Из-за этого все безнаддувные двигатели испытывают снижение выходной мощности на полном газу на уровне моря по мере увеличения высоты. В «стандартный день» атмосферное давление на высоте 10 000 футов составляет всего 20,5 дюймов ртутного столба. В этих условиях безнаддувный двигатель не может поддерживать полную мощность из-за недостаточной плотности воздуха на таких больших высотах. Без помощи турбонагнетателя потеря от 3 до 4 процентов мощности или примерно 1 дюйм среднего давления на каждые 1000 футов увеличения высоты, по-видимому, является правилом.
При постоянном соотношении топлива и воздуха мощность, развиваемая двигателем, прямо пропорциональна массе воздуха, нагнетаемого в двигатель. На двигателе без турбонаддува увеличение воздушного потока достигается за счет изменения угла дроссельной заслонки для увеличения MAP или шага винта для увеличения оборотов. Атмосферные ограничения высоты плотности в сочетании с механическими ограничениями двигателя и гребного винта налагают ограничения на скорость двигателя. Для преодоления этих ограничений требуются некоторые средства принудительной подачи в двигатель дополнительного воздуха.
Этот график иллюстрирует резкое различие между авиационными двигателями с турбонаддувом и без него.
Утилизация отработанной энергии До половины всей тепловой энергии двигателя теряется через выхлоп как естественный побочный продукт процесса сгорания. Часть этой тепловой энергии рекуперируется за счет использования горячих расширяющихся выхлопных газов и перенаправления их через турбонагнетатель. Эти газы входят в корпус турбины с радиальным входом, ударяются о лопатки рабочего колеса турбины из инконеля и выходят из выходного отверстия корпуса турбины. Этот поток газа обеспечивает необходимую тягу, позволяющую турбинному колесу вращаться с высокой скоростью. Поскольку эти выхлопные газы обычно расходуются впустую, у двигателя отнимается небольшая мощность для привода турбины. Центробежный компрессор соединен с турбинным колесом общим валом, что позволяет ему вращаться с той же скоростью, что и турбина. Рабочее колесо всасывает отфильтрованный воздух, сжимает и подает его в цилиндры, где каждый фунт топлива смешивается примерно с 14,8 фунтами воздуха (стехиометрический или пиковый EGT). В действительности, однако, правильное управление двигателем требует, чтобы большинство двигателей работали при температуре от 100 до 125 градусов, богатой пиковой выработкой выхлопных газов, тем самым изменяя это соотношение. Конфигурация и размер колеса, размер корпуса и скорость вращения вала определяют давление и объем воздуха, подаваемого в двигатель.
Множество данных, собранных производителями двигателей, определяют желаемые параметры турбонагнетателей и систем управления, которые будут использоваться на их поршневых двигателях. Затем инженеры-конструкторы анализируют эту информацию, основываясь на ожидаемых изменениях температуры и давления в коллекторе, впускном и выпускном каналах, а также на падении давления на дроссельной заслонке и промежуточном охладителе. Размещение и ориентация воздухозаборника, выпускного перепускного клапана и воздухозаборника кабины должны быть учтены. элементы нанесены на график в зависимости от высоты для выбранных давлений в коллекторе.
Наконец, летные испытания подтверждают или опровергают предположения об ожидаемых характеристиках двигателя. Проводится непрерывный анализ, исправляются ошибки, перепроверяются предположения и уточняется точность данных с высокой вероятностью получения желаемых характеристик самолета.
Карта производительности компрессора турбокомпрессора двигателя Orenda OE600A — 600 л.с. при взлете с уровня моря. Этот компрессор может обеспечить поток воздуха под давлением для двигателя мощностью 500 лошадиных сил на высоте более 25 000 футов. Левая часть карты называется «областью всплеска», где давление и поток нестабильны. Центр «Остров» представляет собой зону максимальной эффективности. Как правило, чем шире диапазон компрессора, тем ниже пиковая эффективность.
Цель состоит в том, чтобы использовать мало или совсем не использовать мощность двигателя для привода турбонагнетателя. Следовательно, при правильной установке и согласовании двигателя механические нагрузки, воздействующие на двигатель для питания турбокомпрессора, незначительны. Большая часть работы, необходимой для привода турбины, восстанавливается за счет выхлопных газов. В противном случае, если бы в системе не было турбокомпрессора, эта часть энергии газа терялась бы с отводимыми выхлопными газами.
Техническое обслуживание турбокомпрессора Сам турбокомпрессор подвергается воздействию чрезвычайно агрессивной среды. Температура на входе в турбину достигает палящих 1650 градусов. Некоторые горячее еще. Voyager с жидкостным охлаждением от TCM рассчитан на 1750 градусов в непрерывном режиме с возможностью 1800 градусов в течение 30 секунд при установлении пиковых температур EGT. Частота вращения турбины варьируется от 0 до 120 000 об/мин. T36 в Malibus и Lancair 4P способен развивать скорость до 125 000 при 1650 F. Это невероятные 2083 оборота в секунду! Пульсирующие выхлопные газы, вибрация двигателя и перепады температуры — все это дополняет эту адскую смесь.
Сборка турбокомпрессора изготовлена из самого прочного из доступных сплавов, чтобы выдерживать такие суровые условия. Однако эти извилистые рабочие циклы могут сократить срок службы турбокомпрессора, если не проводится надлежащее техническое обслуживание. Чрезвычайно важно следовать критериям технического обслуживания и проверки, изложенным в применимых сервисных бюллетенях и директивах по летной годности.
Загрязнение масла, проблемы с подачей масла, повреждения от посторонних предметов и резкие перепады температуры являются основными причинами преждевременного выхода из строя турбокомпрессора. Невозможно уделить должное внимание важности поддержания чистоты масла. Помните, что масло, используемое для смазки и охлаждения турбокомпрессора, является моторным маслом. При высоких оборотах грязное масло, образующееся в результате побочных продуктов сгорания, и нагар от коксования могут значительно сократить срок службы турбокомпрессора. Хотя производители двигателей рекомендуют замену масла с интервалом в 50 часов, многие мастерские по капитальному ремонту двигателей предлагают более консервативный интервал от 25 до 35 часов для двигателей с турбонаддувом.
Ограничения в подаче масла на турбокомпрессор приводят к уменьшению потока масла и последующему перегреву подшипника (подшипников) или центрального корпуса. Масляное голодание может быть вызвано плохими прокладками, ограниченным потоком масла или неправильным расположением Т-образных фитингов с отверстиями. Классическим примером является зауженный Т-образный фитинг на впускном маслопроводе на автомобилях Cessna 210, 206, 207 и 337. Ограниченная сторона этого фитинга предназначена для подачи на датчик давления масла, а не на турбину. Турбо сторона этого фитинга ничем не ограничена. К сожалению, иногда он неправильно подключается.
При всех 100-часовых проверках демонтируйте канал подачи всасываемого воздуха к компрессору и отделите выпускной канал отработавших газов со стороны турбины. Проверьте лопатки компрессора и турбины на наличие возможных повреждений посторонними предметами. Кроме того, осмотрите внешние концы лопастей и прилегающие поверхности корпуса на наличие каких-либо следов сопротивления или трения.
Поверните колеса вручную, прилагая торцевую и боковую нагрузку. Колеса не должны тереться или заедать о корпус, и они должны свободно вращаться. Обязательно проверьте корпус турбины на наличие трещин и надежность болтов корпуса выхлопной трубы, стопорные язычки и состояние V-образных хомутов. Особое внимание следует уделить рекомендациям производителя по правильной установке V-образного хомута и соответствующим значениям крутящего момента.
Процедура профилактического обслуживания, которую следует применять повсеместно, заключается в том, чтобы позволить двигателю достаточно прогреться перед подачей полной мощности и избегать резкого увеличения мощности. Также рекомендуется дать двигателю поработать на холостом ходу еще три-пять минут перед тем, как его заглушить. Это позволяет турбине остыть и выровнять температуру, прежде чем она перейдет в режим отключения на холостом ходу. Эти простые меры снизят вероятность закоксовывания остатков масла в горячем корпусе турбины и продлят срок службы турбины.
Только после того, как вы учтете эксплуатационные требования и точные детали, которые учитываются при прогнозировании аналитических характеристик при разработке этих систем, вы по-настоящему оцените турбонаддув самолета.
Следите за обновлениями. Часть 2 этой серии, состоящей из двух частей, посвящена системам управления турбокомпрессором (клапаны и контроллеры) — как ручным, так и автоматическим.
Инструкции — Power By The Hour
Перейти к содержимому
ИнструкцииFrank@PBh3022-08-29Т10:49:32-04:00
Product Instructions
Naturally Aspirated Speed Drive for 5.0L Coyote Engine
Speed Drive installation instructions for Naturally Aspirated applications before 2/20/20
Инструкции по установке Speed Drive для безнаддувных двигателей после 20 февраля 2020 г.0012
PBH-1211 – Комплект Speed Drive Roush/VMP SC для 5,0 л Coyote со стандартным профилем PS и модульным компрессором Ford AC
PBH-1212- Комплект Speed Drive Roush/VMP SC для 5,0 л Coyote со стандартным профилем ps и Sanden Компрессор кондиционера
PBH-1221- Комплект Speed Drive Roush/VMP SC для Coyote 5,0 л с низкопрофильным PS и Mod Компрессор кондиционера Ford
PBH-1222 — Комплект Speed Drive Roush/VMP SC для Coyote 5,0 л с низкопрофильным PS и Компрессор Sanden SD7
Скоростные приводы Whipple 2,9 л Gen 3 с передним нагнетателем
PBH-1311 — Speed Drive для Whipple 2,9 л Комплект SC с передней подачей для 5,0 л Coyote со стандартным профилем PS и модульным компрессором переменного тока Ford
PBH-1322 — Speed Drive Whipple 2,9 Комплект SC с передней подачей L для Coyote объемом 5,0 л с низкопрофильным компрессором PS и Sanden SD7
Нагнетатели скорости Edelbrock 2650 Speed Drive
Инструкции по установке привода Speed Drive для нагнетателя Edelbrock 2650
Нагнетатель с передней подачей Whipple 3,0 л Gen 5 Speed Drive
Инструкции по установке привода Speed Drive для нагнетателя Coyote с фронтальной подачей Whipple Gen 5 5,0 л (все варианты) 2650 Нагнетатель
Инструкции по отдельным компонентам
PBH-100 – Инструкции по кронштейну генератора для безнаддувных двигателей
PBH-101 — инструкции по кронштейну генератора Speed Drive для нагнетателя Roush/VMP 2,3 л и 2,6 л с задней подачей
PBH-102 — инструкции по кронштейну генератора Speed Drive для нагнетателя GEN3 Whipple 2,9 л с передней подачей Инструкции по установке на нагнетатель с задней подачей Roush/VMP
PBH-105 — Генератор Speed Drive Инструкции для нагнетателя Whipple Gen 5
PBH-106 — Генератор Speed Drive Инструкции для нагнетателя VMP Odin
PBH-107 — Инструкция по генератору Speed Drive для нагнетателя Roush 2650 с передней подачей
PBH-200 — Инструкция по компрессору кондиционера Speed Drive для модульного компрессора Ford
PBH-300 — инструкции по кронштейну для модульного насоса гидроусилителя руля Ford стандартного профиля Speed Drive
PBH-301 — инструкции по кронштейну низкопрофильного модульного насоса гидроусилителя рулевого управления Speed Drive
PBH-304 – Инструкции по кронштейну насоса гидроусилителя рулевого управления Speed Drive Revolver GM Type II
Шкивы PBH Speed Series
Инструкции по шкивам Speed Series для всех вариантов
Инструкции по Control Pack
1 Оригинальные инструкции по обвязке (приобретены до 01. 11.21)
PCP-1116B V2 — инструкции по обвязке PBH GEN 1 (приобретены после 01.11.21)
PCP-1108 — инструкции по обвязке PBH GEN 2
PBH-5000 / PBH-5001 / PBH-5002 — PBH 1-го поколения 6R80 и комплект ручного управления Контрольный пакет
PCP-1117-PBH Gen 1 6R80 Harness Harness
Ford Performance Gen 1 Manual Control Pack M-6017-A504VB
Ford Performance Gen 2 Control Pack M-6017-504V
FORD PREPRACE GEN 2 6017-504V
FORD PREPRACE GEN 2 6 6017-504V
FORD PREFFERM GEN 2 6R80. ПАКЕТ M-6017-M50A
FORD PERFORMANCE GEN 3 ПАКЕТ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ M-6017-M50B
Ford Performance Gen 3 10R80 Control Pack M-6017-M50BA
PBH Компоненты трансмиссии
PBH-700V2-6R80 Инструкции по установке
PBH-700V3 –6R80. – Инструкции по установке концентратора 4R200 для 6R80
TR-2013 – Заготовка Forward Planet для трансмиссии 6R80
Прочие инструкции по продукту
GPS-50-2 – Инструкции по использованию цифрового GPS-модуля Dakota для использования с модулем BIM
Lokar Select Shift Pinout Finout для Gen 1
Lokar Select Shift Pinout для Gen 2
PBH Select Shift Shift Pinat Pint для Gen 2
6R80 Dimensional Photos
0 DiMensional Photos
15.
Gen 1 — Copperhead (2048K)
Gen 2 — TC1791
Gen 3 — TC298 (не TC298B)
Еще из нашего блога5
Frank@PBh3021-06-16T13:40:18-04:00Категории: Без категорий|
Если вы ищете способ не только сохранить штатный адаптер давления масла, но и добавить один или два дополнительных датчика, у нас есть то, что вам нужно. Теперь это решение было доступно некоторое время, но с двигателями Coyote есть несколько отправителей разных стилей, мы запустили […]
2605, 2021
Frank@PBh3021-06-04T18:05:44-04:00Категории: Без категорий|
Наши голоса были услышаны! После получения более миллиона писем от таких энтузиастов, как вы, Закон о признании защиты автоспорта (Закон о RPM) был повторно представлен в Палате представителей США на сессии Конгресса 2021-2022 годов! Закон RPM должен быть принят в качестве закона, чтобы гарантировать [. ..]
505, 2021
Frank@PBh3021-05-05T10:20:27-04:00Категории: Без категорий|
Мы разработали еще один набор для замены Coyote Special для установщиков. Он сосредоточен вокруг композитного масляного поддона, который есть на всех двигателях F150 и Mustang Gen 3 2018-up. Проблема в том, что составная кастрюля занимает больше места и не может быть легко модифицирована. Решение вверх […]
2604, 2021
Frank@PBh3021-04-26T14:54:27-04:00Категории: Без категорий|
Недавно Иван связался с нами по поводу предстоящего проекта, который он планировал. Он хотел внедрить PBH Speed Drive и другие различные продукты, чтобы помочь своему F-100, получившему название F-слово, двигаться. Мы снабдили его деталями, необходимыми для его двигателя ящика с алюминием 3-го поколения. У него […]
604, 2021
Frank@PBh3021-04-06T11:54:57-04:00Категории: Без категорий|
Компания PBH работает над изменениями, необходимыми для использования пакета Ford Performance Control Pack для запуска и управления силовыми агрегатами F150 3-го поколения. Раньше эти блоки управления контролировали только версию двигателя Mustang, но благодаря некоторым разработкам, проведенным здесь, в PBH, мы разработали […]
604, 2021
Frank@PBh3021-04-06T11:33:01-04:00Категории: Без категорий|
В этом выпуске Builder мы посетили Гамби Сандерса, владельца Texas Speedlab Performance в Соур-Лейк, штат Техас. У Гамби есть тонна сборок с двигателем Coyote под ножом, и он часто выбирает PBH для деталей, необходимых для этих сборок. Мы благодарим его за поддержку и с нетерпением ждем […]
2503, 2021
Frank@PBh3021-03-25T15:12:49-04:00Категории: Автомобили клиентов, Статьи об установке|
Мы сотрудничаем со многими строителями и магазинами, предлагающими множество решений, помогающих приводить их сборки в действие с помощью силовых установок Coyote. Всякий раз, когда мы отправляемся в путь, мы любим заходить в любой из этих магазинов в соседнем районе. Недавно член команды PBH ездил в Хьюстон, штат Техас, [. ..]
102, 2021
Frank@PBh3021-02-01T13:03:39-04:00Категории: Без категорий|
Мы отслеживаем запросы, связанные с нашими комплектами охладителей трансмиссии, и прислушиваемся к нашим клиентам. Мы предлагали наши комплекты охладителей коробки передач 6×80 10×80 с вентиляторами, которые при подключении всегда были одним. Что-то, что можно было бы улучшить. Для этого нужен встроенный термостат. […]
102, 2021
Frank@PBh3021-02-01T12:29:01-04:00Категории: Без категорий|
Присоединяйтесь к нам Ср. Ночь в 19:00 по восточному стандартному времени для эпизода № 38 PBH Live. Мы расскажем, что мы знаем о Coyote, заменяющем ваш 3v S197 Mustang на двигатель Coyote. Мы также сделаем анонсы новых продуктов. Чат будет работать, а Superchat будет […]
Power By The Hour Компания Performance выпустила свой последний продукт Coyote Swap. Эта новая линейка корпусов массового расхода воздуха, не требующих настройки, и полных комплектов впуска холодного воздуха, призванная упростить выполнение всех замен, поможет любому строителю завершить работу. То, что сделал PBH, дублирует […]
3112, 2020
Frank@PBh3020-12-31T15:34:53-04:00Категории: Без категорий|
Недавно мы заметили, что ребята из Hot Rod Garage Тони Анджело и Лаки Коста участвовали в обмене койотами на New Edge Mustang (99-04). Они начали обмен и разместили его в своих социальных сетях, и член команды PBH Криситан Папа связался с ними […]
3012, 2020
Frank@PBh3020-12-30T15:55:30-04:00Категории: Без категорий|
С Новым годом от PBH! Эпизод № 35 — последний в этом году, и мы хотим завершить его на ура. Присоединяйтесь к ведущему Фрэнку Пердомо в течение целого часа, когда он расскажет о новом прототипе продукта для установок Coyote Swap и покажет вам, как […]
Power By The Hour Performance теперь предлагает линейку комплектов Hydroboost. Что мы сделали, так это тесно сотрудничали с поставщиками, чтобы найти точные фитинги и компоненты, необходимые для подключения гидроусилителя Mustang 99-04 ко всем линиям AN. Мы также учли специальный резервуар Hydroboost и высокопроизводительный охладитель. […]
2810, 2020
Frank@PBh3020-10-28T15:55:13-04:00Категории: Без категорий|
PBH Live Episode #29 сегодня вечером в 19:00 по восточному времени. Сегодня вечером мы рассказываем о катастрофическом автокроссе для Coyote Swap Fox и Фрэнка Пердомо, мошенничестве с двигателем обмена койотами, сообщаем вам о некоторых продуктах и отвечаем на вопросы в чате. Все это на YouTube-канале PBH, начало в 19:00 […]
Нам есть, что вам показать! Новинками от PBH являются следующие продукты: Мы добавили универсальные топливные системы замены койота, в которых используются одиночные и двойные насосы Aerormotive мощностью 340 л/ч. Топливные шляпы можно использовать практически в любом топливном баке и они имеют порты -6 сфер. PBH также […]
Подпишитесь на обновления новостей PBH
Категории продуктов
Замена компонентов двигателя GT500
6R80 и 10R80 Трансмиссия
Компоненты замены койота
Замена компонентов двигателя Годзиллы
Одежда PBH
Область ползунка переключения
Сентябрь 2022 г.
