Мини мотор на бензине своими руками — mad wheels

Поскольку нефтепродукты постоянно растут в цене (ведь нефти свойственно заканчиваться), стремление к экономии на горючем вполне понятно, и мини-двигатель мог бы стать неплохим решением.

Насколько экономичен мини-двигатель внутреннего сгорания?

Как известно, ДВС делятся на бензиновые и дизельные, причем как первые, так и вторые сегодня претерпевают значительные изменения. Причиной модернизации, как самих механизмов, так и топлива, является значительно ухудшившаяся экология, на состояние которой влияют и выхлопы техники, работающей на жидком горючем. Так, к примеру, появился эко-бензин, разведенный спиртом в пропорции от 8:2 до 2:8, то есть спирта в таком топливе может содержаться от 20 до 80 процентов. Но на этом модернизация и закончилась. Тенденция уменьшения бензиновых двигателей в объеме практически не наблюдается. Самые маленькие образцы устанавливаются в авиамодели, более крупные используются на газонокосилках, лодочных моторах, снегоходах, скутерах и другой подобного рода технике.

Что же касается дизельных ДВС , сегодня действительно сделано немало для того, чтобы этот двигатель стал по-настоящему микроскопическим. В настоящее время концерном Toyota созданы самые маленькие микролитражки Corolla II, Corsa и Tercel, в них установлены дизельные двигатели 1N и 1NT объемом всего 1.5 литра. Одна беда – срок службы таких механизмов чрезвычайно низкий, и причина тому – очень быстрая выработка ресурса цилиндро-поршневой группы. Существуют и совсем крошечные дизельные ДВС, объемом всего 0.21 литра. Их устанавливают на компактную мототехнику и строительные механизмы, но мощности большой ожидать не приходится, максимум, что они выдают – 3.25 л.с. Впрочем, и расход топлива у таких моделей небольшой, о чем говорит объем топливного бака – 2. 5 литра.

Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?

Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема. Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.

Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил. Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400, имеет объем всего 0.005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.

Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.

Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии

Если говорить о полноценном цилиндро-поршневом механизме , то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrari и Lamborghini. Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.

Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.

Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.

Оцените статью:

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Это самый маленький генератор который только можно сделать из двигателя триммера (мотокосы). Крайне небольшие размеры достигаются благодаря использованию генератора на постоянных магнитах без обмоток возбуждения.
Данной установкой можно питать потребители напряжением 12 В, использовать для зарядки аккумуляторных батарей, в тех местах где нет электричества. В зимнее время это особенно актуально.

• Двигатель от триммера. Самый маломощный отлично подойдет (0,6 кВт).
• В данном примере использован мотоциклетный генератор от «Yamaha» на 12 Вольт.
• Подшипник из штанги мотокосы.

Пару слов о генераторе «Yamaha». Был снят с мотоцикла, но вполне подойдет любой другой фирмы, не суть. Мощность его порядка 100 Вт. Напряжение на выходе регулируется ШИМ регулятором — снят с того же мотоцикла. На него идет трехфазное переменное напряжение с обмоток. Регулятор его выпрямляет и стабилизирует.

Для у увеличения скорости крутящего момента конструкция генератора отличается от классических моделей, тем что ротор крутится снаружи, а статор с обмотками находится внутри.

Изготовление бензинового генератора из двигателя триммера

Обрезаем вал штанги болгаркой. На токарном станке точим и нарезаем резьбу под ротор. Чтобы закрепить статор, из полой алюминиевой заготовки вытачиваем втулку.

На нее запрессовываем кольцо из стали, предварительно так же выточенное на том же станке.

Точим отверстие под подшипник, который берется из ненужной уже штанги триммера. Устанавливаем подшипник, закрепляем втулку на штатное крепление вместо штанги. На стальном кольце сверлим отверстия для крепления статора.
Привинчиваем статор. На вал устанавливаем ротор и фиксируем гайкой.
Рама бензинового генератора сделана из тонкого алюминиевого профиля. Все прекрасно гнется. Ушки крепления двигателя также изготавливаются из алюминия и привариваются к раме.

В итоге получилась вот такая конструкция.

Очень легкая конструкция. Осталось сделать кожух для генератора, чтобы исключить прикосновение к вращающейся части.

Проверка. Пробуем зарядить автомобильный аккумулятор. Зарядка пошла, что видно по повышению показаний вольтметра.

Отлично держит ток заряда 5,5 Ампер.

Было решено добавить розетку переменного тока, чтобы брать переменное напряжение прямо с обмоток, а там оно доходи до 80-90 Вольт при максимальных оборотах двигателя. Мало ли для чего понадобится.

Также ввел в схему выключатель на три положения: среднее — выключено, влево — переменный ток на розетку, вправо — постоянное напряжение 12 В.

Невероятно полезная вещь в домашнем хозяйстве, думаю, много для чего может пригодится.
Генератор от мотоцикла конечно мал, но зато не требует начального напряжения для запуска, по сравнению с автомобильным генератором. Да и вес установки почти ничтожный.

Если вы впервые слышите о мини-багги, то следует кое-что прояснить. Мини-багги – это вид транспортных средств без кузова. Их основным предназначением является езда по автокроссам из гравия и грунта. Несмотря на свои небольшие габариты, мини-багги может развить довольно высокую скорость и передвигаться не только по ровным трассам, но и по пересечённой местности.

Особенности

Мини-багги очень мобилен и компактен. Обычно вес машины не превышает 300 кг. Достигается это за счёт полного удаления кузова, после чего остаются только колёса, рама, двигатель и водительское место. Это средство передвижения довольно маленькое и рассчитано, как правило, на одного человека.

Именно за счёт своего небольшого веса мини-багги может развивать довольно приличные скорости. И это с учётом того, что на большинстве из них стоит мотор от мотоцикла, а также есть самодельные варианты с мотором даже от бензокосы.

Кроме того, можно сказать, что мини-багги чаще всего являются самодельными передвижными устройствами. На данный момент существует ряд фирм, занимающихся полноценным выпуском подобного рода транспорта, однако подавляющее большинство технических умельцев предпочитает создавать их самостоятельно. Одной из причин такого обстоятельства является экономия средств. При этом стоит отметить факт, что покупной мини-багги обычно куда мощнее самодельных. На такой мини-машинке можно кататься по любой пересечённой местности, а отдельные модели могут даже ездить по скалам не хуже, чем настоящий джип.