М
Т
Вт
Т
Ф
С
С
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Ссылка для загрузки страницы
Детали и функции турбокомпрессора.
Этапы установки турбокомпрессора
Турбокомпрессор — это устройство, которое центробежно нагнетает воздух в цилиндр двигателя под более высоким давлением и более высокой плотностью, чем атмосферное давление. Более высокая плотность воздуха приводит к сжиганию большей массы топлива и производству более высокая мощность двигателя. Таким образом, двигатель с турбонаддувом может обеспечить более высокую выходную мощность, чем безнаддувный двигатель того же размера.
Наддув — это процесс улучшения характеристик двигателей внутреннего сгорания за счет повышения давления воздуха внутри двигателя для сжигания большего количества топлива и увеличения мощности двигателя. Существует несколько распространенных типов наддува, таких как компрессоры принудительного типа, центробежные или волновые компрессоры. Наиболее распространенным является центробежный компрессор, также известный как турбокомпрессор.
Что такое наддув?
Двигатель вырабатывает механическую энергию путем преобразования тепловой энергии, содержащейся в топливе, однако это преобразование обычно неполное, поскольку неизбежны определенные потери. В среднем двигатель (дизельный или бензиновый) теряет от 30% до 35% энергии в виде потерь тепла с выхлопными газами. Большие потери вызываются выхлопными газами, которые выходят при температуре и давлении, значительно превышающих атмосферные температуру и давление.
Возмещение больших потерь энергии представляет собой потенциально экономичный источник энергии, и наддув стал решением для компенсации части потерь.
Метод наддува позволяет искусственно увеличить количество воздуха, подаваемого в цилиндр, до значений, превышающих объем цилиндра, и, таким образом, увеличить давление на впуске двигателя. Это увеличение заставляет двигатель сжигать большее количество топлива и увеличивает выходную мощность и эффективность двигателя.
Увеличение плотности и давления воздуха увеличивает продолжительность горения, что приводит к увеличению работы за цикл. Среднее эффективное давление двигателя (MEP) увеличивается и вызывает увеличение выходной мощности без изменения размеров цилиндров двигателя или числа оборотов в минуту.
Какие типы наддува ?
Три распространенных типа устройств наддува, которые имеют одну и ту же цель, но отличаются по конструкции; три типа:
Компрессор принудительного типа с механическим приводом.
Компрессор волны давления, также известный как компрессор теплообменника давления или система Comprex.
Центробежный компрессор с турбиной, приводимой в движение выхлопными газами (турбокомпрессор).
Компрессор принудительного типа с механическим приводом
Компрессоры принудительного типа приводятся в действие двигателем, что обеспечивает повышение давления после начала разгона двигателя. Этот метод наддува обеспечивает высокий крутящий момент на низкой скорости; однако недостатком является высокое энергопотребление при большом ускорении двигателя с ограниченным потоком воздуха.
Комбинация компрессора положительного типа с турбонагнетателем является обычным явлением; эта комбинация обеспечивает высокий крутящий момент во всем диапазоне скоростей.
Система Comprex «Волны давления»
В системе Comprex используется волна давления, создаваемая кратковременным контактом между отработавшими газами и всасываемым воздухом в ячейках ротора. Преимущество этой системы заключается в том, что она обеспечивает гораздо меньшее время отклика на низкой скорости по сравнению с обычным турбокомпрессором, сохраняя при этом сопоставимую производительность на высокой скорости.
Центробежные компрессоры «Турбокомпрессоры»
Центробежные компрессоры являются наиболее распространенным методом наддува; они также известны как турбокомпрессоры. Турбокомпрессоры уже давно используются на высокооборотных двигателях и двигателях меньшего объема. Преимущество этой системы в том, что она приводится в действие кинетической энергией выхлопных газов, а турбокомпрессоры имеют небольшие размеры и, следовательно, их вес невелик.
Турбокомпрессоры в настоящее время являются наиболее передовым видом наддува, и у него все еще есть хорошие перспективы в отношении его будущего.
Интересная статья: Типы карбюраторов | Что такое карбюратор?
Сравнение турбонагнетателя и нагнетателя
Как упоминалось ранее, наддув — это процесс повышения давления и плотности воздуха внутри двигателя для сжигания большего количества топлива и повышения производительности двигателя; турбокомпрессоры являются одним из типов устройств наддува.
Разница между турбокомпрессором и обычным нагнетателем заключается в том, как устройство приводится в действие. Турбокомпрессор состоит из турбины, которая вращается под давлением выхлопных газов; следовательно, турбонагнетатели приводятся в действие выхлопными газами двигателя. Нагнетатель представляет собой наддувное устройство с механическим приводом. Нагнетатели механически соединены ремнем, шестерней, валом или цепью с коленчатым валом двигателя.
Турбокомпрессоры менее отзывчивы, особенно при низких оборотах двигателя; хотя турбокомпрессоры не создают механической нагрузки на двигатели, они создают противодавление на двигатель. Нагнетатели создают механическую нагрузку на двигатель; механическая нагрузка снижает выходную мощность двигателя.
Комбинация турбонагнетателя и нагнетателя в одном двигателе является обычным явлением; объединение двух систем обеспечивает высокий крутящий момент во всем диапазоне оборотов двигателя. Комбинация турбокомпрессора и нагнетателя в одной системе называется системой Twincharger.
Детали и компоненты турбокомпрессора
Турбокомпрессор состоит из компрессора и турбины, установленных на валу; компрессор всасывает окружающий воздух и выпускает его перед впускными клапанами двигателя. Турбина приводится в действие выхлопными газами, которые все еще находятся под давлением на выходе из двигателя; он приводит компрессор во вращение. Рекуперация части энергии выхлопных газов.
Инерция турбокомпрессора мала, поэтому турбокомпрессор должен работать на очень высокой скорости; сжатие газа повышает температуру газа, что значительно снижает наполнение. Для преодоления высокой температуры газа в систему впуска может быть добавлен охладитель воздуха.
Система регулирования включала ограничение давления наддува для снижения скорости вращения турбины и компрессора.
Турбокомпрессор состоит из следующих элементов:
A. Впускной воздух. B. Дымовой газ. E. Выхлоп.
Корпус компрессора – это холодная секция, в которой сжимается воздух температуры окружающей среды.
Колесо компрессора — всасывает окружающий воздух, сжимает его и выпускает перед впускными клапанами двигателя.
Стоп.
Втулка подшипника.
Центральный корпус – носитель, который включает в себя различные элементы, необходимые для правильной работы двух секций.
Втулка подшипника.
Термозащитный кожух.
Турбина – приводится в действие выхлопными газами, которые все еще находятся под давлением на выходе из двигателя, и приводит во вращение компрессор, рекуперируя часть энергии выхлопных газов.
Корпус турбины — представляет собой теплую секцию, в которую поступают выхлопные газы для привода турбины.
Колеса компрессора и турбины установлены на одном валу с подшипниками; сборка известна как Вращающийся узел (ротор) .
Схема турбонагнетателя двухтактного судового дизельного двигателя
Изображение предоставлено: ABB Group
1. Фильтр-глушитель. 2. Радиальный подшипник скольжения. 3. Упорный подшипник. 4. Радиальный подшипник скольжения. 5. Корпус выхода газа. 6. Корпус входа газа. 7. Кольцо сопла. 8. Турбинное колесо. 9. Корпус подшипника. 10. Диффузор. 11. Колесо компрессора. 12. Кожух воздуховыпускного отверстия.
Применение наддува
Разнообразные применения наддува могут охватывать уровни мощности от нескольких десятков до нескольких тысяч киловатт. Основные области применения:
Автомобили, тяжелые грузовики, оборудование для общественных работ, сельскохозяйственное оборудование.
Железнодорожная тяга.
Нефтяные вышки.
Стандартные аварийные электрические генераторы и дизельные генераторы переменного тока.
Морские силовые установки: рыболовные суда, буксиры, яхты и т. д.
Военные: танки, вездеходы, подводные лодки, надводные корабли и т.д.
Легкий самолет.
Преимущества и недостатки двигателя с наддувом
Преимущества
КПД цикла, следовательно, более высокая полезная мощность.
Двигатель с наддувом на 30–40 % мощнее атмосферного двигателя.
Более эффективное сгорание, чем в атмосферных двигателях, за счет большего количества воздуха, поступающего в цилиндр, так как этот воздух сжимается.
Меньше несгоревших остатков и загрязняющих веществ, а значит меньше дыма, так как сгорание более эффективное.
Экономия топлива (от 5 до 10%) за счет повторного использования энергии горячих выхлопных газов.
Снижение уровня шума за счет выравнивания звуковых волн выхлопа. Турбокомпрессор действует как очень эффективный глушитель выхлопных газов и, в меньшей степени, как глушитель впуска.
Увеличение «время отклика» наддувного двигателя; высокий крутящий момент на низкой скорости.
Уменьшение размера двигателя (с 15 до 20%) при равной мощности означает лучшее соотношение веса и мощности.
Недостатки
Недостатками двигателя с наддувом по сравнению с двигателем с естественным всасыванием являются: распредвал и плавность работы двигателя на малых оборотах при движении в городе. Как следствие, износ двигателя выше.
Увеличение степени сжатия ограничивается качеством топлива.
Более дорогое обслуживание и более высокая себестоимость.
Установка турбонагнетателя на любой двигатель
Как превратить любой двигатель в двигатель с наддувом?
Наддув напрямую влияет на нагрузку на единицу площади конструкции как с термической, так и с механической точек зрения. Поэтому рекомендуется учитывать характеристики и основные моменты, как описано ниже:
Первичные жидкостные системы двигателя должны обеспечивать циркуляцию при максимальном расходе.
Необходимо усилить фильтрацию воздуха, масла и, в меньшей степени, топлива.
Размер выхлопной линии должен обеспечивать максимальный расход на единицу газа.
Головка блока цилиндров, подвижные узлы (поршни, пальцы, шатуны и поршневые кольца), коленчатый вал и картер должны быть тщательно изучены на предмет их способности выдерживать более высокие нагрузки.
Вероятно, будет переработана геометрия распределительного вала, обеспечивающая так называемую диаграмму времени такта впуск-сжатие-сгорание-расширение и выпуск; клапана поднимаются в соответствии со степенью сжатия, а также будет переработана форма головок поршней.
Особое внимание следует уделить прокладке головки блока цилиндров.
Настройка устройств впрыска будет иметь первостепенное значение, поскольку она определяет мощность и крутящий момент, создаваемые количеством топлива, подаваемого в цилиндры.
Параметрами настройки будут расход и настройка насоса (статическое и динамическое опережение впрыска), а также калибровка форсунки.
Более важные модификации могут потребовать выбора поршней насоса большего диаметра и более быстрых контуров кулачка (в случае рядных насосов), чтобы закон расхода в зависимости от скорости вращения и, следовательно, от скорости наполнения топливом был наиболее адаптирован к спецификациям.
Турбокомпрессор выберет специалист, который постарается найти наилучший компромисс между воздухом и топливом во всем диапазоне скоростей, доступных двигателю.
Охлаждение двигателя: радиатор и его аэротермические характеристики, производительность насоса и состав системы будут проверены и при необходимости перенастроены.
Смазка двигателя: производительность насоса и состав контура будут переоценены.
Поскольку только моторизация не может обеспечить работоспособность транспортного средства, следует проверить сцепление, коробку передач, ведущий мост, трансмиссионные валы, подвеску и тормозную систему, не забывая при этом, что удовлетворительные испытания на выносливость являются наилучшей гарантией безопасности при таком переоборудовании.
Как повысить производительность двигателя с наддувом?
Обычно состоит из увеличения наддува за счет увеличения низкого давления воздуха на впускном клапане до высокого давления.
Таким образом, необходимо будет оптимизировать системы подачи и отвода жидкости за счет уменьшения изгибов и потерь напора и улучшения состояния поверхности.
Работа теплообменника на наддувочном воздухе будет высокорентабельной; это, вероятно, приоритет приоритетов в этой области.
Увеличение подачи ТНВД и изменение различных параметров системы впрыска топлива входит в число первоочередных действий специалистов.
Модификация аэродинамических характеристик компрессора и турбины турбокомпрессора, а также коррекция настроек турбомашины должны выполняться персоналом, хорошо знакомым с соответствующим оборудованием. Несмотря на то, что это дорого, улучшение проходимости двигателя на уровне головки блока цилиндров и распределительного вала положительно повлияет на повышение производительности в соответствии с требованиями.
Увеличение емкости масляной системы за счет добавления радиатора (или воздухо-масляного теплообменника) будет рассмотрено, если для этого не было предусмотрено никаких условий. Будут рекомендованы испытания на выносливость для проверки поведения в эксплуатации переделанного таким образом механического узла, особенно в отношении прочности узла блока цилиндров/головки цилиндров под воздействием более высоких максимальных давлений сгорания в результате наддува.
Первые двигатели GE90 дебютировали в 1995 году, подняв в воздух 777-е авиалайнеры компании British Airway. Первые три модели двигателей из серии GE90 обеспечивали тягу от 33.5 тонн (74 000 lbf) до 52 тонн (115 000 lbf). С того момента времени специалисты компании GE Aviation провели ряд улучшений конструкции двигателей и современные варианты, двигатели моделей GE90-110B1 и GE90-115B могут обеспечить тягу более 57 тонн (125 000 lbf). Эти два огромных реактивных двигателя предназначены исключительно для последних и самых больших моделей авиалайнеров Boeing 777 — 777-200LR, 777-300ER и 777-200F.
Первые три модели двигателей из серии GE90 обеспечивали тягу от 33.5 тонн (74 000 lbf) до 52 тонн (115 000 lbf). С того момента времени специалисты компании GE Aviation провели ряд улучшений конструкции двигателей и современные варианты, двигатели моделей GE90-110B1 и GE90-115B могут обеспечить тягу более 57 тонн (125 000 lbf). Эти два огромных реактивных двигателя предназначены исключительно для последних и самых больших моделей авиалайнеров Boeing 777 — 777-200LR, 777-300ER и 777-200F.
Благодаря этому портфель заказов компании General Electric на двигатели GE9X, стоимость каждого из которых равна 29 миллионам долларов, насчитывает уже 700 таких двигателей. В конструкции двигателя GE9X использовано множество деталей и узлов, изготовленных из легковесных и термоустойчивых композитных керамических материалов (ceramic matrix composites, CMC).
При их помощи были созданы некоторые детали, включая инжекторы топлива, столь сложной формы, которую невозможно получить путем традиционной механической обработки. «Сложнейшая конфигурация топливных каналов — это тщательно охраняемая нами коммерческая тайна» — рассказывает Рик Кеннеди, — «Благодаря этим каналам топливо распределяется и распыляется в камере сгорания наиболее равномерным способом». Следует отметить, что недавние испытания являются первым разом, когда двигатель GE9X был запущен в его полностью собранном виде. А разработка этого двигателя, сопровождавшаяся стендовыми испытаниями отдельных узлов, производилась в течение нескольких последних лет.
833 тонны (127 500 фунтов).
на широкофюзеляжных двигателях GE
GE90 Growth одобрен в категории тяги до 115 000 фунтов силы.
thrust
[email protected]
Так же на 5ТДФ стоял принудительный турбонаддув, который значительно повышал мощность двигателя. После завершения производства танков Т-64, от оппозитника 5ТДФ отказались в пользу более современного его аналога, а в дальнейшем оппозитные двигателя были совсем вытеснены из военной промышленности V-образными моторами.
Проблему эту пытаются душить, и вроде как уже задушили разработав гидроопоры для двигателя. Ну в общем что ни говори, а самым оптимальным количеством цилиндров в двигателе пока является шестерка,это относится и к оппозитникам,и V-образным и рядным моторам.
Притом такая же Audi A4 все того же 2002 г.в, с рядным турбодвигателем 1.8литра не уступит Форестеру на трассе, но жрет гораздо меньше, 9-12литров на 100км.
Неудобно конечно и срать вверх ногами, но ко всему можно привыкнуть, вот и к субаровским двигателям рано или поздно привыкаешь, но геморой во время сборки они доставят в любом случае.
Далее идет условный рабочий объем двигателя, а следом тип мотоцикла, как например: дорожные эндуро — это «GS», спортивные «S», нейкиды «R», туристические «RT», а также специальная серия «HP». В результате, такой набор охватывает практически все сегменты рынка. А там, куда оппозит не добрался, встречаются частные поделки, вроде каферейсеров, круизеров, и мотоциклов прочих более редких мастей.
Да, это «всего лишь» тюнинг, зато какой!
Располагая рабочим объёмом 494 см? и мощностью 8,5 л.с., R 32, весивший всего 120 кг, развивал скорость более 90 км/ч. Не в последнюю очередь благодаря своему низкому центру тяжести он при этом неизменно хорошо слушался водителя. Сочетание простоты в обслуживании и высокой надёжности быстро принесло ему добрую славу. До 1926 года было продано более трёх тысяч R 32, каждый из которых стоил 2200 имперских марок — больше, чем модели конкурентов.
И, не смотря на появление от BMW нашумевших рядников S1000RR и 6-цилиндрового Concept 6, мы со своей стороны продолжаем ожидать развития старых и добрых, видавших виды, боксеров.
Здесь половина общего количества цилиндров и их поршней лежали по обеим сторонам в конфигурации восток-запад, двигаясь в противоположных направлениях по отношению друг к другу.
Поскольку двигатель относительно короче по сравнению с рядной и V-образной конфигурацией, которая занимает больше вертикального пространства мотоцикла, в оппозитном двигателе можно разместить большее количество цилиндров.
Это способствует плавной работе двигателя, поскольку внутри двигателя не действуют ненужные силы, которые могут испортить впечатление от вождения.
BMW обычно использует карданную передачу для передачи мощности от мельницы на заднее колесо своих мотоциклов.
Знаменитый «Порше» в изобилии использует двигатели этого типа для своих современных автомобилей (Porsche 911 серия, Boxster и др.). Также известно, что Subaru использовала двигатели Boxer в своих автомобилях. Преимущества двигателей оппозитного типа привлекли больше производителей автомобилей, чем двухколесных компаний в истории автомобилестроения.
мотоцикл BMW на дороге, будь то большой GS с жесткими кузовами или нейкед R Nine T, обратите внимание на его двигатель. Он переживет всех нас.
Остальное уже история — и будущее тоже.
На помощь придет осмотр радиатора и возможная его промывка снаружи и внутри. Обычно эту операцию рекомендуют делать раз в 2-3 года.
Осмотр начинается с самого простого — с предохранителя. Благо на крышке коробки предохранителей понятными рисунками показано, за какой узел отвечает та или иная вставка.
Не будет давления — жидкость закипит значительно раньше.
Или вызвать эвакуатор, чтобы не мучиться и полностью не «убить» двигатель.
Как и ухудшившаяся аэродинамика при перевозке объемного груза на крыше. Еще один вариант — движение по тяжелому бездорожью (колея, песок).
Тогда при повышенных нагрузках двигатель закипит.
Она забивает тонкие трубки радиатора, ухудшая теплообмен. Тот же эффект вызовет негерметичность прокладки головки блока в зоне масляного канала.
Принесите свой автомобиль в комплексный автосервис Firestone для полной проверки автомобиля, чтобы мы могли диагностировать проблему и дать рекомендации по ее решению.
Конечно, есть еще водяной насос. Он расположен за крышкой ремня ГРМ и прокачивает охлаждающую жидкость через весь двигатель.
Термостат открывается и закрывается в зависимости от рабочей температуры двигателя, позволяя охлаждающей жидкости течь по всему двигателю или ограничивая ее. Если он заедает в закрытом состоянии, ваш двигатель очень быстро перегреется. Печка вашего автомобиля также будет дуть холодным воздухом.
Это особенно проблематично во время движения с частыми остановками (вождение по шоссе обычно обеспечивает достаточный поток воздуха для охлаждения радиатора без необходимости в вентиляторе).
Это может привести к протечке прокладок головки блока цилиндров, а в экстремальных ситуациях может даже треснуть блок. Техническое обслуживание системы охлаждения является важным аспектом — оно позволяет вам контролировать большую часть системы и выявлять проблемы до того, как они станут серьезными проблемами. Один из наших профессиональных механиков может осмотреть ваш автомобиль и обеспечить необходимый ремонт.
..
Как следствие, двигатель работает плавно и без лишних рывков.
Из-за горизонтального расположения подлезть к двигателю просто нереально. Зачастую приходится снимать весь узел, чтобы провести небольшие ремонтные работы.
При этом коленвал держался на 5 подшипниках;
То есть простыми словами — можно назвать горизонтальным двигателем. Поршни такого агрегата расположены — два справа и два слева. Во время работы поршни сходятся и расходятся в горизонтальной плоскости. Так как поршни разделены, каждая группа поршней имеет (два справа и два слева), два распределительных вала. То есть справа два распределительных вала – 8 клапанов и такие е же слева. Газораспределительные механизмы в оппозитном двигателе (распред. валы и клапана), находятся вертикально, в отличие от рядного классического двигателя, где они находятся горизонтально. Вот небольшая схема.
И по сей день компания Subaru комплектует свои автомобили именно горизонтально — оппозитными двигателями.
Что касается принципа работы этих моторов, то он точно такой же, как и у всех остальных ДВС: перемещение поршней, приводящих в движение коленвал, осуществляется за счет давления газов, образующихся при сгорании топливной смеси.
Они передвигаются навстречу друг другу. Оппозитные двигатели типа OPOC являются двухтактными, в них отсутствуют головки блока цилиндров и механизмы привода клапанов. Благодаря такой конструкции эти силовые агрегаты имеют небольшой вес, причем они бывают как бензиновыми, так и дизельными.
Что касается плюсов, то одним из самых существенных из них является очень низкий уровень вибраций во время работы. Этим такие моторы обязаны именно оппозитному расположению своих поршней. Дело в том, что при движении они взаимно уравновешивают друг друга, и практически полностью отсутствует тот дисбаланс сил, который приводит к возникновению вибраций.
При прохождении поворотов на больших скоростях оппозитные двигатели обеспечивают повышенную устойчивость машин. Кроме того, как уже упоминалось выше, достоинством моторов этого типа вполне можно считать и их небольшую высоту. Справедливости ради, следует заметить, что при этом они несколько шире силовых агрегатов других типов (к примеру, те же V-образных моторов).
, англ, opposite] противоположный) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, расположение цилиндров друг на против друга, то есть с противоположным расположением цилиндров. Принцип работы прост, когда один цилиндр находиться на крайней мёртвой точке, второй цилиндр находиться на противоположной мёртвой точке параллельно ему, под углом 180 градусов. Оппозитный двигатель может быть дизельный и бензиновый.
Такое усложнение привело к закрытию работы над ОРОСом, но недавно благодаря спонсорской помощи разработка возобновлена в поисках альтернативных решений.
Такое положение дел могло быть и у «боксера» если бы не Субару.
Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.
Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.
Это связано с тем, что одно и то же техническое решение, а именно горизонтальное расположение цилиндров реализовывается разными способами.
Подобная компоновка позволила конструкторам отказаться от механизма привода для клапанов, а также от самой головки блока цилиндров. Стоит отметить и такое преимущество, как работа всех поршней с одним коленвалом.
Во многом, это стало результатом многолетнего кропотливого труда инженеров, воплотивших в таких моторах достаточное количество уникальных разработок:
Первое, на что стоит обратить пристальное внимание — это точное соблюдение сроков прохождения технического обслуживания, которое должно проводиться на специализированных станциях и только квалифицированным персоналом.
В немалой степени способствует затрудненному охлаждению и отсутствие периодической мойки двигателя — скапливающаяся грязь на моторе существенно затрудняет теплоотдачу, способствуя излишнему нагреву.
stock_2_group_0_original_formated}}
ru/20200209/1564459709.html
Согласно данным из открытых источников, дальность ракеты «Фатех-110» составляет 300 километров. Ракеты нового поколения этого семейства под названием «Фатех-313» могли использоваться, по данным СМИ, во время ударов по базе США в Ираке в начале января 2020 года, ставших «местью» за гибель высокопоставленного иранского генерала Касема Сулеймани в результате американской операции.В Иране в данный момент проходят торжества в связи с годовщиной исламской революции 1979 года, которые начались 1 февраля и длятся десять дней: с момента возращения из многолетней ссылки лидера антимонархического движения имама Хомейни до формальной победы революции 11 февраля, когда военное командование объявило о нейтралитете. В последний день ожидаются масштабные шествия по всей стране.Празднования носят название «Дахе-е фаджр» («Десять дней рассвета») — в этот период Иран, как правило, представляет достижения в различных областях, в том числе военно-технические и научные. В этом году отмечается 41 год победы революции.
jpg
Ракеты нового поколения этого семейства под названием «Фатех-313» могли использоваться, по данным СМИ, во время ударов по базе США в Ираке в начале января 2020 года, ставших «местью» за гибель высокопоставленного иранского генерала Касема Сулеймани в результате американской операции.
А какова ситуация с использованием КМ в авиационном двигателестроении? Об этом рассказывает один из самых авторитетных специалистов в данной области, профессор, доктор технических наук Тельман Джамалдинович Каримбаев, начальник отдела прочности неметаллов ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (входит в состав НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).
Мы пытаемся применить для этих целей высокотемпературные КМ, в основном – керамические (ККМ). Если металлические материалы, которые сегодня применяются в турбинах, имеют удельный вес порядка 7,5–8 г/см3, то у ККМ удельный вес – 3–3,4 г/см3, то есть масса изделия снижается в два раза. А любое снижение массы – это уменьшение расхода топлива, повышение надежности. 
А ведь это не только экономия в 2,5 кг на каждой лопатке, которых в вентиляторе около 20. Поскольку это вращающиеся массы, то в результате их снижения уменьшается нагрузка на диск, на вал, снижается ударное воздействие на корпус при обрыве лопатки, турбину можно сделать менее мощной. Подсчитано, что каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению на 3,75 кг массы всего двигателя. А если двигатель легче, то снижается нагрузка на крыло и его тоже можно облегчить. 
Мы работали в основном с Запорожьем, где создавались Д-36 и Д-18Т. 
Но технология их изготовления еще была слабо разработана, материалы были недостаточно хороши. А после того как в 1971 году обанкротилась компания Rolls-Royce, потерпев неудачу с углепластиковыми лопатками вентилятора для двигателя RB211-06, наши работы в этом направлении были остановлены министерством. Все твердили: «Это бесперспективно». И даже такой выдающийся конструктор-самолетчик, как Ильюшин, говорил о композиционных материалах: «Я никогда на этой тряпке не полечу». Тогда он правильно говорил. Но технологии развиваются, и сейчас из этих «тряпок» делают лонжерон крыла, а в двигателестроении качественный скачок произошел в 1995 году, когда компания General Electric внедрила в своем двигателе 5-го поколения GE90 лопатки вентилятора из углепластика.
Сложился хорошо работающий слаженный коллектив. Мы до сих пор встречаемся друг с другом, вспоминаем те годы. Мы тогда разрабатывали рабочие лопатки вентилятора и лопатки направляющего аппарата из боралюминия. ЦИАМ провел широкие исследования свойств этого материала, результаты их до сих пор актуальны. Впервые в мировой практике использовались бесполочные широкохордные лопатки вентилятора, созданные по аэродинамическому проекту сотрудника ЦИАМ Ю.Н. Васильева. Многие даже не понимали, что это за лопатка такая, почти квадратная.
После этого наступил определенный застой, и лишь с конца 1990-х годов потихонечку ситуация начала меняться.
Другое дело, что полноценной возможности реализовать эти знания нет. ЦИАМ работает над созданием научно-технического задела (НТЗ) по деталям из КМ для новых двигателей, но существенным препятствием на этом пути является отсутствие отечественных материалов с необходимыми свойствами, например по стойкости к удару посторонними предметами. 
Мы к этому пришли буквально в 2016 году.
Третья группа – испытатели. Здесь проводится общая и специальная квалификация используемых материалов, а также работы по прочностной доводке разработанных деталей. 
Для такой модели нужны достаточно мощные вычислительные машины. Особенно если мы решаем не статику, а динамическую задачу, да еще и с ударом. 
Неоткуда взять данные для проверки. Опыта эксплуатации подобных изделий у нас нет. Гарантировать, что эта лопатка будет стоять 30 тыс. часов, без испытаний невозможно. Ну а в целом уровень наших матмоделей не только соответствует мировому, но, мне кажется, даже превосходит его, особенно в части использования двухкомпонентных моделей.
В случае с металлом достаточно общей квалификации материала: модули упругости, влияние температуры и прочее. Все это записано в паспорте на материал. Но для КМ есть данные только для простейших случаев армирования. На эти данные смотрят лишь в самом начале проектирования, определяя, годится ли этот материал в принципе для данного изделия. 
Проводим испытания и самой лопатки на усталость, то есть идет прочностная и технологическая доводка изделия. При этом отрабатываются и методы неразрушающего контроля. Проводятся испытания на разгонном стенде. Весь комплекс испытаний рабочих лопаток у нас уже отработан. 
д.
Для перехода на 5-й УТГ нам нужно просто провести больше проверочных испытаний. А вот 6-й уровень – это испытания в двигателе. Технология есть, но нужны испытания, испытания и испытания.
И в компрессоре с внешним валом лопатка как бы упирается в наружный вал и работает именно на сжатие. Нас пока останавливает лишь отсутствие магнитных опор. Обычные подшипники в таком изделии применить нельзя. Вал должен висеть на магнитных подшипниках.
Не потому, что она их любит, а потому что они экономичнее и надежнее. Наработка первых экземпляров лопаток из углепластика превысила 30 млн. часов. Планируется достижение 150 млн. летных часов. У металла 30 млн. часов – это предел.
А разработчики и специалисты автосервиса настаивают, что бы она была установлена на всех автомобилях, которым приходится передвигаться за чертой города. Некоторые водители хотят сэкономить на этой детали, не стоит описывать случаи, когда картер был пробит вдалеке от населённого пункта, где не ловит мобильный телефон или, как назло, в нём сели батарейки, и сколько пришлось помучится чтобы выйти из этой ситуации. Таких рассказов много у каждого бывалого автолюбителя. Стоит лишь перечислить негативные последствия от такой ситуации: это сорванная поездка, а значит испорченный отдых или дело, потерянное время, расходы на ремонт автомобиля и опять же время, потраченное на восстановление.
Защита поддона Вашей машины, даёт возможность уберечь двигатель и другие узлы и механизмы автомашины, которые расположены очень близко к поверхности дороги от ударов, попадания влаги и загрязнения.
Одна из характеристик, которой она должна обладать – это жёсткость, в другом случае она сможет передавать удар на картер. Оптимальную жёсткость защите придаёт стальной лист в три мм. Более толстый лист стали увеличит вес, и тогда будет усилена нагрузка на подвеску автомобиля. При изготовлении защиты нужно учесть и степень безопасности при столкновении, чтобы она не увеличивала риск повреждения. Да и бесшумность крепления защиты с металлическим подрамником имеет большое значение для комфортной езды — мало приятного передвигаться на престижной иномарке с дребезжанием или треском.
Композиционный материал способен принимать форму любой конфигурации, обладает достаточной прочностью, и вместе с тем он очень лёгкий. Такие материалы уже несколько десятков лет используется при выпуске гоночных автомобилей.
Со стратегическим использованием вставок, чтобы справиться с высокой температурой и сосредоточенными нагрузками, он разработал композитный блок двигателя, который может быть готов отправить литой металл по пути багги.
Внутри умещается съемный сердечник, который образует водяную рубашку, маслосливы и главный масляный камбуз. При сборке пресс-форма также загружается различными алюминиевыми деталями: 71 резьбовая вставка и пять седел коренных подшипников. После заливки в водяную рубашку помещают четыре цилиндра Siamesed.
Это увеличит экономию веса по сравнению с алюминиевым блоком с 18,2 фунтов до более чем двадцати фунтов.
Хольцберг получил образец французского материала, который использовал для изготовления экспериментального поршня. После 20 минут работы в двигателе Austin Mini тепло сгорания прожгло дыру в головке его первого пластикового поршня.
и 415 фунтами для современного двигателя Ford Pinto.
youtube.com/embed/asb4jLWWTbQ?rel=0″ frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen»> 
com/embed/md7_wlaneME?wmode=transparent&fs=1&hl=en&modestbranding=1&iv_load_policy=3&showsearch=0&rel=1&theme=dark» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»> 
Но компромисс заключается в том, что стержни нужно будет заменять чаще. Однако с углеродным волокном D4A отмечает, что оно превосходит сталь по прочности и алюминий по весу.
Он имеет одинаковую материальную прочность везде. Углеродное волокно не изотропно; он ортотропный, говорит D4A , что означает, что он похож на дерево. Детали из углеродного волокна не представляют собой цельный кусок, как в случае с металлами. Это большая проблема для деталей двигателя
Для создания этих композитов можно использовать множество процессов, включая мокрую укладку, вакуумную упаковку, перенос смолы, согласованную оснастку, формование со вставками и другие методы. Выбор конкретной используемой смолы также позволяет адаптировать детали к конкретным свойствам.
Волокна содержат переплетенные и сложенные листы углерода, выровненные по длине волокна, и их переплетение повышает прочность волокна. Результатом является улучшенная несущая способность, измеряемая в изгибе на единицу массы. Из-за его рубленой природы ему легче придать сложную геометрию, чем традиционному углеродному волокну. Это позволяет создавать трехмерные детали со сложными деталями, такими как переходы толщины, отверстия, сложная кривизна и т. д.
Мало того, что их производство стоит дороже, так еще и смолы не совсем готовы к прайм-тайму, насколько мы понимаем. Возможно, поэтому мы не видели серийно выпускаемых шатунов из углеродного волокна на вторичном рынке.
Этот диапазон, в котором снижается прочность, известен как «температура стеклования»».
Во время продолжительных операций висения чрезмерное тепло, излучаемое двигателем, скапливается в моторном отсеке, закрытом кожухами двигателя, без достаточного потока воздуха для охлаждения этой области. Это накопление тепла способствует преждевременному разрушению внутренней обшивки капота и может вызвать возгорание армирующего материала, расслоение слоев обшивки, разрушение сердцевины, образование пузырей и кристаллизацию смолы.
Эпоксидное верхнее покрытие действует как барьер от химического воздействия авиационных жидкостей и влаги, а вспучивающийся компонент представляет собой противопожарный барьер, предназначенный для предотвращения катастрофического разрушения конструкции в аварийной ситуации.
Покрытия керамического типа могут быть наиболее перспективными решениями с точки зрения их стоимости, веса и защитной способности.
Таким образом, Cerakote C-7700Q, недорогой материал, который можно наносить с помощью пистолета-распылителя под давлением около 30 фунтов на квадратный дюйм, в конечном итоге был выбран в качестве единственного кандидата для дальнейшего тестирования и оценки.
/эпоксидная грунтовка/вспучивающееся покрытие), только Cerakote, Cerakote как с эпоксидной грунтовкой, так и с вспучивающимся покрытием, Cerakote только с эпоксидной грунтовкой и только с эпоксидной грунтовкой и вспучивающимся покрытием.