Но здесь многое зависит от мастера, решившего заняться созданием баги, а также от материалов, которые он для этого использует.

Как сделать своими руками?

Найти сейчас чертежи для создания мини-багги в интернете не является проблемой. Умельцы со всей страны предлагают различные варианты того, как можно создать мини-багги из скопившегося в гараже технического хлама.

Можно найти кучу разных моделей багги: с двигателем от мотоцикла, с бензобаком от бензопилы, а также более серьёзные варианты с двигателем от малогабаритного автомобиля и размерами под стать двигателю.

Хотя двигатель – не самая главная проблема при создании мини-багги, так как его берут уже готовым. Труднее всего дело обстоит с рамой авто: её приходится чаще всего делать с нуля.

Для создания рамы обычно берут профильные трубы и сваривают их так, чтобы вышел каркас. Помимо самой рамы, нужно будет позаботиться о ступицах под тормозной диск, креплениях для двигателя, рулевой тяге и кресле. И это только начало.

После этого нужно будет установить руль, тормоза, двигатель, коробку передач и объединить все в работающую систему. Такая работа не составит сложностей для человека, который хорошо разбирается во внутреннем устройстве машин, однако для новичка просто схемы может не хватить. Особенно в тех случаях, если собирать придётся что-то похожее на схему, ведь вряд ли у мастера и автора идеи будут в наличии одинаковые детали.

Если вы всё же решились сделать багги своими руками, то позвольте дать несколько советов, о которых забывают мастера из интернета.

• Не забывайте о безопасности. Любой двигатель требует к себе осторожного обращения. В случае аварии он может загореться или даже взорваться. А в мини-багги он находится в непосредственной близости от водителя. Поэтому позаботьтесь хотя бы какой-то защитой между вами и мотором. В профессиональных машинах, например, за креслом водителя устанавливают огнеупорную панель.
• Как гласят государственные требования безопасности и правила КиТТ, на багги нельзя устанавливать протекторы с повреждением или восстановленным рисунком, покрышки от сельскохозяйственных машин, а также любые противоскользящие средства. Если вас заметят на таком багги, то штрафа избежать не удастся. А ещё нужно установить на багги габаритные и стоп-огни.
• Из-за отсутствия кузова ремни безопасности в багги – жизненно необходимая деталь. Для безопасной езды должны быть установлены два ремня с креплениями в четырёх точках. Ещё рекомендуется надевать шлем во время езды.

Помните: когда вы создаёте транспортное средство своими руками, вся ответственность за него лежит целиком на вас.

Как сделать мини-багги своими руками, смотрите в видео.

Как выходец из СССР Николай Школьник изобрел самый мощный в мире двигатель

«Газета.Ru» пообщалась с создателями самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.

«Раньше китайцы покупали технологии — сейчас мозги»

Что должно быть в Стратегии научно-технологического развития России до 2035 года, какие задачи должен решать. ..

06 июня 15:50

В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.

Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,

КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

«Учеными не рождаются»

О проблеме гендерного неравенства в науке, а также о том, как преодолеть недоверие коллег и стать ученым. ..

07 декабря 11:39

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.

«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью «Газете.Ru» Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.

close

100%

Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки стало их использование на автомобилях Mazda RX.

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.

Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов. Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,

а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.

Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.

Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.

Как размножаются роботы

У тех, кто боится, что роботы и искусственный интеллект захватят мир, появился новый повод для беспокойства:…

12 августа 17:08

Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.

Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.

Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.

То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

Присоска Торричелли поможет тормозам

Прижимать машину вакуумом к асфальту для быстрой остановки придумали шведские изобретатели. Эксперименты…

25 июня 17:31

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.

Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.

«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.

Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.

Автодайджест №171 / Цифровой автомобиль

⇡#Автомобильные технологии

Первые поршневые двигатели внутреннего сгорания были созданы более века назад. За это время наука и техника шагнула далеко вперед, позволив довести ДВС практически до совершенства. Процессы внутри цилиндров были оптимизированы более качественным горючим, улучшенными маслами, новыми материалами, плосковершинным хонингованием — перечислять причины, по которым современные моторы гораздо более эффективны, можно еще долго. Однако если вы думаете, что поршень скользит внутри, словно самый нежный и качественный шелк, то вы ошибаетесь. Впереди нас ждут новые методы уменьшения трения, которые позволят еще на одну ступень повысить экономичность двигателей внутреннего сгорания. Об этом свидетельствует новейшее открытие немецких ученых.

Специалисты Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера IWU (г. Хемниц, Германия) (Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology IWU) уверены, что в скором будущем удастся внедрить технологию производства ДВС, значительно уменьшающую трение внутри цилиндро-поршневой группы. Это позволит сжигать меньше топлива, а также сократить объем смазочных материалов, необходимых для полноценного функционирования агрегата.

По данным немецких ученых, ключевое влияние на эффективность работы современных двигателей внутреннего сгорания оказывают искажения поверхности внутренних стенок цилиндров. В Институте станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера уверены, что оно складываются из двух деформаций: статической и термической. Первая возникает в результате исходных математических просчетов и во время сборки. Даже незаметные глазу микроскопические искажения металла во время затяжки болтов при сборке блока цилиндров могут оказывать влияние на окончательное качество работы узла в целом. Под воздействием высокой температуры даже современные сплавы, используемые в моторе, тоже немного деформируются, вновь внося раздор в идеальное трио стенки цилиндра, поршня и поршневых колец.

Для начала исследователи измерили напряжение в двигателе. Для этого они сняли головку блока цилиндров с образца, убрав тем самым статическое напряжение. Затем ДВС был нагрет до 90 градусов Цельсия (необходимо понимать, что это лишь оптимальная и даже далеко не максимальная температура охлаждающей жидкости, при этом некоторые компоненты ДВС могут быть гораздо горячее, не говоря уже о стенках цилиндра и камере сгорания). После этого была замерена еще и термическая деформация.