Гипотеза о том, что площадь поверхности может быть потенциальной проблемой, влияющей на характеристики Cerakote, была дополнительно подтверждена тем фактом, что Cerakote наносился поверх защитного слоя эпоксидной грунтовки (панель 2), а также окрашивался поверх эпоксидной грунтовки и вспучивающегося грунта. краска (панель 3) прошла испытание в печи при 220°C без каких-либо видимых повреждений или расслаивания.
Более крупный объект включает в себя возможности для выхода на быстрорастущий рынок композитных компонентов для коммерческих самолетов.
Предприятия с действующими предприятиями в США (Сан-Диего, Калифорния и Балтимор, Мэриленд) и в Великобритании (Шепшед, Лестершир и Стивенидж, Хартфордшир) были интегрированы в Meggitt Polymers & Composites (MPC), подразделение Meggitt. ПЛК.
. Текущее местоположение включает 70 000 квадратных футов над двумя менее эффективными зданиями.
, и Китай.
«В начале производства процент годности композитных лопастей вентилятора составлял менее 30 процентов. Сегодня доходность CFAN превышает 97 процентов, и за последние пять лет бизнес удвоил производство лопастей вентилятора с 5000 лопастей в 2009 году до 14 000 лопастей в прошлом году».
GEnx также использовал композиты из углеродного волокна для корпуса вентилятора, чтобы уменьшить вес двигателя почти на 400 фунтов.
, Шмитц О. и Клингелс Х. (13 января 2021 г.). «Концепции авиационных двигателей после 2030 года: Часть 2 — Свободнопоршневой двигатель с композитным циклом». КАК Я. Дж. Инж. Газовые турбины Мощность . февраль 2021 г.; 143(2): 021002. https://doi.org/10.1115/1.4048993
Во второй части представлена концепция свободнопоршневого двигателя с композитным циклом. Он состоит из газовой турбины со свободнопоршневой системой. Последний представляет собой газогенератор с автономным питанием, в котором процесс внутреннего сгорания приводит в действие встроенный воздушный компрессор. Здесь несколько свободнопоршневых двигателей заменяют ядро газовой турбины высокого давления. Благодаря способности работать при гораздо более высоких температурах и давлениях общая эффективность системы может быть значительно повышена, а топливо сжигается так же, как CO 9 .0529 2 уменьшить выбросы. Подробно описана предлагаемая конструкция свободнопоршневого двигателя с составным циклом и указаны источники термодинамических преимуществ. Конкретные инженерные решения предполагают реализацию в летательном аппарате. Конструкция со свободным поршнем обеспечивает меньший вес и размер по сравнению с поршневым двигателем с коленчатым валом, поскольку не требуется механическая трансмиссия и система смазки.
Отсутствие коленчатого вала и шатунов устраняет реактивные силы, снижает механические потери и позволяет увеличить среднюю скорость поршня. Благодаря воздушной смазке возможны более высокие температуры цилиндров. Снижение тепловых потерь позволяет охлаждать цилиндр-поршень основной жидкостью. Использование последовательной камеры сгорания может повысить удобство работы и адаптировать производство NO 9.0529 x при работе на малой высоте. Обсуждение выбросов, влияющих на окружающую среду, показывает потенциал снижения воздействия авиации на климат.
, https://www.bdl.aero/wp-content/uploads/2019/07/Climate-protection-report-2018.pdf
10.1115/1.4048994
т.н. диссертация
https://ntrs.nasa.gov/citations/19920002067
П.
Мощность Рез.
Конечно с такими характеристиками коммерческая эксплуатация такого ДВС была невозможна, но это было только начало.
Однопоршневой мотор имел гигантский объем, поршень двойного действия, малоэффективный золотниковый механизм впуска/выпуска и при этом не имел цикла сжатия. Изучив двигатель Ленуара, в 1861 году немецкий инженер Николаус Отто построил его копию.
Отто был против, поэтому в 1880 году прихватив с собой Майбаха, Даймлер покинул Deutz AG.
Такая система называется кривошипно-шатунный механизм (КШМ).
В четырехтактных двс используется, как правило электрический стартер, который приводится в движение с помощью аккумуляторной батареи.
Когда поршень доходит до верхней мертвой точки (ВМТ), второй такт заканчивается.
Почти все автомобильные двигатели это четырехтактные поршневые двигатели внутреннего сгорания. Они обладают множеством характеристик – такие как крутящий момент, мощность, степень сжатия, расход топлива, выброс вредных веществ и т. д., которые во многом зависят от их конструктивных особенностей.
Основу топливной системы составляет система впрыска.
Давайте разберемся со всем более подробно:
Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.
Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.
с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.
Но, принципиально, устройство двигателя внутреннего сгорания, похоже.
Их количество, размер, время нахождения в открытом состоянии может существенно повлиять на мощность двигателя. Есть двигатели, в которых, в зависимости от нажатия на педаль газа, происходит принудительное увеличение времени нахождения впускных клапанов в открытом состоянии. Это сделано для увеличения количества всасываемого топлива, которое, после возгорания, увеличивает мощность двигателя. Автомобиль, в этом случае, может гораздо быстрее ускориться.
Затем одевается ремень, «освобождаются» шкивы, после чего ремень натягивается натяжным(и) роликами.
Основная роль шатуна состоит в передаче поршневого усилия к коленчатому валу. Конструкция шатуна предполагает наличие верхней и нижней головки, а также стержня с двутавровым сечением. В верхней головке и бобышках находится вращающийся («плавающий») поршневой палец, а нижняя головка – разборная, позволяя, тем самым, обеспечить тесное соединение с шейкой вала. Современная технология контролируемого раскалывания нижней головки позволяет обеспечить высокую точность соединения ее частей.
На сегодняшний день находят широкое применение двухмассовые маховики, имеющие вид двух, упруго соединенных между собой, дисков. Зубчатый венец маховика принимает непосредственное участие в запуске двигателя через стартер.
Современные двигатели могут иметь до 16 и более цилиндров.
При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.
Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600 градусов Цельсия. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.
В поршневом ДВС, сила давления газов, возникающая при сгорании топлива в рабочей камере, воздействует на поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре двигателя и передаёт усилие на кривошипно-шатунный механизм, который преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Но это очень упрощенный взгляд на ДВС. На самом деле, в ДВС сосредоточены сложнейшие физические явления, пониманию которых посвятили себя многие выдающиеся ученые. Чтобы ДВС работал, в его цилиндрах, сменяя друг друга, происходят такие процессы, как подача воздуха, впрыск и распыление топлива, его смешивание с воздухом, воспламенение образовавшейся смеси, распространение пламени, удаление отработавших газов. На каждый процесс отводится несколько тысячных долей секунды. Добавьте к этому процессы, которые протекают в системах ДВС: теплообмен, течение газов и жидкостей, трение и износ, химические процессы нейтрализации отработавших газов, механические и тепловые нагрузки.
Это далеко не полный перечень. И каждый из процессов должен быть организован наилучшим образом. Ведь из качества протекающих в ДВС процессов складывается качество двигателя в целом — его мощность, экономичность, шумность, токсичность, надежность, стоимость, вес и размеры.
В развитых странах деятельность четверти самодеятельного населения прямо или косвенно связана с поршневым двигателестроением. Двигателестроение, как исключительно наукоемкая область, определяет и стимулирует развитие науки и образования. Общая мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания составляет 80 — 85% мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, средствах малой механизации, ряде других областей, поршневой ДВС как источник энергии пока не имеет должной альтернативы. Мировое производство только автомобильных двигателей непрерывно увеличивается, превысив 60 миллионов единиц в год. Количество производимых в мире малоразмерных двигателей также превышает десятки миллионов в год. Даже в авиации поршневые двигатели доминируют по суммарной мощности, количеству моделей и модификаций и количеству установленных на самолеты двигателей. В мире эксплуатируется несколько сотен тысяч самолетов с поршневыми ДВС (бизнес-класса, спортивных, беспилотных и т.
д.). В США на долю поршневых двигателей приходится около 70% мощности всех двигателей, установленных на гражданских летательных аппаратах.
Стоит вопрос: нужно полностью менять принцип работы двигателя, его энергоноситель (нефтяные продукты) на что-то новое, принципиально иное (водород, электричество, энергия атома, гравитацию, инерцию и т.д.). Но, к сожалению, это дело не одного дня или даже года, нужны десятилетия…
Как же быть с теми нефтяными вышками, нефтезаводами и доходами? Никак. К сожалению, все измерятеся деньгами.
Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.
Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.
В легковых автомобилях используются поршни из алюминиевого сплава, в то время как в коммерческих транспортных средствах также могут быть стальные и чугунные поршни.
Поршни бензиновых (бензиновых) двигателей имеют тенденцию быть легче и короче по сравнению с поршнями дизельных двигателей. Геометрия поршня имеет много тонкостей из-за сложности его рабочей среды, но основными частями поршня являются:
Штифт удерживается на месте в поршне стопорным зажимом штифта (5).
В поршне отверстие для пальца или бобышка (6) содержит поршневой палец (7), который соединяет поршень с шатуном.
Второстепенные движения происходят из-за сочетания нескольких факторов: двунаправленного движения шатуна и зазора между поршнем и цилиндром. Оба вторичных движения вызывают трение о стенки цилиндра, а также шум, вибрацию (хлопки поршня).
Имея его в конструкции, он улучшает шумовые характеристики двигателя за счет стука поршня в ВМТ. Это основная проблема NVH (шум, вибрация и резкость) для инженеров-технологов, которые хотят устранить тревожные шумы везде, где это возможно. Вторая причина заключается в повышении мощности двигателя за счет снижения внутреннего трения на ТС и САР.
Это связано с тем, что поршень должен представлять собой компромисс между массой и устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам.
В зависимости от типа двигателя (дизельный или бензиновый) и типа впрыска топлива (прямой или непрямой) днище поршня может быть плоским или содержать чашу .
Более высокая частота вращения двигателя означает более высокую температуру поршня . Это происходит потому, что накопленное тепло не успевает рассеяться между двумя последовательными циклами горения. В то же время более высокая нагрузка на двигатель означает более высокую температуру поршня, потому что происходит большее сгорание воздушно-топливной смеси, которая выделяет больше тепла.
Поэтому для обеспечения эксплуатационной безопасности чаще требуется эффективное охлаждение поршня.
Эта камера постоянно герметизирована приваренной пробкой. Согласно Tenneco Powertrain, технология EnviroKool позволяет преодолеть температурные ограничения обычных открытых галерей, в которых в качестве теплоносителя используется смазочное масло.
DIAMER
0L I-4 VVT DI Turbo (LNF) (алюминий, бензиновый/бензиновый двигатель с непосредственным впрыском) с кольцами (алюминий, дизель) 
Поршни высоконагруженных дизелей и другие высоконагруженные детали двигателей и конструкций машин изготавливают преимущественно из сферолитного чугуна марки М-С70. Этот материал используется, например, для цельных поршней и юбок поршней в составных поршнях [6].
Их использование минимизирует шум поршня. NanofriKS® является дальнейшим развитием испытанного покрытия LofriKS® и дополнительно содержит наночастицы оксида титана для повышения износостойкости и долговечности покрытия 
Позволяет создавать высоконагруженные формы камеры сгорания 
Поршни преобразуют давление газа из камеры сгорания в механическую силу.
Функция материала, два основных типа поршня: поршень из алюминия и поршень из стали .
Стук поршня в течение длительного времени повреждает гильзу цилиндра и сам поршень.
При неисправности системы смазки или при недостаточном уровне масла на стенках цилиндров будет недостаточно масла, а юбка поршня будет сильно изнашиваться.
При полностью открытой дроссельной заслонке и 6000 об/мин поршень бензинового двигателя подвергается воздействию силы почти в 10 тонн каждые 0,02 секунды, поскольку повторяющиеся взрывы нагревают металл до более чем 600 градусов по Фаренгейту.
Тем не менее, конструкция и технология поршня также могут многое сказать о более широких тенденциях и проблемах, стоящих перед автомобильной промышленностью. Выдумывая максиму: как движется автомобиль, так работает и двигатель; и как движется двигатель, так движется и поршень. В поисках лучшей экономии топлива и снижения выбросов автопроизводители требуют более легких поршней с меньшим коэффициентом трения и выносливостью, чтобы выдерживать более жесткие условия эксплуатации. Именно эти три проблемы — долговечность, трение и масса — поглощают рабочие дни поставщиков поршней.
Разбрызгиватели стреляют маслом в маленькое отверстие в нижней части поршня, которое питает галерею. Однако кажущаяся простой технология непроста в производстве. Создание полого канала означает отливку поршня из двух частей и их соединение трением или лазерной сваркой.
Но это дорого и мало применимо в современных автомобилях.
Металл в вашем двигателе неравномерно расширяется при нагревании, поэтому оптимизация допусков требует опыта проектирования и точных возможностей обработки для создания небольших эксцентриситетов в деталях.
На эту площадь приходится 80 процентов веса поршня, поэтому короче обычно означает легче. Важно отметить, что более низкая компрессионная высота не только сжимает поршни. Это также позволяет использовать более короткий и легкий блок двигателя, поскольку высота платформы уменьшена.
Тем не менее, после более чем столетия автомобильного прогресса поршни с возвратно-поступательным движением продолжают производить большую часть движущей силы.
: с турбонаддувом, DOHC, рядный, три
Ford Coyote 
дюйма, 1368 см3
Chrysler LA-серии Magnum V-10 
дюймов, 3496 куб. см
Stihl MS441 Chain Saw 
дюймов, 6166 куб. см
Стержни с треснутыми крышками выходят из формы как единое целое в форме накидного ключа. Конец шатунной шейки травится, а затем защелкивается пополам с помощью пресса. Полученная неровная поверхность улучшает выравнивание; обеспечивает более надежное соединение крышки со стержнем; и позволяет использовать более тонкий и легкий шатун в сборе.
Альтернативой был трудоемкий процесс ручной укладки.
Велосипеды регулярно выбывали из гонок World GP и иногда не проходили квалификацию. В течение трех лет Honda вернулась к традиционному двухтактному гоночному двигателю.
Часть двигателя заключена в блок цилиндров, в котором используется поршневое кольцо, не оставляющее места для утечки газа.
1 Пожалуйста, поделитесь!
Ниже приведены функции поршня автомобильного двигателя:
Один из них работает со свечой зажигания, поэтому он называется «двигатель с искровым зажиганием», а другой — «двигатель с воспламенением от сжатия». Работа у них совсем другая. Что ж, работа этого двигателя была описана в другой статье.
Детали поршня изготавливаются методом ковки, а иногда и литья.
Средний пузырек для увеличения площади поверхности остается на верхней части поршня. Что ж, большая площадь поверхности означает меньшее сжатие, в то время как большее сжатие означает большее создаваемое усилие.
Эти постоянные резкие изменения температуры сгорания внезапно приводят к термическим трещинам в головке поршня.
FPICE обеспечивает более эффективную выходную мощность по сравнению с обычными поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением, поскольку он использует множество преимуществ, таких как низкие потери на трение и по своей природе переменная степень сжатия, помимо низкого уровня выбросов вредных выхлопных газов. Кроме того, если в FPICE используется водородное топливо, можно было бы сделать уровень выбросов выхлопных газов практически нулевым без ущерба для эффективности. В этом исследовании был разработан прототип FPICE, двухтактного двухцилиндрового двигателя, и между цилиндрами была встроена система линейной генерации для получения электроэнергии и запуска двигателя. Работать двигатель можно было на частоте 17 Гц. Было обнаружено, что FPICE дает разные положения поршня в верхней мертвой точке, и это неравномерное движение поршня одновременно существенно влияет как на процесс сжатия, так и на последующее сгорание в другом цилиндре двигателя. В испытательном двигателе использовались как сжатый природный газ, так и водород, и результаты показали разные характеристики сгорания в зависимости от используемого топлива.
Поскольку эффективность продувки легко ухудшается при работе двухтактных двигателей на такой низкой скорости, было обнаружено, что водородное топливо дает более высокую скорость сгорания и, как следствие, демонстрирует улучшение выходной мощности и выбросов.
Основная концепция конструкции заключается в использовании минимального преобразования энергии топлива в электрическую [2–7] или гидравлическую энергию [8–10], которая используется линейным генератором или гидроприводом соответственно. Обычно используется двухтактный двигатель, потому что он требует рабочего хода один раз на каждый такт.
Хотя большая часть потерь на трение приходится на узел поршня, другие части, составляющие около 20 процентов трения, по-прежнему ответственны за коленчатый вал при 1500 об/мин, что в FPE считается примерно 25 Гц [11].
[2] указал, что при одинаковом ходе поршня и частоте поршня есть некоторые различия между движениями поршня в FPE и в двигателе с коленчатым валом. Как показано на рисунке 2, свободный поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ) меньше времени, чем поршень, приводимый в движение коленчатым валом. Это более короткое время пребывания в ВМТ для свободного поршня может быть привлекательным с точки зрения потерь теплопередачи и образования NO x , поскольку желательно более короткое время при более высокой температуре [2].
Низкий уровень выбросов и эффективное горение требуют контролируемого движения поршня.
Когда левый цилиндр находится в процессе расширения, как показано на рис. 3, уравнение движения поршня имеет вид
Из результатов расчета, показанных на рисунке 4, целевая частота 30 Гц была достигнута при массе двигателя 2,3 кг.
5 to −18.5 
8 a /100.5 b 
Рабочая частота меняется каждый цикл из-за изменения хода поршня. Произошло частичное прогорание в цилиндре 1, что привело к снижению частоты последующего такта с 13 до 8. Кроме того, пропуск зажигания в цилиндре 2 в конечном итоге привел к остановке двигателя.
С этой целью была предложена модифицированная система генерации FPE, как показано на рисунке 12. Чтобы улучшить процесс газообмена, новый двигатель был разработан так, чтобы использовать вакансию генератора в качестве нагнетателя для подачи свежего заряда в цилиндр. Нижний впускной канал и верхний выпускной клапан образуют прямоточную продувку. Система управления зажиганием также отрегулирована так, чтобы иметь временную задержку от фиксированного положения поршня, чтобы избежать случая, когда ход поршня резко укорачивается, что приводит к остановке двигателя с нестабильностью сгорания.