Благодаря изучению деформации инженеры Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера смогли вычислить идеальную форму внутренних стенок цилиндров с учетом искажений материала от статической и термической нагрузок. Теперь ученые готовы начать производство блоков цилиндров с использованием хонинговальных головок нового поколения. В них будут интегрированы пьезоэлектрические приводы, позволяющие менять форму инструмента с высокой точностью, а также уменьшать или увеличивать диаметр абразивных элементов. В итоге исследователи желают добиться создания практически идеальной поверхности стенок цилиндров. Она уже будет учитывать статическое и термическое напряжение материалов ДВС.

На данный момент тестовый образец экспериментальных хонинговальных головок уже собран. По расчетам команды Института станкостроения и кузнечно-прессовой техники им. Фраунгофера, требуется примерно 20-30 секунд, чтобы обработать стенки цилиндров одного двигателя. Сейчас проводятся исследования на испытательном стенде. Участие в них принимают и производители автомобилей. В результате тестов ученые должны узнать, к каким результатам приведет внедрение новой технологии. Однако ошеломляющих открытий ждать не следует: по предварительным оценкам, новый вид хонингования позволит умерить аппетит мотора примерно на два-три процента. С другой стороны, инновация может снизить угар масла, нередко встречаемый на современных моторах. Но, на наш взгляд, наиболее важным аспектом эксперимента может стать повышение надежности и долговечности агрегатов.

⇡#Концепты

Уже несколько лет автомобильные производители посещают выставку Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе. Интеграция машин дорожных и компьютерных продолжается: сегодня нередко поставщики вычислительного оборудования открывают свои стенды на крупных и мелких мотор-шоу. Очередной жертвой симбиоза стала ежегодная выставка Combined Exhibitionof Advanced Technologies. Это японский аналог CES, который проводится с 2000 года. В этом году на CEATEC своего представителя отправила Toyota. Автомобильный гигант подготовил «умное насекомое» — концепт Smart INSECT.

Издалека Toyota Smart INSECT действительно напоминает милого жука. Но, как это нередко бывает, в данном случае в качестве имени использован акроним, явно подтянутый до запоминающегося и удобного для произношения названия — Information Network Social Electric City Transporter («городской электрокар с социальной интеграцией в информационных сетях»). Внешне «насекомое» очень дружелюбно: крошечные размеры, милые глазки-фары и аккуратные двери-крылья. Как и полагается автомобилям этого класса, INSECT обладает максимально возможной колесной базой и минимальными свесами кузова, а спереди колеса и вовсе открыты. Стиль беспозвоночного скромен, но экстерьер скроен ладно: чувствуется, что дизайнеры тщательно работали над образом букашки. Однако главное в Smart INSECT вовсе не внешность, а умная начинка.

Среди включенных в концепт технологий есть сенсоры движения, система распознавания речи и даже облачный сервис Toyota Smart Center. Поскольку разработка собственной системы изучения окружающего мира сложна и дорогостояща, тем более когда речь идет об одиночном демонстрационном образце, то японцы решили использовать готовое решение. Наиболее удачным оказался сенсор Microsoft Kinect, поставляемый для игровой консоли Xbox 360. С его помощью автомобиль узнает о приближении человека, после чего открывает дверь с соответствующей стороны. Во время поездки водитель может раздавать команды различным системам транспортного средства при помощи устной речи — это уже не выглядит футуристично, ведь несложными системами голосового управления оснащены многие современные автомобили. Зато «умный жук» способен соединиться с вашим умным домом по беспроводному Интернету и, например, проверить, заперты ли двери, или включить климатическую установку.

С помощью Toyota Smart Center крошечная одноместная машинка следит за условиями ежедневной езды. Получив достаточно информации о повторяющихся маршрутах, компьютерный мозг будет подсказывать водителю более экономичные способы управления автомобилем. Также Smart Center изучает предпочтения владельца: электроника запомнит музыкальные вкусы и гастрономические приоритеты гомо сапиенс, после чего будет предлагать соответствующие аудиокомпозиции в плей-листе или рестораны при поиске точек общепита. И кто тут получается «сапиенс»?

Концепт Toyota Smart INSECT относится к классу так называемых «районных» электрических автомобилей (Neighborhood Electric Vehicle), то есть колесить на нем лучше только по соседним кварталам. «Жучок» может пробежать максимум 50 километров, после чего ему потребуется зарядка. Потолок скорости — 60 км/ч. Предполагаемый ценник за напичканного гаджетами жесткокрылого составляет $10 000, что вполне приемлемо для столь умного индивидуального электрического транспортного средства. Однако вряд ли Toyota Smart INSECT можно будет в скором будущем обнаружить в дилерском центре или магазине технических штучек: четких планов по его выпуску пока не существует.

⇡#Интересности и необычности

Испокон веков людей притягивало все самое-самое: самый большой мамонт, самый белый клык, самая теплая шкура. Однако не всегда предметом интересов становится что-то огромных масштабов. Не зря же прославился тульский Левша со своей подкованной блохой! А как насчет самого маленького в мире компрессорного бензинового двигателя с компоновкой V8? В современных легковых автомобилях подобные агрегаты имеют объем от четырех литров, но компания Conley Precision Engines рекордно снизила размер цилиндров. В результате этого рабочий объем их действующего мотора составил всего 0,1 литра, или 6,09 кубического дюйма. Это достижение отражено даже в названии модели — Stinger 609.

Крошечный двигатель оснащен компрессором, двумя карбюраторами и приводным ремнем. Как сообщают разработчики этого карманного монстра, его максимальная мощность составляет девять лошадиных сил. Иными словами, из одного литра объема инженеры выжали примерно 90 лошадиных сил — в сравнении с высокофорсированными ДВС легковых автомобилей это не так уж много. По всей видимости, сказывается миниатюрность компонентов, но, с учетом отсутствия многомиллионных вливаний на оптимизацию и доводку, это отличный результат. Коленчатый вал раскручивается до 10 000 оборотов в минуту. При этом по звуку Stinger 609 чем-то напоминает бормашину стоматолога, скрещенную с настоящим многолитровым V8.

Размеры Stinger 609 не так уж курьезны, если не учитывать, что это все же бензиновый V8 с турбокомпрессором: длина составляет 35 сантиметров, ширина — 17 сантиметров, высота — 25 сантиметров. Зато весит агрегат всего 5 кг.

На самом деле крошечный мотор впервые был собран достаточно давно. Уникальный проект в Conley Precision Engines начали еще в 2007 году. Последние изменения в конструкцию внесены 15 сентября: тогда разработчики модернизировали конструкцию газораспределительного механизма, в частности установили новые распределительные валы. Теперь в Conley Precision Engines можно заказать Stinger 609 для себя. Ценник кусается: за базовый вариант двигателя с электрическим стартером и центробежной муфтой в качестве сцепления производитель просит $5 695. При этом необходимо понимать, что такой мотор будет атмосферным, в результате чего его максимальная мощность снизится примерно до 5,5 лошадиных сил. За установленный и протестированный приводной нагнетатель придется выложить еще $1 695. Выпускной коллектор из нержавеющей стали оценивается в 279 долларов, а если его покрыть хромом, то и в 559. В общем, недешевое это дело, на блох устанавливать самые маленькие в мире компрессорные восьмицилиндровые двигатели.

В Conley Precision Engines не сообщают, включен ли их Stinger 609 в Книгу рекордов Гиннесса. Вообще одно из самых популярных изданий мира много знает об автомобилях: самый быстрый, самый мощный, самый экономичный, самый большой, самый маленький, самый дорогой, самый дешевый… Теперь этот список пополнится еще и самым низким! Сделали его в Японии.

По официальным данным, от земли до самой высокой точки автомобиля Mirai представители Книги рекордов Гиннеса намерили лишь 45,2 сантиметра. Название транспортного средства переводится с японского языка как «будущее». В завтрашний день попытались заглянуть студенты и учителя Высшей школы города Асакути, префектура Окаяма. Ямы в этом районе, судя по модели, отсутствуют полностью — дорожный просвет автомобиля стремится к нулю.

Чтобы создать самый плоский в мире автомобиль, в Высшей школе города Асакути сделали Mirai электрокаром. Разработчики использовали готовые компоненты от модели Q-car, производимой японской компанией CQ motors. Стальное шасси, систему рулевого управления, пластиковый кузов, светодиодные фары, сиденья и многие остальные детали студенты с учителями сделали сами. В итоге Mirai стал на шесть сантиметров ниже прежнего обладателя титула самого низкого автомобиля в мире Flatmobile.

При взгляде на видеосъемку самого низкого автомобиля в мире может возникнуть ощущение, что управлять такой машиной — сплошное удовольствие: рекордно низкий центр тяжести, задний привод, малый вес. Однако управляющий Высшей школы города Асакути Харада Казунари настроен отнюдь не столь оптимистично. По его мнению, несмотря на допуск автомобиля к использованию на дорогах общего пользования, перемещение по загруженным автомагистралям вызывает больше страха, чем положительных эмоций. Это обусловлено главной особенностью Mirai — рекордно малой высотой. «Ездить на Mirai может быть очень страшно, особенно когда скорость превышает 40 км/ч, ведь поверхность дорожного полотна находится очень близко к глазам. Также водителя не покидает ощущение, то более крупные соседи по потоку могут попросту не заметить маленький электрокар и переехать его. Поэтому мы создали правило: при управлении Mirai на загруженной улице необходимо организовывать небольшой кортеж, включающий одну машину сзади уникального транспортного средства и одну спереди».

Самым большим испытанием для команды Высшей школы города Асакути стал перевод автомобиля с бензинового питания на электрическое. Этот шаг позволил не только более компактно разместить компоненты силового агрегата, но и сделать проект чуточку выгоднее для окружающей среды.

Еще один любопытный автомобиль был разработан в США. В Америке создали самую быструю машину, питающуюся сыром. Нет, они не поместили мышей в большое колесо, а всего лишь собрали обычный драгстер. Выделяется в нем лишь двигатель внутреннего сгорания: он работает на биодизеле, полученном из сыра.

Как и многие аналогичные нестандартные рекорды, этот установили сотрудники научного заведения. Над созданием самого быстрого в мире сырного автомобиля трудились лучшие химики и инженеры Университета штата Юта. Первые пытались добыть топливо на основе промышленных отходов производства сыра, вторые — создать двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания объемом один литр, лишенный непереносимости лактозы. В результате слаженной работы команды на осеннем фестивале World of Speed 2012, проводимом Ассоциацией гонок на соляных плато штата Юта (Utah Salt Flats Racing Association), драгстер Aggie A-Salt Streamliner с биохимиком Майклом Морганом за штурвалом установил мировой рекорд. Автомобиль смог разогнаться до максимальной скорости 105,16 км/ч. Этот результат кажется довольно скромным, однако он стал лучшим для данного класса — литровых двухцилиндровых двигателей, работающих на биодизеле.

Любопытно, что в рамках World of Speed 2012 команда Университета штата Юта испытала Aggie A-Salt Streamliner также и на классическом дизельном топливе, произведенном в результате прямой перегонки нефти. Точные данные не сообщаются, но известно, что максимальная скорость в этом случае практически не отличалась от лучших показателей заездов на «сырном» горючем.

Самые маленькие экономичные двигатели

Современная тенденция к оптимизации размеров в сфере машиностроения обусловлена многими факторами. Применительно к двигателям стоит отметить и ужесточение экологических норм с новыми требованиями к мощности и расходу топлива, и целесообразность элементарной конструкционной оптимизации.

Однако и на протяжении всего XX века инженеры автомобильной индустрии предлагали достаточно компактные ДВС, выдерживая оптимальное соотношение размеров машины и мощности силовой установки.

Ниже представлены наиболее интересные представители сегмента автомобилей с мини-двигателями из тех, которые когда-либо существовали.

Топ 10 двигателей с небольшим объемом.

Удивительно, но в автопромышленности есть определенные двигатели, которые устанавливаются на обычные автомобили серийного производства, объем которых может составлять менее 1 литра бутылки Кока-Колы. Если вы сейчас подумаете, что подобные моторы в наше время редкость, то будете удивлены, на самом деле двигатели с небольшим объемом сегодня широко используются многими автомобильными компаниями производителями. С постоянным ужесточением в мире экологических норм, чтоб уменьшить выбросы в атмосферу парниковых газов большинство автопроизводителей вынуждены уменьшать объем двигателей и количество цилиндров в автомобиле, но при этом пытаются сохранить определенный уровень адекватной мощности авто. Таким образом, если кто-то вам говорит, что уменьшение объема двигателя обязательно приводит к потере его мощности, то они ошибаются. Предлагаем вам ознакомиться с Топ-10 моторов у которых по современным меркам довольно малый объем двигателя, но они как раз и доказывают и опровергают те неподтвержденные слухи, что тренд на уменьшение цилиндров в двигателе идет автомобилю во вред.