этого приложения:
Преимущества двигателя Junkers с оппозитными поршнями по сравнению с традиционными двухтактными и четырехтактными двигателями включают улучшенную продувку, меньшее количество деталей и повышенную надежность, высокий тепловой КПД и высокую удельную мощность. В 1936, авиационные двигатели Junkers Jumo, самые успешные дизельные двигатели на тот момент, смогли достичь удельной мощности и топливной экономичности, с которыми не мог сравниться ни один дизельный двигатель с тех пор. Согласно C. F. Taylor ( The Internal — Engine Combustion in Theory and Practice: Volume II, исправленное издание ; MIT Press, Cambridge, Mass., 1985): мощность дизельных двигателей в реальной эксплуатации (том I, рис. 13-11)».
Каждый поршень соединен с коленчатым валом штоком, который проходит изнутри поршня. Как следствие, шатуны массивны, чтобы выдерживать высокие сжимающие усилия между поршнями и коленчатыми валами. Эти сжимающие усилия в сочетании с колебательным движением поршневых пальцев и нагревом поршней вызывают преждевременный выход из строя поршневых пальцев, соединяющих штоки с поршнями. Сила сжатия, действующая на каждый поршень со стороны его шатуна под углом к оси поршня, создает радиально направленную силу (боковую силу) между поршнем и отверстием цилиндра. Эта боковая сила увеличивает трение между поршнем и цилиндром, повышая температуру поршня и тем самым ограничивая среднее эффективное тормозное давление (BMEP), достигаемое двигателем. Один коленчатый вал соединен только с поршнями со стороны выпуска, а другой только с поршнями со стороны впуска. В двигателе Jumo на поршни со стороны выпуска приходится до 70% крутящего момента, а на коленчатый вал со стороны выпуска приходится большая нагрузка по крутящему моменту.
Читая, я предоставляю пищу для размышления своему уму, то есть заставляю его трудиться. Отчасти этим же обусловлено и лежание мужчин на диване с пультом от телевизора: обогащают свой интеллект. Когда их тело лежит, то, как правило, и душа у них не лежит к занятиям, требующим вертикального положения и сугубо мужских навыков.
И разве ее можно назвать лентяйкой?
Вскоре Миллзу это наскучило, и он придумал одноразовые подгузники, за что
Генератор задач. Часть 1 / Хабр
При этом нужно сделать так, чтобы емкости были объёмов разной четности.
На том и держится весь алгоритм.
Вроде головоломка одноразовая, но есть небольшая уловка: на одной позиции колеса стоит несколько вариантов колесиков, что увеличивает вариативность решения головоломки.
Когда мы знаем причину, намного легче преодолеть лень.
Медленное и неуклонное продвижение избавляет от страха перед проектом, делая его меньше.
Практика внимательности может быть лучшим инструментом для преодоления лени.
На сеансе терапии у Штрауса у Чарли возникает галлюцинация, в которой он, кажется, летит в центр своего собственного бессознательного, представленного красным пульсирующим цветком, а затем представляет, как его бьют о стены пещеры. Когда Берт проверяет Чарли на его способность решать лабиринты в лаборатории, Чарли испытывает трудности и расстраивается. Затем Чарли озадачен тестом Роршаха. Он говорит Берту, что больше не будет приходить в лабораторию.
Она держит его, и на этот раз он не чувствует прежней внутренней паники. Они впервые занимаются любовью, и это трансцендентный духовный опыт, в отличие от чисто физического секса Чарли с Фэй. Несмотря на их счастье, Чарли не может вынести мысли о том, что Алиса станет свидетельницей его спуска. Он говорит Алисе, что, вероятно, скоро попросит ее уйти, и берет с нее обещание, что, когда она уйдет, она никогда не вернется.
Он просит Алису уйти, и она, опустошенная, уходит.
Борьба Чарли за сохранение своего интеллекта увеличивает это напряжение, поскольку мы задаемся вопросом, сможет ли он предотвратить свое падение, пытаясь научиться и заменить знания, которые он теряет. Мы сохраняем надежду, что Чарли сможет поддерживать средний уровень интеллекта. Киз разбивает эту надежду почти сразу же, поскольку плохая пунктуация в следующей записи демонстрирует худший интеллектуальный промах Чарли. Вскоре мы читаем прозу первоначального рассказчика отчетов, умственно отсталого Чарли. Резкое различие двух стилей письма усиливает представление о том, что есть два Чарли и что оригинал вернулся, чтобы остаться. Этот старый, медлительный Чарли сохранил в памяти частичку гениального Чарли. Образ Чарли, видящего свое старое «я» через метафорическое окно, перевернут: старый Чарли теперь смотрит на гения Чарли, точно так же, как гений Чарли ранее смотрел на старого Чарли, вглядывающегося в него.
Преодолев ассоциацию секса со стыдом, Чарли, наконец, может видеть в Элис эмоционально равную. Больше не боясь женственности Алисы или ее сексуальных импульсов, и больше не чувствуя взгляда другого Чарли, он может воплотить в жизнь романтику, которая, как он чувствует, всегда существовала. Когда Чарли говорит, что любовь, которую он и Алиса испытывают, «больше, чем большинство людей находят за всю жизнь», мы знаем, что он достиг своей самой высокой цели — эмоционального удовлетворения.
Удельный импульс (отношение создаваемой тяги к массе используемого топлива) таких химических двигателей зависит от компонентов топлива, давления и температуры в камере сгорания, а также от молекулярной массы газообразной смеси, выбрасываемой через сопло двигателя.
Их эффективность в 1.5 раза ниже, чем у двигателей на водородном топливе, но и импульса в 3000 м/с и мощности вполне достаточно, для того, чтобы было экономически выгодно выводить тонны полезной нагрузки на околоземные орбиты.
Потребуется создать на орбите межпланетный комплекс массой до 500 тонн. Полет на межпланетном корабле с химическими ракетными двигателями потребует от 8 месяцев до 1 года времени только в одну сторону, потому что придется делать гравитационные маневры, используя для дополнительного разгона корабля силу притяжения планет, и колоссального запаса топлива.
Но это в теории.
В. Курчатовым и М. В. Келдышем. Изначально планировалось использовать такие двигатели для крылатых ракет, а затем ставить и на баллистические ракеты. Разработкой занялись ведущие оборонные КБ Советского Союза, а также научно-исследовательские институты НИИТП, ЦИАМ, ИАЭ, ВНИИНМ.
В 60-х — 70-х годах Советский Союз и США старались не уступать друг другу.
М. В. Келдыша, НИКИЭТ им. Н. А. Доллежаля, «НИИ НПО «Луч», «Курчатовский институт», ИРМ, ФЭИ, НИИАР и НПО Машиностроения.
Плюсом будет являться не только многоразовое использование элементов транспортной системы (чего пытается добиться Илон Маск в своих космических проектах SpaceX), но и возможность доставки в три раза большей массы грузов, чем на ракетах с химическими реактивными двигателями сопоставимой мощности за счет уменьшения стартовой массы транспортной системы. Особая конструкция установки делает ее безопасной для людей и окружающей среды на Земле.
Такой уникальный шанс выпадает той или иной стране лишь один раз в несколько столетий.
Насколько я помню, были представлены проекты ОКБ Сергея Павловича Королева, лаборатории двигателей АН СССР, которой в то время руководил, кажется, Доменик Доменикович Севрук, и проект ОКБ «Южное» Михаила Кузьмича Янгеля. Проекты Янгеля и Севрука основывались на машинном преобразовании ядерной энергии в электрическую. По массогабаритным характеристикам лидировал проект ОКБ Королева, поскольку он ориентировался на термоэмиссионное преобразование энергии. Аппарат, который должен был доставить на поверхность Марса двух космонавтов, по характеристикам был близок к американскому луннику. Во всех проектах предлагалось использовать электро-ядерные двигатели, поскольку применение химических двигателей было сопряжено с необходимостью создания на опорной орбите вблизи Земли сборки массой около 2000 тонн, что требовало примерно два года работы при использовании носителей класса Н-1 и двух стартов с периодом пуска раз в месяц. Все это приводило к совершенно немыслимым затратам и очень низкой надежности всего предприятия.
По-хорошему, надо было делать активную зону из металлического урана. В этом случае была полная гарантия надежной аэродинамической ликвидации объекта в верхних слоях атмосферы. Однако, поскольку Минсредмаш имел большой опыт работы именно с двуокисью урана, то и в космосе применили тот же материал. Я был экспертом по бортовой ядерной энергетической установке со стороны ракетного министерства при первом пуске спутника-разведчика с установкой БЭС-5. В своем заключении я, естественно, отметил это обстоятельство. Со стороны Минсредмаша с экспертами работали зам. министра Игорь Дмитриевич Морохов и нач. главка Юрий Иванович Данилов. Было организовано сильнейшее давление на экспертов с целью снять это замечание, поскольку оно практически зачеркивало всю разработку. Большинство экспертов поддалось давлению. Я свое замечание оставил. После того, как было потеряно управление одного из спутников с ЯЭУ (1978 г.) и стало ясно, что он упадет неконтролируемым образом в неконтролируемом месте, в дело вмешалось КГБ.
Многие пережили массу неприятных минут. Меня отпустили сразу. Напряжение было снято только тогда, когда спутник упал на севере Канады в районе Медвежьих озер, в совершенно безлюдном месте. К тому же он затонул в болоте. Американцы надавили на Канаду с целью сглаживания ее реакции, поскольку были сами заинтересованы в разработке подобных установок и, насколько я помню, они сами незадолго до этого потеряли спутник с изотопным нагревательным элементом над Африкой. После падения второго спутника у берегов Австралии, запуски с энергоустановкой БЭС-5 были заморожены. В последствии ЯЭУ использовались на разведывательных космических аппаратах серии «Космос». Американский опыт работы в космосе с ЯЭУ существенно меньше нашего. Поэтому практика работы в космосе с ЯЭУ по факту является весьма незначительной. Причина этого, на мой взгляд, связана с риском падения ЯЭУ на Землю в случае аварии с ракетой-носителем или с орбитальным объектом, оснащенным ЯЭУ.
Безусловным лидером этих работ был Алексей Иванович Морозов, сотрудник Курчатовского института. Им была предложена и доведена до практического применения так называемая схема стационарного плазменного двигателя (СПД), раскупаемого сегодня за бесценок нарасхват всеми космическими державами.
Им была предложена схема ядерного двигателя большой тяги со скоростью истечения рабочего тела, близкой к электрическим двигателям — так называемая схема с плазменным тепловыделяющим элементом («схема «В»). Надо отметить, что зависимость массы полезной нагрузки от скорости истечения рабочего тела определяется экспоненциальной функцией. Поэтому в случае создания такого двигателя полет на Марс был бы не намного сложнее перелета, например, на Американский континент. Без всяких ракетных ступеней, просто по самолетной схеме — взлетел, слетал, прилетел. Это явилось бы, безусловно, серьезным основанием для постановки вопроса об экспансии человечества за пределы земной атмосферы.
Я занимался исключительно своим делом. Мне представлялось крайне важным создать универсальные средства преодоления разворачивающейся тогда в США системы противоракетной обороны. В то время я не понимал всей важности работ, которые пытался реализовать Виталий Михайлович. Я не понимал грандиозной созидательной силы отрицательного результата, полученного им. Фактически он показал, что широкая экспансия человечества за пределы Земли невозможна. Это чисто советский результат. Развитие человечества не может быть продолжено по старым схемам беспредельной пространственной экспансии. Получение этого результата — фундаментальный вклад Советского Союза, России в развитие человеческой цивилизации. Это, в конце концов, будет понято.
спутниковые лазеры, способные ослеплять датчики на борту космического корабля противника.
Единица, ЭБ. Эти элементы макета прошли функциональные испытания, сообщает КБ «Арсенал». Компания также опубликовала новые фотографии элементов космического корабля во время сборки и испытаний.
Обсуждалась и доставка ядерных энергоустановок на марсианскую надводную базу.
Представленный автомобиль TEM, по-видимому, имел три основных и три дополнительных радиатора. Последние меньшие панели, вероятно, обслуживают традиционные потребности систем обслуживания на борту космического корабля, в то время как более крупные развертываемые и стационарные радиаторы, вероятно, предназначены исключительно для отвода тепла реактора. Анимация показала очень сложный трехэтапный процесс развертывания основного излучателя на борту модуля ТЕМ.
Чтобы еще больше увеличить безопасную зону, реактор прикреплен к четырехсекционной телескопической стреле из легкого композитного материала. Стрела разворачивается на полную длину после отделения корабля от ракеты-носителя на орбите.
Фото самого реактора не было, однако он был показан на сопроводительной анимации, датированной 2020 годом. Оказалось, что даже без полезной нагрузки российский ТЭМ будет 20- или 30-тонным аппаратом, для которого может потребоваться либо Ангара- Тяжелые ракеты 5М или Ангара-5В для выхода на начальную орбиту с космодрома Восточный. На одном изображении, созданном ГКНПЦ Хруничева примерно в 2016 году, изображена ракета «Ангара-5В» с разгонным блоком «Бриз» с ракетой ТЭМ.
По словам Рогозина, во время успешных испытаний опытной установки 13 мая температура рабочего тела на входе в турбину достигла 1200 кельвинов, а скорость вращения турбины достигла 34 тысяч оборотов в минуту. По словам Рогозина, последующие испытания направлены на раскрутку турбины до целевой скорости 60 000 оборотов в минуту или 1000 оборотов в секунду.
» src=»https://www.youtube.com/embed/U1g2aSj9ZTc?autoplay=0&start=0&rel=0″> 
В первый день работы выставки демонстрационный образец осмотрели президент РФ Владимир Путин и его турецкий коллега Реджеп Тайип Эрдоган.
С.А. Чаплыгина создаётся летающая лаборатория на базе самолёта Як-40.
На исследования и разработку ГСУ направлены усилия практически всех ведущих авиационных научных и промышленных центров мира. В перспективе ГСУ позволят существенно сократить удельный расход топлива и вредные выбросы», — говорится в материалах ЦИАМ.
Дальность полёта зависит от ёмкости аккумуляторов и относительно невелика — не более 1 тыс. км.
Летающая лаборатория отлетала отлично, сообщили «РГ» разработчики самолета.
Взлетаешь на электромоторе, там, где можно, запускаешь газотурбинный двигатель, на разрешенной высоте подзаряжаешь аккумулятор, продолжаешь полет опять на электричестве и садишься на винтах.
Однако это уже перспектива 2035 года и дальше.
Наработанный опыт мы уже применяем в других проектах, в том числе с использованием водорода в качестве топлива, — заявил генеральный директор ЦИАМ Михаил Гордин.
Все оказалось в допустимых пределах, — говорит генеральный директор СибНИА, заслуженный летчик-испытатель РФ Владимир Барсук.
Alice — первый в мире полностью электрический пригородный самолет (9 мест плюс 2 члена экипажа) — продукт «чистого листа», построенный с нуля вокруг электрического двигателя.
Мы гордимся тем, что являемся поставщиком универсального водородного двигателя для DHC8-Q300, который в настоящее время переоборудуется в крупнейший в мире водородно-электрический самолет.
Наша история началась на Золотом побережье Австралии в 2005 году, когда бережливый стартап сосредоточился на двигателях с постоянными магнитами и сверхпроводящих технологиях, разработав новаторскую электрическую двигательную установку. В 2017 году мы подошли к переломному моменту. Как технологическое открытие может быть преобразовано в продукт, который окажет масштабное влияние на клиентов, устойчиво и доступно объединяя сообщества? Это был поворотный момент, когда мы переименовали компанию в magniX, и наша миссия превратилась в руководство разработкой двигателей для эпохи электрической авиации.
Британское правительство попросило Уатта поделиться технологиями британских реактивных двигателей с Соединенными Штатами. США попросили Уатта показать General Electric, как применять технологию, которая легла в основу первого реактивного двигателя GE.
Clermont Group является материнской компанией magniX.
Если понизить плотность какого-нибудь участка звездного пространства, уменьшив количество вещества, которое в ней содержится, то вся Вселенная обязательно придет в движение, стараясь выровнять среднюю плотность до уровня остальной. В разреженную полость устремятся массы, выравнивая плотность системы.
И все же надо понимать, что такой механизм должен полностью находится в изоляции от внешней энергии. И еще. Всякая вечная работа любой конструкции осуществляется при направлении этой работы в одну сторону.
Каких, рассмотрим и проанализируем ниже.
Но при исследовании условий, определяющих круговое движение тел, греки пришли к выводам, теоретически исключающим всякую возможность существования на Земле искусственно созданного вечного движения. Например, Аристотель утверждал, что движение тел ускоряется по направлению к ее центру. О телах с действительно круговым движением он пишет: «Они не могут быть ни тяжелыми, ни легкими, так как не способны приближаться к центру или удаляться от него естественным или вынужденным образом». Такому условию удовлетворяют только небесные тела.
Своего апогея идея вечного двигателя достигает в средние века в Европе, в период интенсивного строительства храмов, кафедральных соборов и княжеских дворцов, и тогда уже создателей, конечно, интересует практическое применение машины..jpg)
№3).
Так будет продолжаться только до тех пор, пока рычаг не примет горизонтальное положение. Когда момент сил достигнет максимального значения, рычаг снова начнет действовать на груз, нормальная сила поменяет свой знак относительно рычага. Тангенциальная сила начнёт уменьшаться, до момента, когда рычаг не окажется в положении вертикально вниз (нижняя мёртвая точка (НМТ)).
Однако известно, что цепь будет покоиться. Этот тип двигателей интересен в первую очередь тем, что из невозможности его вечного движения инженер, механик и математик Симон Стевин (1548-1620) доказал закон равновесия тела на наклонной плоскости. Одна цепь тяжелее другой во столько же раз, во сколько раз большая грань (АВ на Рис.№5) призмы длиннее короткой (ВС на Рис.№5). Отсюда следует, что два связанных груза уравновешивают друг друга на наклонных плоскостях, если их массы пропорциональны длинам этих плоскостей.
№8). Автор предполагал, что вес воды в более широкой части сосуда будет превосходить вес жидкости, находящейся в трубке, в более узкой части. Таким образом, должна была происходить циркуляция жидкости за счет разности давлений. На самом деле в данном случае работает основной закон гидростатики: давление, оказываемое на жидкость, передается без изменения по всем направлениям. Поверхность жидкости в тонкой трубке установится на том же уровне, что и в сосуде, как в любых сообщающихся сосудах.