Что спасет дизель от вымирания?

Европейские страны одна за другой анонсируют полный запрет двигателей внутреннего сгорания.

Ехать в такой атмосфере на день технических новинок грустно, но у компании Bosch нашлось чем удивить.

Еще пару лет назад о запрете бензиновых и дизельных двигателей никто и не помышлял, но после дизельгейта экологи расправили крылья, и производители уловили новый тренд. Например, фирма Volvo заявила о нерентабельности разработки новых дизелей.

А вот в компании Bosch уверены, что дизели хоронить рано! Дальнейшая оптимизация систем питания и очистки отработавших газов позволит уложиться в перспективные экологические нормы. Плюс электрификация: большие перспективы имеют «мягкие» гибриды с дополнительной бортовой сетью напряжением 48 В — например, такая система установлена на новом Audi A8. Оптимизм, с каким инженеры говорили о дальнейшем развитии турбодизелей, внушает уверенность, что радикальные заявления политиков и экологов пока останутся нереализованными.

Обеспокоенность компании Bosch понятна — это один из крупнейших производителей автокомпонентов, а резкий отказ от дизелей или ДВС, в целом, потребует перестройки бизнеса и больших инвестиций. Поэтому немцы намерены всеми силами отстаивать существующий порядок вещей и предлагают варианты его оптимизации.

Турбированный трехцилиндровый двигатель Smart 0.9L

Представленный нами здесь Smart Fortwo является одним из самых маленьких автомобилей, который доступен на сегодняшний день для покупки на авторынке. Параметры этой машины таковы: Длина- 2,69 м, Ширина- 1,56 метра. Соответственно получается, что на такую мини-автомашину нет ни какой необходимости устанавливать большой и мощный мотор. Под капотом микроавтомобиля расположился турбированный бензиновый двигатель объемом 0,9 литра и мощностью в 84 л.с. (максимальный крутящий момент 120 Нм). Этого вполне достаточно, чтобы с 0 до 100 км/час автомобиль мог разогнаться за 10,7 секунд. Понятно всем, что автомобиль Smart Fortwo проиграет на автодороге любые гонки, но главное его преимущество в экономии топлива, в смешанном цикле автомобиль потребляет всего 4,9 л на 100 км пути.

Насколько эффективен самый маленький двигатель внутреннего сгорания?

Обычный ДВС, действие которого основано на возвратно-поступательном движении поршня, теряет производительность по мере уменьшения рабочего объема. Все дело в значительной потере КПД при преобразовании этого самого движения ЦПГ во вращательное, столь необходимое для колес. Однако еще до Второй Мировой Войны механик-самоучка Феликс Генрих Ванкель создал первый действующий образец роторно-поршневого ДВС, в котором все узлы только вращаются. Логично, что данная конструкция, очень напоминающая электромотор, позволяет сократить количество деталей на 40 %, по сравнению со стандартными двигателями.

Несмотря на то, что до сегодняшнего дня не решены все проблемы данного механизма, срок службы, экономичность и экологичность соответствуют установленным мировым стандартам. Производительность же превосходит все мыслимые пределы. Роторно-поршневой ДВС с рабочим объемом 1.3 литра позволяет развить мощность в 220 лошадиных сил

. Установка же турбокомпрессора увеличивает этот показатель до 350 л.с., что очень даже существенно. Ну, а самый маленький двигатель внутреннего сгорания из серии «ванкелей», известный под маркой OSMG 1400, имеет объем всего 0. 005 литра, однако при этом выдает мощность в 1.27 л.с. при собственном весе 335 граммов.

Основное преимущество роторно-поршневых двигателей – отсутствие шумов, сопровождающих работу механизмов, благодаря низкой массе работающих узлов и точному балансу вала.

Трехцилиндровый двигатель Ford 1.0L EcoBoost

Прошло уже несколько лет после того, как компания Форд представила свой первый турбированный трехцилиндровый двигатель. Уже сегодня в наше время этот силовой агрегат можно увидеть на многих автомобилях Американской марки. Мощность такого мотора составляет 100 л.с. (в зависимости от модели машины), крутящий момент его турбодвигателя равен 170 Нм. Благодаря своему небольшому объему трехцилиндрового двигателя а также системы Старт-стоп, двигатель авто в смешанном цикле потребляет всего 4,6 литра на 100 км.

Трехцилиндровый двигатель Mitsubishi 1.2L

Этот 1,2 литровый мотор мощностью в 78 л.с. устанавливается на автомобиль Mitsubishi Mirage, что позволяет ей расходовать в смешанном режиме около 5,2 литров на 100 км пути.

Такой расход топлива можно сравнивать с расходом горючего определенными гибридными автомобилями. Мощность у машины — менее 100 л.с., а максимальный крутящий момент составляет 100 Нм.

Ford Focus 1.0 EcoBoost — пока не для России

Еще в 2012 году корпорация Форд прозорливо стала разрабатывать двигатели семейства EcoBoost. Это важные силовые агрегаты для компании с турбонаддувом, который позволяет значительно экономить ресурс. В данном случае турбина вешается даже на самый маленький силовой агрегат и позволяет активно экономить топливо. Стоит признать, что 1-литровый двигатель пока не заинтересует покупателей в России, но эра мелких силовых агрегатов уже подходит, так что стоит ждать появлений Ford Focus 1.0 EcoBoost на рынке в ближайшие годы. Главные особенности турбировнного 1-литрового двигателя от Форд следующие:

• несмотря на малый объем, корпорации удалось получит 100 и 125 лошадиных сил с двигателя, на рынке представлены две версии;
• силовой агрегат дважды занимал первое место во всемирных рейтингах силовых агрегатов «Двигатель года» — такое случилось впервые в истории;
• динамика осталась достаточно высокой — Фокус разгоняется с малым двигателем до сотни за 11.3 секунды, что является удачным результатом;
• даже обгон на трассе не окажется проблемой для этого агрегата, учитывая довольно большое количество лошадок;
• двигатель собран очень качественно, европейские отзывы об его эксплуатации оказываются полными удивления по поводу выносливости;
• расход в смешанном цикле будет равен примерно 5 литрам, что является прекрасным результатом в любом случае.

Интересно, что все паспортные данные полностью являются актуальными для автомобиля, ни одно другое транспортное средство не показывает столь высокую точность в соблюдении важных характеристик. Это говорит о немецкой точности, ведь силовой агрегат 1.0 EcoBoost разработан именно в Германии. Инженеры длительное время работали над созданием идеальной конструкции двигателя, после чего он более четырех лет активно производился и устанавливался на разные автомобили концерна. Эта разработка себя точно окупила.

Четырехцилиндровый двигатель Fiat Chrysler 1.4L Turbo MultiAir

Этот четырехцилиндровый 1,4-литровый силовой агрегат используется на многих моделях марки Фиат, включая и модель «500». Турбомотор имеет мощность 135 л.с. Размеры этого двигателя позволили инженерам компании установить его в компактный авто Фиат 500. Также, благодаря своим техническим характеристикам данный двигатель делает этот небольшой автомобиль достаточно высокопроизводительным. Расход топлива в смешанном цикле тоже вполне адекватный — 7,8 литров на 100 км.

Peel P50

Начать следует с того, что модель установила рекорд Гиннеса в качестве самого маленького автомобиля. Хотя относительно ее принадлежности к классу легковых автомашин не все однозначно: аппарат нередко позиционируют как мини-коляску с силовой тягой. В 1960-х годах это средство передвижения было разработано для одиночных пригородных поездок с возможностью максимально удобного обращения с техникой – достаточно упомянуть, что в конструкции предусмотрена специальная рукоятка, с помощью которой машину мощно перемещать вручную.

Что же касается движка, то его представляет мотоциклетный двухтактный агрегат с одним цилиндром на 49 см3. К слову, совокупная масса P50 составляет около 60 кг, что при мощности чуть более 4 л.с. позволяет ему развивать до 61 км/ч. Разработка также могла бы и в наши дни заинтересовать экономных автолюбителей расходом топлива на уровне 3 л/100 км, но в рамках этой концепции компания Peel недавно предложила электрифицированную версию модели четырехтактного двигателя.

Четырехцилиндровый двигатель General Motors 1.4L Turbo Ecotec

Компания General Motors вывела на рынок свой новый 1,4-литровый турбированный двигатель с четырьмя цилиндрами. Например, этот мотор также устанавливается и на новую модель 2021 года Chevrolet Cruze. Мощность этого двигателя составляет 153 л.с. Средний расход топлива заявленный производителем составляет 6,7 литров на 100 км, что делает такой автомобиль согласитесь с нами, просто потрясающим.

KIA Picanto — корейское предложение в сфере самых малых двигателей

Корейцы также не прочь прославиться на рынке экономичных автомобилей, поэтому вслед за другими представителями малого класса они предложили свою разработку. Это маленький хэтчбек KIA Picanto, который предлагает вполне адекватную комплектацию и прекрасные технические характеристики. Многие рассматривают авто как транспорт для города, но на деле эта машина может покорить и трассы с хорошим асфальтовым покрытием. Пиканто обладает 1-литровым бензиновым двигателем в базе, чем привлекает внимание любителей экономии. Главные качества силового агрегата следующие:

• с 1 литра объема корейским инженерам удалось выудить 69 лошадиных сил, конечно, никаких турбин и прочих современных технологий здесь нет;
• механическая коробка передач отлично влияет на динамику и расход, поэтому стала единственным предложением в данном случае;
• разгон до сотни за 14. 6 секунд вполне достаточен в городских условиях, динамика машины будет ощутимо лучше предыдущего участника рейтинга;
• надежность двигателя подтверждена годами эксплуатации, практически все покупатели активно хвалят автомобиль за неприхотливость и удачную сборку;
• при всех своих преимуществах двигатель показывает еще одну важную сторону — средний расход по паспорту равен 4.5 литра на 100 километров;
• судя по отзывам покупателей, паспортные данные реально подтверждаются в жизни, экономичность транспорт очень ощутимая.

Многие покупатели предпочтут приобрести иные автомобили с более брутальной и мужской внешностью. Маленький Picanto ждет своих покупателей, которые оценят небольшие компактные размеры и прочие важные преимущества транспортного средства. На этой машинке не обязательно ездить быстро, а ее природа женской половины водительского общества становится спорной. Все больше мужчин пересаживаются на небольшие хэтчбеки и экономят деньги на заправках, получая более качественную поездку за меньшие деньги.

Четырехцилиндровый двигатель General Motors 1.4L Ecotec без турбины

Для тех, кто не очень любит турбированные моторы компания GM создала аналогичный четырехцилиндровый двигатель, но уже без турбины, объем которого соответственно равен 1,4 литра, а мощность составляет 98 л.с. Например, данный силовой агрегат устанавливается на автомобиль Chevrolet Spark с мощность мотора в 98 л.с. (128 Нм).

Самый маленький дизельный двигатель как источник энергии

Если говорить о полноценном цилиндро-поршневом механизме, то на сегодняшний день самые небольшие размеры имеет детище инженера Йесуса Уайлдера. Это 12-цилиндровый двигатель V-образного типа, полностью соответствующий ДВС Ferrari и Lamborghini. Однако на деле механизм является бесполезной безделушкой, поскольку работает не на жидком топливе, а на сжатом воздухе, и при рабочем объеме в 12 кубических сантиметров имеет очень низкий КПД.

Другое дело – самый маленький дизельный двигатель, разработанный учеными Великобритании. Правда, в качестве горючего для него требуется не солярка, а особая самовозгорающаяся при увеличении давления смесь метанола с водородом. При тактовом движении поршня в камере сгорания, объем которой не превышает одного кубического миллиметра, возникает вспышка, приводящая механизм в действие. Что любопытно, микроскопических размеров удалось добиться путем установки плоских деталей, в частности, те же поршни являются ультратонкими пластинами. Уже сегодня в ДВС с габаритами 5х15х3 миллиметра крошечный вал вращается со скоростью 50.000 об/мин, вследствие чего производит мощность порядка 11,2 Ватта.