Для воды эта высота при нормальном барометрическом давлении составляет примерно 10 м. — этот факт не учитывался и приводил к неверным выводам о вечном движении такого двигателя.
Если же, наоборот, сила притяжения будет недостаточна, то шарик не притянется вовсе.
Принцип невозможности вечного двигателя был положен Майером и Гельмгольцем в основу анализа различных превращений энергии. Макс Планк в работе «Принцип сохранения энергии» сделал специальный акцент на эквивалентности (а не причинно-следственной связи) принципа невозможности вечного двигателя и принципа сохранения энергии.
Таким образом, должен образоваться избыток работы. Другой вариант этого двигателя подразумевает упорядочение хаотического теплового движения молекул, в результате чего возникает направленное движение вещества, сопровождаемое понижением его термодинамической температуры. Широко известных проектов таких двигателей изобретено не так много, как, например, двигателей первого рода, и информация о них не достаточна для описания. Подавляющее большинство идей таких машин являются абсурдными и противоречивыми, либо относятся к классу мнимых вечных двигателей (по сути, не являются вечными), обладают низким КПД.
Оно создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.
И их ожидания оправдались: вскоре служанка Бесслера раскрыла тайну:
В бесплодных поисках вечного движения родились основы инженерной науки и подтвердились законы, отрицающие его существование.
Рукописи принадлежат индийскому математику Бхаскаре. В них в стихотворной форме описывается некое колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно. Примерно на том же принципе было сделано еще несколько попыток создать вечный двигатель. Как обычно, безуспешно.
Но и тут коварные законы физики помешали планам изобретателя. Несмотря на то, что четыре шара в два раза тяжелее, чем два, они катятся по более пологой поверхности, следовательно, сила тяжести, действующая на шары справа, уравновешивается силой тяжести, действующей на шары слева, и система остается в равновесии.
Перед вами десять исторических и крайне занимательных попыток создать что-то, похожее на вечный двигатель.
Строил телеграфные станции, исследовал тепло окружающей среды и продвинутые технологии топливных элементов. Однако современные ученые до сих пор не пришли к единым выводам о принципах работы его странной батареи.
Для некоторых изобретателей это означало, что сражаться за признание своей работы законной наукой теперь будет немного сложнее.
В 1660 году появились первые гравюры по дереву с изображением такой идеи (появление которой приписывают 1618 году).
Совершенно понятно, почему она должна работать: колесо, пребывающее в состоянии дисбаланса, пытается привести себя в покой и, в теории, будет продолжать движение. Некоторые дизайнеры так сильно верили в возможность создания такого колеса, что даже спроектировали тормоза на случай, если процесс выйдет из-под контроля.
Документ на шесть страниц пояснял, как часы были созданы на основе «механических и философских принципов».
Было показано немного, но достаточно, чтобы понять, что секта почти боготворит эту сакральную машину.
Даже в те времена идея вечного двигателя встречалась с некоторым цинизмом. Столетиями раньше сам Леонардо да Винчи насмехался над идеей такой машины.
Двигательной установкой была «круговая фольга свободной энергии», которая обеспечивала бесконечную поставку энергии, необходимой для доставки аппарата в космос.
Исполнившись свечения красочных ионов, его антигравитационная машина поднялась в воздух и полетела над Тихим океаном. Чтобы избежать повторения этого трагического события, Хамел строит свою следующую машину из материалов потяжелее, вроде гранита.
е. в более узкой его части. Это означало, что жидкость своей тяжестью должна была бы выдавливать саму себя из сосуда в трубку, по которой ей вновь приходилось бы возвращаться в сосуд, — тем самым достигалась требуемая непрерывная циркуляция воды в сосуде.
).
Если же продолжить разговор о Папине, то непонятно и другое. Мало того, что он не учитывает уже известные законы гидравлики. Ведь в это время он был на должности «временного куратора опытов» при Лондонском королевском обществе. Папин мог при своих экспериментальных навыках легко проверить предложенную им идею вечного двигателя (так же, как он проверял другие свои предложения). Такой эксперимент легко поставить за полчаса, даже не располагая возможностями «куратора опытов». Он этого не сделал и почему-то отправил статью в журнал, ничего не проверив. Парадокс: выдающийся ученый-экспериментатор и теоретик публикует проект, противоречащий уже утвердившейся теории и не проверенный экспериментально!
Действительно, поднять жидкость на определенную высоту таким путем можно, но те же силы поверхностного натяжения, которые обусловили подъем, не дадут жидкости стекать с фитиля (или капилляра) в верхний сосуд.
Многие засмеются, а многие и нет. Лично я сторонник того что вечный двигатель не только дело будущего, а что он уже давно изобретен и опробован, притом способов его реализации имеется большое множество.
5 см
Переменное электричество ему удалось отстоять иначе бы мы все ещё пользовались постоянным, а оно как известно без специальных усилителей не передается на большие расстояния.
Для запуска такого вечного двигателя электроэнергия потребуется только вначале – собственно для самого процесса запуска мотора, потом отсоединяете от него все источники и получаете от 120-400% КПД электроэнергии.
Ставского, 4, г. Пенза, Россия, 440600
Плотнее мы являемся и все другие тела во вселенной из на наличия в нас электрической составляющей. Эфир же пытается сжать нас (заполнить собой), но благодаря электричеству ему это не удается. (возможно из-за этого и существует и так называемая, но не изученная сила притяжения)
И таким способом в один день человечество преобразится и перейдет сразу же в новую эпоху развития либо самоуничтожения. Вот как-то так.
be/4fb5kSXzrXY
Это устройства механического характера, принцип действия которых основывается на использовании некоторых физических явлений, например, на действии силы тяжести, законе Архимеда, капиллярных явлениях в жидкостях.
Проблема заключалась в том, можно ли считать вечным двигателем только ту машину, которая, будучи собрана полностью, немедленно начнет работать сама по тебе, или допустимо сообщить устройству начальный двигательный импульс. Спор велся и о том, относится ли к основным признакам вечного двигателя условие, чтобы он, будучи приведен в движение, одновременно совершал некоторую полезную работу.
О телах с действительно круговым движением он пишет: «Они не могут быть ни тяжелыми, ни легкими, так как не способны приближаться к центру или удаляться от него естественным или вынужденным образом». Такому условию удовлетворяют только небесные тела.
№1) с прикрепленными наискось по внутренней стороне окружности длинными узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью. Бхаскара обосновывает вращение колеса следующим образом: «Наполненное так жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе».
№5). Отсюда следует, что два связанных груза уравновешивают друг друга на наклонных плоскостях, если их массы пропорциональны длинам этих плоскостей.
Оказавшаяся в нижнем ярусе жидкость снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким образом, струя, стекающая по желобу на колесо, не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении (Рис. №7).
На самом деле в данном случае работает основной закон гидростатики: давление, оказываемое на жидкость, передается без изменения по всем направлениям. Поверхность жидкости в тонкой трубке установится на том же уровне, что и в сосуде, как в любых сообщающихся сосудах.
Один из таких проектов выглядит следующим образом: высокий сосуд (20 м), наполненный водой, имеет расположенные на одной грани в разных ее концах шкивы, через которые перекинут прочный бесконечный канат с четырнадцатью закрепленными полыми ящиками кубической формы. Ящики одинаковы, равноудалены, водонепроницаемы и имеют стороны в 1 м (Рис. №9).
Конечно, колесо вращаться не будет, потому что сила будет направлена не вверх (как предполагалось изобретателем), а к центру колеса.
). Закон сохранения энергии формулируется в следующем виде: в изолированной системе энергия может переходить из одной формы в другую, но общее количество ее остается постоянным.
е. Q = ΔU + A. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.
В реальном тепловом двигателе процесс превращения теплоты в работу сопряжен с передачей определенного количества теплоты внешней среде. В результате тепловой резервуар двигателя охлаждается, а более холодная внешняя среда нагревается, что находится в согласии со вторым началом термодинамики.
Верхняя часть конструкции перевешивает, наклоняется, пар перемещается в верхний шарик. Давление выравнивается, жидкость возвращается в нижний объем, который перевешивает и возвращает «птичку» в первоначальное положение.
Двигатель представляет собой большое колесо, вращающееся и поднимающее при этом тяжелый груз на значительную высоту (Рис. №13).
За всю историю вечного двигателя было изобретено более 600 проектов, причем большинство из них пришлось на время, когда стали известны законы термодинамики и сохранения энергии.
), появлялись первые изобретения — компас, бумага, порох, часы, очки, зеркала, множество изобретений для судоходства. В Древней Греции, где уровень развития науки был высоким и гениальных изобретателей тоже хватало, не было даже намека на подобные устройства. Герон изобрел паровую турбину (прообраз двигателя, шар приводился в движение силой пара), но не сохранились какие-то сведения о ее использования в целях облегчения труда рабов.
Но этого мнения придерживался очень узкий круг особо талантливых ученых. Но позднее этого мнения стала придерживаться и официальная наука. В 1775 году Парижская академия наук перестала серьезно рассматривать любые проекты ppm (Perpetuum mobile). Этим оканчивается первый «механический» период развития «вечного двигателя», нарушители первого закона термодинамики.
Они прорабатывают другие варианты, например о превращении одного вида энергии в другой. Однако это не позволяет сделать второй закон термодинамики, ограничивающий переход одной формы энергии в другую, но этот закон не все хотят признавать. Например в 1972 году во Франции некий Ж. Леланде преспокойно запатентовал один такой «двигатель, использующий силу тяжести» Но если раньше мечты и проекты о ppm очень способствовали развитию науки, то сейчас подобные разработки ничего дать не могут.
Этого можно достигнуть посредством нечетного числа молоточков или ртути следующим образом».
На подвижном магните, установленном на стержне, написано «северный полюс», на магнитном кольце — «южный полюс». Скорее всего автор полагал, что магнит на стержне будет по очереди притягиваться к зубчикам магнитов, и тем самым беспрерывное движение по окружности. Хотя реальное существование такого двигателя сомнительно, но сама идея использовать магнит очень интересная, ведь даже современный электродвигатель работает на магнитном взаимодействии статора и ротора. Вообще было 3 рода «вечных двигателей» — механические, магнитные и гидравлические. Также механические ppm можно разделить на два вида — использующие грузы из твердого материала, и те, в которых грузом служили жидкости.
Еще была безумная идея заставить колесо катиться, изготовив его в виде барабана, в который были бы залиты 2 жидкости разной плотности. Вот уже на этом этапе все больше ученых склонялось к невозможности движения такого аппарата — он достигнет равновесия и не будет вращаться. Известный физик того времени Джованни Борелли доказал неработоспособность подобного устройства. В 1660 году немец Иоганн Бехер работал десятилетие над проектом двигателя, в котором движение грузов приводило бы в движение шестерни и часовой механизм, для обещанных часов даже начали строить башню, однако, конечно, он потерпел неудачу и публично в этом признался.
Итальянское качество и качественная сборка оправдывает себя. И никаких утопий, все реально, достаточно только обратиться к нашим менеджерам.
Симон Стевин был первым, кто на основе этого принципа вывел закон равновесия сил на наклонной плоскости, что привело его в конце концов к открытию закона сложения сил по правилу треугольника (сложение векторов).
Концепция механизма отдаленно напоминала хронометр и не нуждалась в заводке, при этом показывая действующую фазу луны и точную дату.
Гравюра на дереве. 1660
Он не желал подробно рассказывать о принципах работы своего колеса, при этом повторяя, что каждый умный и сообразительный человек сможет создать такое же устройство, и принцип работы его механизма основан на простом дисбалансе.
Кроме того, ученый заявил, что при создании устройства использовал мистику.
Выйдя из тюрьмы в 1950 году, Бауманн начал проповедовать здоровый образ жизни вместе с догмами общества. Для создания экологически чистой зоны приспешники религии Meternitha используют вечный двигатель Бауманна, который, по их словам, поглощал электрическую энергию природы.
Деятели науки всего мира ломают голову над загадкой этого механизма, но даже сейчас они не достигли консенсуса.
Но каждый из этих механизмов оказывался очередным провальным мошенническим устройством, на котором хотели только поживиться. В связи с подобным всплеском, с 1911 года получить патент на вечный двигатель и неиссякаемую энергию стало практически невозможно.
Но, к сожалению, на данном этапе развития, научные деятели утверждают, что источника вечной энергии не может существовать.
Бесслеру
Даже была шуточное высказывание, по панамскому каналу
А. со своеобразным принципом работы. В интернете желающие могут познакомиться с его спорным «изобретением». 
Известно, что тело, поднятое над поверхностью Земли, обладает потенциальной энергией. Так же можно сказать и о поплавке, плавающем на поверхности водоёма. Потому что изменится потенциальная энергия поплавка, если высохнет водоём. Так же, как падающее тело на Землю, так и падающий на дно поплавок – могут выполнить полезную работу. Классическим примером в первом случае могут быть часы-ходики с подвешенной на цепочке гирькой. Второй подобный случай можем наблюдать при шлюзовании судов. Заметьте, что одинаково шлюзуются как гружёные баржи, так и прогулочные кораблики. Отсюда важно, что можно использовать плавающий груз любого веса, главное, что бы он плавал и между верхним и нижним уровнями воды. Логичный дальнейший вывод: если в емкость, где находится плавающий груз, наливать воду, то будет подниматься уровень воды в ёмкости и, как следствие, груз будет всплывать под действием Архимедовой силы. Если же открыть сливное отверстие ёмкости, то с утечкой воды плавающий груз будет опускаться под действием силы тяжести.
Колебания воды в ёмкости будут менять потенциальную энергию плавающего груза, которая может выполнять полезную работу. В жизни для наполнения ёмкости водой с одноразовыми затратами можно использовать горные реки, артезианские источники, канализационные сбросы с многоэтажных домов, ведь поплавок будет так же плавать и в не питьевой воде. 
Между собой поплавки связаны цепью 12, которая способствует вращению вала отбора мощности 14 в одном направлении. Механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное в одном направлении обозначен поз. 13, с ним можно ознакомиться на сайте истоктоп.ру, статья «от колебания к вращению. Кстати, предлагаем механизм заменяет традиционный кривошипно-шатунный механизм для сложения возвратно –поступательного движения во вращательное. Поз. 8 и 9 – постоянные магниты, прикрепленные к поплавкам 6 и 7. Поз.10 и 11 –герконы (герметичные контакты) нормально разомкнутые.
Как следствие, в трубе 4 падает уровень воды, а в трубе 5 – поднимается. Закономерно при этом, поплавок 7 падает вниз под собственным весом, а поплавок 6 начинает поднимать Архимедова сила. При достижении поплавком 6 верхней точки в трубе 5 срабатывает геркон 11. Автоматически продолжается рабочий цикл. Согласованное перемещение поплавков 6 и 7 передаётся цепью 12 на вал отбора мощности 14 механизма 13. (см. «от колебания к вращению»).
Численное значение подаваемого избыточного давления воздуха определяет высоту, на которую поднимется жидкость из ёмкости в трубе. Известно, что нормальное атмосферное давление составляет около 10.3 метра водного столба, тогда можно считать, что на подъём воды в трубе на каждый метр высоты требуется всего 0,1кг/см2. С такой задачей может справиться компрессор, работающий от самого двигателя, так же как работают подкачивающие топливные насосы на ДВС. В нашем случае, просто незначительная часть веса поплавка будет направлена на работу компрессора, а большая часть веса будет крутить потребитель. Для первоначального пуска двигателя или для первого подъёма поплавка надо иметь ресивер со сжатым воздухом рабочего давления.
Здесь нами взяты сантехнические трубы с внутренним диаметром 110 мм и высотой 3 метра. Каждый поплавок объёмом 4,8дм3 выполнен из трубы с заглушенными торцами. В поплавки залита вода в количестве, что общий вес каждого доведён до 4,2кг. Эксперимент показал, что предложенная схема работоспособна, переключается пневмонический распределитель через каждые 10 секунд. Для работы двигателя требуется беспрерывно подавать сжатый воздух с избыточным давлением 0,3 кг/см2.
Отточить конструкцию можно только во время модернизации при её эксплуатации. Уже сейчас видно, что весь сжатый воздух стравливать сразу в атмосферу расточительно. Рационально будет часть его направить в другую ёмкость для подъёма жидкости, что снизит нагрузку на компрессор и повысит КПД двигателя «ДиВо» Приглашаем Вас высказаться по этой теме. Общими усилиями быстрее наладим внедрение изобретения, облегчим себе жизнь.
Нашёл применение на различных ракетах и некоторых самолётах. По назначению различают ЖРД маршевые, корректирующие, рулевые, тормозные, стартовые, стабилизирующие, ориентационные. ЖРД бывают одно- и многократного использования, одно- и многократного включения, одно-, многорежимные и с регулируемой тягой.
ЖРД с дожиганием не имеют потери удельного импульса тяги, обусловленной приводом ТНА. В зависимости от назначения ЖРД могут иметь различные параметры; тягу — от десятых долей Н до несколько МН, удельный импульс тяги — примерно до 4,5 км/с для двух компонентных топлив и до 5 км/с для трехкомпонентных топлив.
Годдардом в 1922, в Германии Г. Обертом в 1929. Первые отечественные ЖРД ОРМ-1 и ОРМ разработаны и испытаны В. Л. Глушко в 1930—1931, ОР-2 и двигатель 10 разработаны и испытаны Ф. А. Цандером в 1931—1933. В 1942 лётчик Г. Я. Бахчиванджи совершил полет на первом советском реактивном самолете БИ с ЖРД тягой 10,8 кН. В 1943—1946 были проведены лётные испытания вспомогательного авиационного ЖРД, созданных под руководством Глушко. Во второй половине 40 х и в 50 е гг. за рубежом строились экспериментальные самолёты с ЖРД и опытные самолёты с комбинированными силовыми установками (ТРД + ЖРД). Однако широкого применения ЖРД в авиации не получил из-за большого удельного расхода топлива.
Электрический двигатель………
Д. внутреннего сгорания. Реактивный д.
Начиная с 1970 г.,……..
Бывает двух видов……..
…….
…….