Пока перед учеными стоит ряд проблем, которые необходимо решить перед тем, как выпускать дизельные мини-двигатели на поточное производство. В частности, это колоссальные теплопотери из-за чрезвычайно тонких стенок камеры сгорания и недолговечность материалов при воздействии высоких температур. Однако, когда все-таки крошечные ДВС сойдут с конвейера, всего нескольких граммов топлива хватит, чтобы заставить механизм при КПД в 10 % работать в 20 раз дольше и эффективнее аккумуляторов таких же размеров.

Четырехцилиндровый двигатель Volkswagen 1.4L турбо

В конце прошлого года компания Volkswagen представила на обозрение свой 1,4-литровый турбо двигатель с четырьмя цилиндрами. Кодовое обозначение мотора- EA211. Этот двигатель был специально создан для модели авто VW Jetta. Его мощность составляет 150 л.с., а максимальный крутящий момент равен 240 Нм. В смешанном режиме автомобиль с таким силовым агрегатом потребляет всего 6 литров на 100 километров пути.

«Вечные» двигатели

Вернемся к уже упомянутым выше легендарным моторам-миллионникам. Бытует мнение, что раньше были движки, которые могли гонять до 1 миллиона километров, и это по тем дорогам, без капитального ремонта. Одним из таких был Мерседес-Бенц модели M102. Он пришел на замену М115. М102 стал легче, но в то же время мощнее.

Этого он добился за счет более тонких стен, что позволило опустить коленвал ниже. Цилиндрические головки выполнялись в перекрестной форме, на которой находятся подвесные V-образные клапаны, привод работает через центральное коромысло распределяющего вала.

Сам движок начали выпускать в 80-х годах прошлого столетия в двух сборках. Обе конфигурации устанавливали в семействе автомобилей W123.

Через 4 года появилось новое семейство — W124 и двигатель был усовершенствован. Гидроопоры заменили резиновые. На нем был установлен датчик давления масла, поликлиновый ремень, коленчатый вал и облегченные шатуны, также был заменен масляный фильтр.

Карбюраторный вариант стал последним в истории марки.

Также стоит упомянуть дизельный 2,5 л движок от тойоты. Этот двигатель считался очень хорошим и мог отбегать свой миллион. Но конечно же, с капитальным ремонтом, потому что цилиндры изнашиваются намного быстрее. Срок жизни цилиндров приблизительно 300— 400 тыс. км.

Давайте вспомним про двигатели ВАЗ. Хоть и качество сборки этих автомобилей желает лучшего, но на ладах стоят очень даже неплохие движки, хочется выделить 8- клапанные движки внутреннего сгорания. Для ВАЗ-2112 вполне обычным считается пробег 200–300 тысяч километров, после чего придется делать капитальный ремонт.

А ВАЗ-21083 при правильном подходе и своевременной замене масла могут послужить еще дольше — до 400 тыс. км. Но 16-клапанный мотор очень быстро ломается. Если подытожить, весь продукт ВАЗ — это лотерея. Брак встречается очень часто.

Про моторы Renault трудно что-то сказать однозначно — в линейке силовых агрегатов есть хорошие модели, а есть откровенно слабые. Самым надежным дизельным двигателем считается 8-клапанный мотор K7J, объемом 1,4 л., и K7M, объемом 1.6 л. Выполнены они просто и удачно, поэтому и ломаются очень редко.

Они имеют ременной ГРМ (газораспределительный механизм) привод, клапан регулируется винтами. K7M — используется в авто RenaultSymbol/ Sandero/Logan/ Clio. Выше упомянутый ВАЗ использует в своем автомобиле Лада Ларгус. По всем признакам K7J выглядит хорошо, кроме мощности — её недостаточно для среднеразмерного легкового автомобиля.

В среднем самый экономичный мотор может пробежать до 400 тыс. км без капитального ремонта.

Что касается компании Рено, её моторы не характеризуются высокой надежностью — это дизели 1,5 л, 1,9 л и 2,2 л. С ними часто возникают проблемы. При нагрузках начинает стучать коленчатый вал, а когда то же самое начинает происходить и с шатунными вкладышами — это однозначно капремонт. Пробежать этот дизелек от Рено много не сможет, и капремонт придется делать уже через 130–150 тысяч километров.

Трехцилиндровый турбо двигатель MINI 1.5L

Этот мотор попал в 2015 году в Топ-10 самых лучших двигателей мира, по версии WardsAuto. Этот 1,5- литровый двигатель Mini создан по технологии TwinPower Turbo, которая используется компанией БМВ при созданиина своих моторов. Мощность такого трехцилиндрового мотора Mini составляет 136 л.с., а максимальный крутящий момент равен 220 Нм. Расход топлива в комбинированном режиме составляет 5,3 литров на 100 км пути.

Тест на токсичность автомобилей: выход в город

Bosch активно готовится к внедрению сертификационного теста RDE (Real Driving Emissions). Как следует из названия, это измерение выбросов оксидов азота (NOx) в режиме реальной езды. В программу входит три режима движения: городской со скоростью до 60 км/ч, пригородный в диапазоне 60–90 км/ч и трассовый с разгоном до 145 км/ч. Общее время теста составляет от 90 до 120 минут, на каждую из трех секций должно приходиться не менее 16 км. Такие испытания дают картину, максимально приближенную к обычной жизни. Из-за этого и объем выбросов оказывается гораздо выше, чем в нынешнем «овощном» цикле NEDC, будто бы специально заточенном под получение фантастических результатов расхода топлива. Это не означает, что машины станут «грязнее», просто результаты, полученные по новой методике, гораздо ближе к реальным.

Более того, даже в рамках одного цикла RDE показать одинаковые результаты в лаборатории и на дорогах общего пользования невозможно. В первом случае, несмотря на более жесткую программу, укладываться в существующие нормы Евро‑6 всё же придется. Кто-то сумеет сделать это и с существующими моторами, другим потребуется раскошелиться на доработки. А вот реальные дороги — другое дело. Тут в игру вступают рельеф, погода, трафик и другие факторы. Поэтому вводится повышающий коэффициент относительно прописанных в законодательстве норм. С 1 сентября 2021 года, когда RDE вступит в силу, коэффициент будет равен 2,0, а с 2021 года — 1,5. Это означает, что на «открытом воздухе» автомобилям позволят выбрасывать оксидов азота NOx в полтора-два раза больше, чем в лаборатории. Но со временем от производителей потребуют сократить разницу. Напомним, что ныне действующими нормами Евро‑6 установлен лимит 0,08 г/км для дизельных двигателей и 0,06 г/км для бензиновых.