…….
.. It’s a parking meter? …
ВАЗ-2110, 2111, 2112 с двигателями 1,5, 1,5i и 1,6i: Устройство, обслуживание, диагностика, ремонт. Иллюстрированное руководство / ред. А. Ревин. — М.: За рулем, 2005. — 296 c.
В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. Учебник для вузов / М.В. Добровольский. — М.: Московский Государственный Технический Университет (МГТУ) имени Н.Э. Баумана, 2016. — 183 c.
Э. Кузьминицкий. — М.: Недра, 2002. — 174 c.
— М.: Мир, 1984. — 256 c.
Иллюстрированное руководство
В.Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования. Учебник для вузов
П.; Камышев, Н.И.; Качурин, М.Б.Модельные двигатели
М.Авиационные двигатели легкого топлива
С.Будущее ракетных двигателей
Я собрал его воедино из конспектов лекций для моих студентов-второкурсников, изучающих инженерное дело, без учета математики, а также из фрагментов писем, которые я разослал в надежде убедить некоторых научных писателей в том, что в их колонках отсутствует суть вечного двигателя. В этой последней попытке я не преуспел.
Я составил планы и доставил детали в местный механический цех. Владелец механического цеха указал на чертежи подшипника и спросил, какого он типа.
В любом случае, мы еще какое-то время продолжали недопонимание, и в конце концов дали проекту умереть.
Эти машины обычно остаются только на стадии проектирования. Если они будут построены, они могут стать машинами типа 5 выше, особенно после того, как разочарованный изобретатель осознает необходимость возмещения расходов. Виллар де Оннескур рисовал проекты таких машин. Семь столетий спустя и более чем одно столетие за пределами понимания того, почему такая машина никогда не заработает, изобретатели продолжают попытки заставить неуравновешенное колесо крутиться. 
первый наклон. Эту машину я рассмотрю в следующем разделе, так как она снова и снова появляется в статьях о вечном двигателе. Эти машины каким-то образом добывают энергию для компенсации потерь, но источника энергии нет.
Жидкий аммиак кипит при низкой температуре, например, значительно ниже температуры морской воды. Гэмджи предложил котел на жидком аммиаке для поглощения тепла морской воды при температурах до 0°C. При этой температуре его пар расширяется в 4 раза, пока его давление не сравняется с атмосферным. Все это время он двигает поршень, который может вращать винт корабля. По мнению Гэмджи, аммиак теперь так сильно расширился и проделал такую большую работу, что стал холодным и конденсируется в жидкость, чтобы начать цикл заново.
Орд-Юм тратит несколько страниц на изучение способов объяснения наблюдения за вечными лампами. Это слишком серьезное внимание к фантазии. Вполне вероятно, что такой лампы никто никогда не наблюдал. Они принадлежат к царству мифов, как единороги и звери-полулюди. 
Таким образом, машина, нарушающая первый закон термодинамики, является вечным двигателем первого рода. Машины, нарушающие второй закон термодинамики, — это вечные двигатели второго рода и т. д.
Однако существует нулевой закон термодинамики, а также третий закон. Я не знаю никого, кто писал бы описания вечных двигателей нулевого и третьего рода. Какими они будут?
Он производит тепло или свет, но никогда не истощает для этого резервуар энергии. Он добывает энергию из небытия. Другой простой пример — несбалансированное колесо, особенно несбалансированное колесо с тормозом, предотвращающим его ускорение. Если бы крошечный толчок колеса заставлял его ускоряться, тогда колесо имело бы больше энергии при вращении, чем было вложено в него работой от толчка. Еще раз, он добывает энергию из ниоткуда.
Нелегко прямо показать механический недостаток, но это может быть единственным способом убедить истинных сторонников вечного двигателя, потому что они не согласятся с тем, что какой-либо из законов термодинамики применим к их машинам. С другой стороны, легко показать, что у этих машин нет другого источника энергии, кроме работы, затраченной на их первоначальное вращение. Первый закон требует, чтобы они никогда не ускорялись, а реальность трения означает, что они даже не могут вечно вращаться равномерно. Они просто вытягивают энергию из своего начального состояния. Водяное колесо Фладда получает свою первоначальную энергию от какого-то лакея, который тянул воду в верхний резервуар. Неуравновешенное колесо достигает этого с начального толчка.
В частности, тепловые двигатели всегда отбрасывают некоторое количество отработанного тепла. Например, автомобильный двигатель всегда нагревает окружающий воздух, нагревает воду в своем радиаторе, выбрасывает тепло через выхлопную трубу и т. д. Второй закон гарантирует, что никакая умная конструкция не может полностью устранить эти потери.
Создается впечатление, что вы можете доставлять энергию вечно. Реальные машины и процессы навсегда изменяют вселенную. Инженеры измеряют это изменение как энтропию; а второй закон требует, чтобы любой реальный процесс увеличивал энтропию Вселенной. Два знакомых примера покажут, что это значит.
Вторая ситуация может иметь место только в том случае, если бы тепло могло самопроизвольно перетекать от холодных тел к горячим. Таким образом, второй закон означает, что тепло всегда самопроизвольно переходит от горячего к холодному. Это делает разницу температур типом силы, которая вызывает поток тепла. Очевидно, можно направить тепло из холодного места, например, из внутренней части холодильника, в более теплую кухню; но это происходит только в том случае, если мы вкладываем работу в цикл через электрический двигатель.
Кроме того, поскольку двигатель использовал часть тепловой энергии для работы, в этот холодный резервуар нужно отвести меньше тепла, чем было поглощено из горячего. Таким образом, чтобы использовать отведенное тепло для компенсации уменьшения энтропии из-за поглощения, резервуар для отработанного тепла должен быть намного холоднее, чем горячий. Чем больше разница температур между двумя резервуарами, тем больше работы мы можем выполнить с двигателем и при этом увеличить энтропию. Большие перепады температур приводят к большой «тепловой силе», необходимой для эффективной работы машины.
Я вернусь к этому рисунку, когда буду обсуждать машины третьего закона.
Этот закон настолько разумен, что мы все можем задаться вопросом, зачем он нам вообще нужен. Тем не менее, без него у нас нет оснований для использования термометра. Сейчас я покажу, какое отношение это имеет к вечному двигателю.
Резервуары «А» и «С» будут передавать тепло, запускать двигатель и в конечном итоге достигать одинаковой температуры. Теперь снова подключите их к «B», чтобы снова начать процесс. Эта машина будет работать вечно, и это машина нулевого типа.
Например, если мы скроем все детали, касающиеся моей гипотетической машины с нулевым законом, за исключением работы, производимой тепловой машиной, то машина с нулевым законом будет выглядеть точно так же, как машина, которая забирает тепло из резервуара, выполняет работу и больше ничего не делает. . Другими словами, это похоже на вторую судебную машину. Если можно построить машину нулевого закона, то можно построить машину второго закона.
Прошло около тридцати лет с тех пор, как Нернст впервые провозгласил ее, чтобы большинство физиков наконец пришли к согласию относительно ее формулировки и значения. Некоторые, как Рольф Хаазе, утверждают, что в некоторых случаях 3-й закон следует непосредственно из 1-го и 2-го законов, иногда 3-й закон сложнее, чем теорема Нернста, и, в любом случае, 3-й закон не достоин быть называется законом. С другой стороны, C.B.P. Финн утверждает, что следствия 3-го закона наблюдаются экспериментально, и это свидетельствует о его справедливости и важности.
Поскольку тепло и энергия имеют одни и те же единицы измерения, интегрирование TdS также представляет собой обмен энергией. С помощью графика, отображающего T в зависимости от S, человек может анализировать работу машины или процесса. Заметьте также, что в перестановке второго закона я упустил из виду проблему того, что происходит, когда Т равно нулю; эта проблема становится очевидной через мгновение.
Поскольку цикл Карно оперирует прямоугольным циклом в плоскости TS, вычисления тривиальны. Работа равна изменению в S раз (T 90 202 ч 90 203 -T 90 202 c 90 203 ), в то время как отведенное тепло равно изменению в S раз T 90 202 ч 90 203 . Таким образом, эффективность становится 1-T c /T h . Эффективность 1 возможна, если T c равно абсолютному нулю. Возможность отводить отработанное тепло в резервуар при абсолютном нуле позволяет построить машину с КПД, равным 1, без нарушения второго закона; или, другими словами, построить машину, которая забирает тепло из резервуара, работает и не оказывает никакого другого воздействия на вселенную. 2-й закон выполняется, поскольку бесконечно малое количество тепла, отводимого в резервуар при Т c =0 может увеличить энтропию в достаточной степени, чтобы компенсировать уменьшение, которое произошло при отборе тепла из высокотемпературного резервуара. Вот тут-то нас и укусит деление на ноль в определении энтропии.
Отсутствие третьего закона оставляет дверь в мастерскую вечного двигателя приоткрытой. Вечный двигатель третьего рода — это двигатель с холодным резервуаром при абсолютном нуле.
Следовательно, у нас есть вечный двигатель, если только мы не пытаемся извлечь из него полезную работу. К счастью, никому еще не удавалось избежать рассеивания какого-либо рода — трения, вязкости, электрического сопротивления — в какой-либо машине или процессе, работающем на принципах классической физики. Это рассеивание фактически означает, что машина отводит тепло в какой-либо резервуар — подшипник, резистор, смазку — выше абсолютного нуля. Предложение машин без трения составляет предложение машин третьего рода.
По мере того, как сигнал распространяется далеко в космос, плотность его энергии уменьшается. Он остается заметным только до тех пор, пока он различим на фоне неба или пока его не скроют тепловые шумы в приемнике. Конечно, этот момент зависит от многих вещей, но давайте возьмем разумный пример. Предположим, что телевизионный передатчик может передавать мощность в один миллион ватт во всех направлениях. Предположим, что информационный контент в старой черно-белой телевизионной передаче требует полосы пропускания 5 МГц, как раз той, которую предоставляет FCC. Наконец, предположим, что у наших космонавтов есть параболическая антенна диаметром один километр, подключенная к приемнику с коэффициентом шума 3K. Тогда информативность транслируемого сигнала превышает пропускную способность канала связи на орбите Плутона. За Плутоном трансляция засыпана снегом. Для расшифровки телевизионной программы на еще больших расстояниях требуется фоновая температура и коэффициент шума приемника, которые ниже космического микроволнового фона.
Предложение, чтобы космонавты могли смотреть старые передачи Я люблю Люси на любом расстоянии, если они просто ждут достаточно долго, предлагает, чтобы пространство и приемник имели эффективную температуру 0K; что это машина третьего рода.
High Energy Research и Lindsay Publications продают видеоролики, документы и книги о вечном движении. Мир мошеннических энергетических устройств процветает.
»
Итак, колесо начинается с некоторой энергии. Теперь, если колесу позволить вращаться, эта потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию (вращение). На самом деле, мы можем сказать это точно. Колесо набирает скорость до тех пор, пока его кривизна не окажется ближе всего к земле, затем оно замедляется, пока не вернется в исходное положение. Если H — это максимальная разница высот центра тяжести машины при ее повороте, тогда mgH — это максимальное количество кинетической энергии в нижней части каждого поворота, которая преобразуется обратно в потенциальную энергию по мере того, как вращение поднимает тяжелая сторона колеса снова. Это просто циклическое преобразование механической энергии между двумя формами.
Он рассуждает так: если г 1 — это ускорение свободного падения в конце одного цикла вращения, а г 2 — это значение в конце следующего цикла, то г уменьшается при каждом обороте. листья мг 1 H>мг 2 H . Машина якобы набирает энергию вращения с каждым оборотом. Это ложный аргумент, поскольку он не учитывает всю энергию. Я уже говорил, что mgH — максимальная кинетическая энергия в конце каждого цикла. По словам Шадевальда, это также максимальный прирост энергии колеса. Если мы добавим энергию вращения к потенциальной энергии в любой точке вращения, мы обнаружим, что две суммы складываются в константу.
Конечно, трение в конце концов останавливает двигатель Шадевальда, но это не относится к делу. Гравитационная машина Шадевальда представляет собой не более чем маховик, который вращается и, как ожидается, будет вращаться вечно при отсутствии трения. С каждым оборотом некоторое вращение переносится на следующий оборот. В конце концов наше перекошенное колесо вращается плавно (даже если подшипники ощущают циклическую силу). Но эта вращательная энергия не возникла спонтанно, и она не имеет ничего общего с уменьшением Г . Потенциальная энергия изначально была заложена в машину еще тогда, когда G было G , и теперь это энергия вращения. Медленное снижение значения G позволяет колесу, в конце концов, вращаться с постоянной скоростью; но кроме этого он ничего не делает. Нарушений термодинамики нет. Ни о каком вечном двигателе здесь вообще не может быть и речи.
К сожалению, люди увязают в объяснении механических недостатков устройства вместо того, чтобы объяснить, почему оно нарушает второй закон термодинамики.
При этом общий принцип действия нагнетателя достаточно прост.
Естественно, такой тип привода несколько отнимает мощность у ДВС, однако плюсом является простота конструкции.
Теперь давайте рассмотрим некоторые особенности такой установки.
д.
Чаще всего владельцы «десятки», чтобы поднять мощность двигателя, используют компрессор, при этом для установки компрессора на автомобиль будет достаточно обладать минимальными познаниями в автомеханике. Впрочем, помимо установки компрессора существуют и другие способы, позволяющие значительно увеличить мощность мотора.
Происходит весьма большое увеличение тяги, приёмистости, скорости раскрутки до максимальных оборотов, но роста последних почти не наблюдается.
Желательно увеличить площадь фильтрации воздушного фильтра (если фильтр поролоновый с масляной пропиткой или, не дай Бог, инерционный, то его желательно заменить на бумажный — нагнетатель не любит разрежения в фильтре и тем более мусора, которого инерционные фильтры на малых скоростях пропускают кучу). Перед бумажным фильтром желательно установить предочиститель из многослойной марли (НЕ ТКАНИ), пропитав его маслом.
В качестве уплотнителя для осей и тяг можно использовать толстые шерстяные нитки, пропитанные маслом. Для этого надо рассверлить на ¼ глубины канал, увеличив диаметр рассверленной части на 2-3 мм и уложить туда нитку. Затем это всё закрывается прокладкой для удержания нитки от осевого перемещения. Все отверстия для забора воздуха из окружающего пространства (мимо воздушного фильтра — винт качества смеси и пр.) необходимо снабдить фильтрами.
Дело в том, что на таких оборотах (15 -20 тысяч, в зависимости от оборотов коленвала) воздух уже начинает нагреваться от трения о лопатки. В результате он расширяется и массовое наполнение цилиндров падает. Интеркулер (очень похож на обычный сотовый радиатор для охлаждающей жидкости, только каналы, естественно, пошире и изгибы поплавнее) ставится после компрессора и охлаждает нагретый воздух, что, кстати, благоприятно сказывается и на температуре самого двигателя, особенно поршней, которым при установке турбины достаётся по первое число. Впрочем, никто не осудит за установку интеркулера на любой наддувный двигатель — массовое наполнение цилиндров вырастет на 10-20%, в зависимости от температуры забортного воздуха — чем она выше, тем больше толку будет от «кулера ». Только не вздумайте ставить охладитель на безнаддувный двигатель, массовое наполнение ощутимо упадет, так как интеркулер обладает приличным сопротивлением потоку.
Из отечественных автомобилей охладители имеют КамАЗ-6460, «Волги » и «Газели » с дизелем Steyr ГАЗ-5601 и… Пожалуй, из доступных вариантов всё. Впрочем, можно изготовить интеркулер самому, из оцинкованной стали, или, что ещё лучше, меди толщиной 0,5-2 мм, и труб — хоть водопроводных. Только этот процесс весьма трудоёмкий, так как требуется хороший тепловой контакт между каналами и рёбрами, что потребует хорошей пайки с использованием кислоты. Главные условия — каналов должно быть побольше, они должны быть поуже и суммарная площадь сечения каналов должна быть минимум в 1,5 раза больше сечения впускной трубы. Это необходимо для того, чтобы воздух в каналах тёк медленнее и чтобы площадь его соприкосновения со стенкой канала была больше для лучшего охлаждения. Например, при внутреннем диаметре впускной трубы 50 мм требуется интеркулер с 4 каналами, каждый диаметром около 30 мм. Вычислить необходимый диаметр каналов можно через формулу площади круга: площадь=3,14*радиус в квадрате. Переход впускной трубы в каналы должен быть максимально плавным — лучше всего сформировать разветвители из стеклоткани, пропитанной эпоксидкой.
Ступеньки в каналах тоже ощутимо завихряют и подтормаживают поток, так что их нужно промазать герметиком. Нужно обеспечить хорошую продувку рёбер охладителя, иначе толку от него будет мало — лучше всего выделить ему воздухозаборник. На мотоциклах лучше всего расположить его перед двигателем, обеспечив ему хорошую продувку и защиту от грязи, чего можно достигнуть при помощи дефлекторов и воздуховодов из листового металла или той же стеклоткани, пропитанной эпоксидкой.
Из-за разницы между атмосферным давлением и давление над поршнем воздух заполняет цилиндр (можно считать, что воздух засасывается, но хочу акцентировать внимание именно на формулировку «разница давлений», позже мы к этому вернемся). При этом воздух проходит через смесительную камеру карбюратора, внутри которой расположен диффузор [6] , а внутрь которого выведен носик распылителя. По закону Бернулли, в диффузоре поток воздуха ускоряется, а его давление падает. Благодаря разнице давлений в поплавковой камере (как упоминалось выше, в ней давление равно атмосферному) и внутри диффузора топливо поступает (засасывается) в смесительную камеру. Таким образом количество подаваемого в двигатель топлива зависит от соотношения сечений диффузора и сечения топливного жиклера.
И с компрессором эта разница просто увеличивается. Практически симулируется работа карбюратора в географических областях ниже уровня моря, где атмосферное давление больше. Лишь два фактора при установке компрессора являются «нестандартными»:
Для его установки не нужно перерабатывать стандартные системы смазки и отвода выхлопных газов.
д.).
Модификация впускной и выпускной системы. Прошивка ЭБУ.
В турбированном силовом агрегате эту работу выполняет турбокомпрессор. При этом воздух предварительно сжимается, что позволяет закачать больший его объем. То есть, можно сжигать больший объем горючего. В результате получается возрастание мощности двигателя по отношению к объему двигателя и потребленного горючего.
Это достигается путем установки дополнительных прокладок под головку блока цилиндров.
Срок эксплуатации может исчисляться многими сотнями тысяч километров пробега, причем эта цифра может достигать полумиллионного показателя без необходимости ремонтировать движок. Конструктивно атмосферные двигатели настолько просты, что могут работать даже с горюче-смазочными материалами довольно низкого качества.
д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.
Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.
Если просто, избыток топлива приведет к тому, что без соответствующего количества воздуха горючее не будет эффективно сгорать. Получается, чтобы сжечь больше топлива, нужно одновременно подать большее количество воздуха.
Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.
Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.
Также следует выделить относительную простоту и дешевизну монтажа с минимальными переделками впускной системы по сравнению с установкой турбонаддува. Еще следует выделить отсутствие турбоямы благодаря прямой связи механического нагнетателя с коленвалом.
На практике компрессор забирает до 20% мощности мотора. Получается, общая прибавка до 50% в реальности является фактическим увеличением мощности на 25-30%.
сетях:
Но до этого человеческий гений породил таких монстров, как 16-цилиндровые двигатели, разработанные для гоночных автомобилей.
Как правило, компрессорами называют устройства, работающие от коленвала двигателя, а турбинами – приводимые в движение потоком выхлопных газов. Но в обоих случаях назначение их одинаково: подача дополнительного воздуха в камеру сгорания для увеличения мощности двигателя.
А крыльчатка, в свою очередь, во время вращения накачивает воздух в систему впуска по тому же принципу, что и центробежный компрессор.
С этим связана необходимость устанавливать турбины только в специализированном автосервисе.
Может устанавливаться на мощные V-образные двигатели, по одной турбине на каждый ряд цилиндров. Каждая из турбин подключается к отдельному ответвлению выпускного коллектора. Преимущество этой системы в том, что можно установить маленькие турбины, которые намного легче набирают скорость вращения, и таким образом уменьшить эффект турболага.
Система подключена ступенчато: на низких оборотах двигателя работает только компрессор, дающий в таком режиме максимальный эффект. На средних оборотах компрессор и турбина работают вместе, а на максимальных оборотах компрессор отключается, и работает одна турбина. Такой способ наддува полностью устраняет эффект турбоямы, но оказался слишком дорогостоящим как в производстве, так и в обслуживании, и с 2011 года двигатели с комбинированным наддувом уже не производят.
Но при превышении максимально допустимой силы сжатия появляется эффект детонации: смесь сгорает не тогда, когда нужно, а тогда, когда ее сжатие приводит к самовозгаранию. По этой причине на турбированных двигателях используют высокооктановый бензин.
Чаще всего это частицы кокса из выпускного коллектора, а иногда и детали двигателя (обломки клапанов, свечей зажигания и т.д.) Если мотор посыпался, турбина умирает практически сразу.
При разборке компрессоров, пострадавших от масляного голодания, на металле часто можно видеть не только истертости, но и цвета побежалости – свидетельство критического перегрева.
Чтобы повысить мощность атмосферных двигателей, необходимо увеличивать рабочий объем, но можно также поступить проще – установить компрессор для двигателя.
Однако, прежде чем это смогли реализовать, прошло немного времени. Первая машина, оснащенная механическим компрессором для двигателя, появилась лишь в 1921 году.
Воздух прессует двумя винтовыми роторами или же крыльчаткой. Устройство популярных моделей компрессоров мы рассмотрим позже.
Такая схема реализована в автомобиле «Панамера GTX» от «Порше».
Из коллектора воздух подается уже в камеры сгорания.
Так добиваются высокой точности работы без сильного трения и перегревов.
Здесь есть связь с так называемой турбоямой – это задержка реакции срабатывания турбины при нажатии на педаль газа. Внешне – это секундная задумчивость двигателя, которая затем сразу же сменяется резким подхватом. Инженеры всеми силами борются с этой проблемой самым разными методами – так, например, устанавливают электрический двигатель для воздушного компрессора, баллон со сжатым воздухом.
Кроме того, удалось оптимизировать режимы работы мотора и снизить расход горючего.
Она легче, и инерция ее меньше. На средних оборотах двигателя срабатывает большая турбина. Обе всегда работают последовательно. Но это еще не все нюансы. На максимальных оборотах коленчатого вала ДВС большая турбина отключается.
Все двигатели условно разделяются на 2 группы: турбированные и атмосферные. Атмосферные ДВС бывают газовыми, дизельными и бензиновыми, в зависимости от конструкционных особенностей и типа топлива, которое необходимо для их функционирования. У каждого начинающего автовладельца рано или поздно возникает вопрос: «Можно ли поставить турбину на атмосферный двигатель?». Ответ на этот вопрос можно дать только один – положительный. В этой статье мы расскажем вам, как обычный атмосферный мотор можно сделать турбированным.
В даун-пайп встраивается кислородный датчик. Крыльчатка турбины выполняет очень высокие обороты. Чтобы исключить риск ее преждевременного выхода из строя, к ней подводят масло, которое будет подаваться из двигателя. Лишнее давление будет сбрасываться при помощи клапана, который называется блоу-офф.
Одни из них утверждают, что после нее двигатель изнашивается быстрее, а другие убеждены, что перепрошивка наоборот расширяет эксплуатационный ресурс деталей.
В отдельных случаях при помощи данного механизма мощность мотора можно повысить даже на 25%.
Сливаться масло будет под низким давлением, через предназначенный для этого сосок. Система охлаждения подключается с обратной стороны от водяной помпы.
На этом этапе выпускной клапан закрыт, а впускной клапан, соединенный с впускными коллекторами с наветренной стороны от воздушного фильтра, полностью открыт. За счет разрежения, создаваемого при опускании поршня, воздух засасывается извне (атмосферное давление) до тех пор, пока цилиндр (почти) не будет заполнен. Отсюда и происходит название безнаддувный двигатель, которое применяется к двигателям с циклом Отто (бензиновые двигатели), дизельным двигателям и двигателям, работающим на сжиженном или природном газе.
Вернемся к затронутой теме или к нашим безнаддувным бензиновым двигателям и почему мы не предоставляем дополнительные блоки управления для этой категории двигателей.
Для стабилизации соотношения используются две системы: первая — считывание массы всасываемого воздуха через ДМРВ (массовый расходомер воздуха ), а вторая — система обратной связи, состоящая из датчика, установленного после выхлопа двигателя ().0011 лямбда-зонд ), определяющий количество остаточного кислорода после сгорания.
По мере увеличения нагрузки соотношение воздух-топливо возвращается к значениям, аналогичным показателям двигателей с непрямым впрыском. Еще одним преимуществом является точность впрыска и производительность двигателя. Кроме того, двигатель с непосредственным впрыском бензина легче запустить в горячем состоянии, потому что он менее подвержен изменениям в приготовлении смеси, которые возникают в двигателях с непрямым впрыском и в большей степени в карбюраторных двигателях.
Короче говоря, увеличение мощности и крутящего момента, в зависимости от двигателя, может составлять около 2-4%, что является почти незаметным значением с точки зрения реальной производительности.
Мы советуем вам следить и читать эту статью именно потому, что мы будем говорить о значительном увеличении производительности, превосходной надежности и простоте установки. получить с этими тюнерами двигателя!
Получите подсказку и узнайте, как установить свой первый турбокомпрессор
Когда отработанный воздух и топливо выходят из выпускного отверстия, они вращают колесо выхлопной турбины, которое вращает вал турбонагнетателя, соединенный с колесом компрессора. Размер и шаг колеса, а также форма корпуса определяют, где комбинация воздушного потока и давления наддува наиболее эффективна. Хитрость заключается в том, чтобы выбрать размер компрессора, обеспечивающий такую эффективность в используемом диапазоне оборотов. Крыльчатка компрессора меньшего размера будет более эффективной при низких оборотах, но будет выделять больше тепла при более высоких оборотах двигателя. Это также будет ограничивать поток на более высоких оборотах. Слишком большой компрессор вызовет задержку наддува и возможный помпаж компрессора в диапазоне более низких оборотов и будет наиболее эффективным при более высоких оборотах двигателя. Поскольку колесо компрессора определяет мощность, необходимую от турбины, очень важно правильно подобрать размеры. Слишком маленькая турбина быстро раскручивается, но ограничивает на верхнем конце.
Слишком большая турбина не может обеспечить достаточную мощность компрессора на низких оборотах.
Правда в том, что скорректированное число массового расхода воздуха является результатом нескольких сложных расчетов, включающих плотность воздуха, степень давления, CFM двигателя и даже плотность воздуха при наддуве. Если вам удастся справиться с математикой, вы заметите, что последний фрагмент головоломки — это эффективность самого компрессора, определяемая таблицей.
Это простое деление A на R. По мере того, как A становится меньше, скорость газа в воздухе увеличивается, как и его влияние на скорость турбинного колеса. Если A станет слишком маленьким, он захлебнется и не сможет подавать достаточно энергии на компрессор, и пострадает пиковая мощность. Противодавление в двигателе также станет слишком высоким, вызывая обратный поток в цилиндр, когда открывается выпускной клапан. По мере того, как A становится больше, он сможет передавать больше энергии турбинному колесу за счет скорости. Эффективность турбонаддува и конструкция турбинного колеса также имеют значение, но обычно именно соотношение A/R и размер турбинного колеса определяют намотку, общий воздушный поток и подаваемое давление. Как правило, соотношение A/R, равное 1,5, обеспечивает большую мощность, а соотношение A/R, равное 0,5, обеспечивает лучшую реакцию на низких скоростях. Согласно матрице, двигатели объемом от 5,0 до 6,0 литров будут иметь отношение от 0,68 до 0,81 A/R.
Это состояние называется избыточным наддувом, и им можно управлять с помощью клапана, называемого перепускным клапаном, который перепускает выхлопные газы вокруг турбокомпрессора в поток выхлопных газов. Вестгейты связаны с наддувом, чтобы регулировать максимальное количество энергии, подаваемой на турбину, и, следовательно, количество наддува, создаваемого компрессором. Тип, расположение и размер вестгейта являются ключом к эффективной системе.
Следует избегать того, чтобы газы возвращались назад или резко поворачивались при выходе из турбины. Поскольку газ пойдет по пути наименьшего сопротивления, возможно, что при высоких оборотах турбина будет продолжать увеличивать скорость, если путь к выхлопу ограничен или перепускной клапан слишком мал.
Просто спросите любого, у кого был Porsche 9 начала 70-х.30.
Вы можете купить их отдельно у Hellion, если хотите обновить свой текущий выхлоп.
переназначить топливную кривую и использовать более крупные форсунки. На 5,0-литровом Mustang насос в баке на 255 галлонов в час и форсунки на 42 фунта в час можно настроить на 550 л.с.
Они пригодны для использования, но далеки от оптимума. В качестве примера возьмем Garrett T03 с турбонаддувом T-bird с 85 по 86 год. Купе с автоматической коробкой передач имеет одиночный турбонаддув с соотношением A/R 0,48, а стандартное купе имеет соотношение A/R 0,63 и карту эффективности компрессора, рассчитанную на четырехцилиндровый двигатель объемом 2,3 л. Используя карту на боковой панели Junkyard Turbo, вы можете видеть, что при коэффициенте давления наддува 1,68 (14,7 + 10 / 14,7 = 1,68) легко снизить эффективность турбин примерно до 65–68 процентов. Чтобы повысить эффективность, вам нужно увеличить наддув до рваного края безопасности наддува. С большим двигателем будет хуже. Это работоспособно; вам просто нужно быть осторожным в том, что вы делаете.
Простые усовершенствования, такие как количество компонентов, конструкция подшипников, обшивки колес и материалы, изменились к лучшему. Возьмем в качестве примера турбины Garrett GT. Количество движущихся частей было уменьшено по сравнению с его ранней моделью T в среднем с 54 компонентов до примерно 29.. Это 45-процентное сокращение количества деталей снижает риск отказа компонентов. GT также имеет картридж шарикоподшипника, который устраняет подшипники скольжения (которые на самом деле больше похожи на втулки) и знаменитый упорный подшипник со слабым звеном. Улучшенные подшипники означают, что меньше масла проходит через турбокомпрессор и снижается вероятность утечек или того, что неисправный подшипник разрушит турбокомпрессор и загрязнит моторное масло.
Алюминиевые колеса компрессора можно снять со стального вала, поэтому компании послепродажного обслуживания могут предлагать различные варианты отделки для точных характеристик производительности, а также комбинировать компрессоры и турбины. Результатом является отзывчивая система, которая работает круто и вырабатывает мощность, а не то, чем вы не будете довольны.
Вы также можете обойтись без одного турбо, чтобы достичь тех же уровней мощности.
Это Suvs.
Можно использовать два основных типа нагнетателей: нагнетатели с приводом от двигателя и электрические нагнетатели.
Дополнительный компрессор может представлять собой нагнетатель с механическим или электрическим приводом. Дополнительный турбокомпрессор, хотя и с меньшей пропускной способностью и меньшим моментом инерции, чем основной турбокомпрессор, также может быть использован.
30 бар (3000 кПа) BMEP (240 Нм / л) прототипа базового двигателя указывает на то, что он был значительно уменьшен.
Для данного фактического массового расхода компрессор, установленный на входе в турбокомпрессор, должен перемещать значительно больший объемный расход и должен работать на гораздо более высокой скорости.
На рисунке показано влияние различных систем наддува не только на переходную характеристику на низкой скорости, но также и на максимальное значение BMEP на низкой скорости. Как будет показано ниже, на реакцию двигателя с турбонаддувом, оснащенного механическим нагнетателем с муфтой, влияет необходимость управления включением сцепления.
Для стандартного переходного процесса входы исполнительного механизма для перепускной заслонки турбокомпрессора и электропитание нагнетателя с электрическим приводом почти мгновенно переключались с настройки низкой нагрузки на настройку высокой нагрузки. Для принудительного переходного процесса вестгейт и электрическая мощность сначала устанавливаются на максимальную реакцию (т. е. вестгейт полностью закрыт и 12 кВт поступает на компрессор с электрическим приводом), чтобы стимулировать переходную характеристику, а затем ослабляются, чтобы избежать перерегулирования. Очевидно, что нагнетатель с электрическим приводом обеспечивает улучшенные характеристики по сравнению с базовой конфигурацией. При частоте вращения двигателя 1250 и выше установка компрессора с электрическим приводом после турбонагнетателя обеспечивает превосходное улучшение производительности, в то время как производительность с компрессором с электрическим приводом в положении до турбонагнетателя значительно ухудшается. Использование гибкости компрессора с электрическим приводом за счет кратковременного запуска его на полную мощность в сочетании с гибкой работой вестгейта еще больше повышает производительность и приводит переходные характеристики установок до и после турбонаддува примерно на один уровень.
Турбонаддув привнес вихрь перемен в постоянно расширяющиеся горизонты полета.
Ранние OEM-установки этих систем включали заводскую установку Rajay в Piper’s Commanche и Twin Commanche. Другие установки оригинального оборудования включали Piper Seneca, Turbo Arrow, Enstrom Helicopter, Mooney 231 и Aerostars.
.
Таким образом, самолет с критической высотой 25 000 футов может производить только 80 процентов мощности, даже если давление в коллекторе на уровне моря указано на этой высоте. интеркулер
Из-за этого все безнаддувные двигатели испытывают снижение выходной мощности на полном газу на уровне моря по мере увеличения высоты. В «стандартный день» атмосферное давление на высоте 10 000 футов составляет всего 20,5 дюймов ртутного столба. В этих условиях безнаддувный двигатель не может поддерживать полную мощность из-за недостаточной плотности воздуха на таких больших высотах. Без помощи турбонагнетателя потеря от 3 до 4 процентов мощности или примерно 1 дюйм среднего давления на каждые 1000 футов увеличения высоты, по-видимому, является правилом.
Для преодоления этих ограничений требуются некоторые средства принудительной подачи в двигатель дополнительного воздуха.
Рабочее колесо всасывает отфильтрованный воздух, сжимает и подает его в цилиндры, где каждый фунт топлива смешивается примерно с 14,8 фунтами воздуха (стехиометрический или пиковый EGT). В действительности, однако, правильное управление двигателем требует, чтобы большинство двигателей работали при температуре от 100 до 125 градусов, богатой пиковой выработкой выхлопных газов, тем самым изменяя это соотношение. Конфигурация и размер колеса, размер корпуса и скорость вращения вала определяют давление и объем воздуха, подаваемого в
элементы нанесены на график в зависимости от высоты для выбранных давлений в коллекторе.
Следовательно, при правильной установке и согласовании двигателя механические нагрузки, воздействующие на двигатель для питания турбокомпрессора, незначительны. Большая часть работы, необходимой для привода турбины, восстанавливается за счет выхлопных газов. В противном случае, если бы в системе не было турбокомпрессора, эта часть энергии газа терялась бы с отводимыми выхлопными газами.
11.21)
..]
Раньше эти блоки управления контролировали только версию двигателя Mustang, но благодаря некоторым разработкам, проведенным здесь, в PBH, мы разработали […]
..]
Эта новая линейка корпусов массового расхода воздуха, не требующих настройки, и полных комплектов впуска холодного воздуха, призванная упростить выполнение всех замен, поможет любому строителю завершить работу. То, что сделал PBH, дублирует […]
Что мы сделали, так это тесно сотрудничали с поставщиками, чтобы найти точные фитинги и компоненты, необходимые для подключения гидроусилителя Mustang 99-04 ко всем линиям AN. Мы также учли специальный резервуар Hydroboost и высокопроизводительный охладитель. […]
Топливные шляпы можно использовать практически в любом топливном баке и они имеют порты -6 сфер. PBH также […]
Этапы установки турбокомпрессора
В среднем двигатель (дизельный или бензиновый) теряет от 30% до 35% энергии в виде потерь тепла с выхлопными газами. Большие потери вызываются выхлопными газами, которые выходят при температуре и давлении, значительно превышающих атмосферные температуру и давление.
Нагнетатели механически соединены ремнем, шестерней, валом или цепью с коленчатым валом двигателя.
Рекуперация части энергии выхлопных газов.
Как следствие, износ двигателя выше.