Экологи негодуют: власти разрешили машинам «чадить» вдвое больше! Словно никто не в курсе, каким образом достигались красивые результаты прошлых лет. На махинациях с выбросами спалился не только Volkswagen — вот и Daimler отзывает три миллиона дизельных Мерседесов. Трясут и других производителей.

Тест RDE появился не в одночасье. Еще в 2015 году немецкий клуб ADAC испытал 69 автомобилей на соответствие экологическим требованиям Евро‑6, прогнав их по этому перспективному циклу. Три десятка машин в отведенные рамки не уложились. Но остальные-то сумели или были максимально близки к этому! Значит, не все так безнадежно?

Изменения в методике замеров вредных выбросов грядут во всем мире. На смену региональным ездовым циклам, включая европейский NEDC, идет методика WLTC — Worldwide harmonized light vehicles test cycle, «Всемирный гармонизированный (что означает — согласно техническому регламенту) тестовый цикл для легковых автомобилей». Она отличается меньшей продолжительностью простоев (13,4%), более интенсивными разгонами (ускорения до 1,58 м/с²), самой высокой средней и максимальной скоростями (53,8 и 131,3 км/ч соответственно) — иными словами, ближе к реальной жизни. А нормы выбросов Евро‑6 остаются прежними. И тест RDE на выбросы NOx станет довеском к циклу WLTC.

Четырехцилиндровый турбо двигатель Honda 1.5L

Наконец-то компания Хонда представила свой турбированный 1,5-литровый двигатель, который в дальнейшем будет устанавливаться на новую модель 2021 Honda Civic. Есть много шансов, что этот силовой агрегат станет на мировом рынке самым популярным из всех представленных двигателей. Турбированный двигатель авто Хонда имеет мощность 174 л.с., его максимальный крутящий момент составляет 220 Нм. В смешанном цикле с вариатором расход топлива у мотора составляет 6,7 литров на 100 км. С механической коробкой передач этот расход топлива существенно будет ниже.

Что спасет дизель от вымирания?

Европейские страны одна за другой анонсируют полный запрет двигателей внутреннего сгорания. Ехать в такой атмосфере на день технических новинок грустно, но у компании Bosch нашлось чем удивить.

Еще пару лет назад о запрете бензиновых и дизельных двигателей никто и не помышлял, но после дизельгейта экологи расправили крылья, и производители уловили новый тренд. Например, фирма Volvo заявила о нерентабельности разработки новых дизелей.

А вот в компании Bosch уверены, что дизели хоронить рано! Дальнейшая оптимизация систем питания и очистки отработавших газов позволит уложиться в перспективные экологические нормы. Плюс электрификация: большие перспективы имеют «мягкие» гибриды с дополнительной бортовой сетью напряжением 48 В — например, такая система установлена на новом Audi A8. Оптимизм, с каким инженеры говорили о дальнейшем развитии турбодизелей, внушает уверенность, что радикальные заявления политиков и экологов пока останутся нереализованными.

Обеспокоенность компании Bosch понятна — это один из крупнейших производителей автокомпонентов, а резкий отказ от дизелей или ДВС, в целом, потребует перестройки бизнеса и больших инвестиций. Поэтому немцы намерены всеми силами отстаивать существующий порядок вещей и предлагают варианты его оптимизации.

Четырехцилиндровый двигатель Toyota 1.5L

Этот 1,5-литровый четырехцилиндровый мотор в отличие от двигателя на авто Хонда, не оснащен турбиной. Мощность этого двигателя составляет 106 л.с., а максимальный крутящий момент составляет всего 139 Нм. Но этого вполне достаточно и хватает, так как этот силовой агрегат преимущественно устанавливается на автомобиль Toyota Yaris. Расход топлива- 7,1 литров на 100 км.

Кстате, двигатели автомобилей Хонда и Тойота очень похожи друг с другом по своей конструкции. Единственное и значительное отличие у машин между собой, это наличие в моторе Хонда турбокомпрессора. При сравнивании мощности двух Японских двигателей можно заметить и отметить пользу турбины, которая автомобилю Хонда дает существенное преимущество.

Что в итоге

Как видно, если учесть значительную потерю КПД при уменьшении объема бензинового двигателя, а также специфические особенности в виде повышенного расхода топлива и сниженной надежности роторно-поршневого мотора, компактный дизельный двигатель является наиболее перспективным вариантом во всех отношениях.

При этом такие агрегаты будут потреблять уже не литры, а граммы топлива, показатель КПД вполне может оказаться на отметке около 7-10%. Это значит, что такой двигатель в качестве источника энергии окажется более эффективным и намного более долговечным решением по сравнению с различными аккумуляторными батареями, которые могут быть схожи по габаритам.

Дизельный оппозитный двигатель Субару (Subaru Boxer Diesel). Устройство и особенности оппозитного мотора, преимущества и недостатки указанного типа ДВС.

Какой срок службы двигателя является нормой для современных моторов. Почему не осталось двигателей «миллионников». Как увеличить ресурс современного ДВС.

Основные отличия, а также преимущества и недостатки 8-и клапанных моторов по сравнению с 16-и клапанными двигателями. Какой силовой агрегат лучше выбрать.

Особенности и отличия оппозитного двигателя от других поршневых ДВС. Преимущества оппозитного мотора, минусы данной конструкции, нюансы обслуживания.

Назначение и функции форкамеры в устройстве предкамерных бензиновых и дизельных двигателей. Внедрение предкамеры для повышения мощности и экономии топлива.

Виды двигателей внутреннего сгорания, отличия различных типов ДВС. Особенности компоновки, объем двигателя, мощность, крутящий момент и другие параметры.

Источник

Mercedes-Benz S-Class

Огромный Mercedes-Benz S-Class, который ранее было не возможно себе представить с двигателем маленького объёма, с недавних пор оснащается гибридной силовой установкой, в состав которой входит электродвигатель и рядный 4-цилиндровый двигатель объёмом 2,2 литра. Mercedes-Benz, да как так то?

В заключение отмечу, что в отличие от Европы и США, где двигателями маленького объёма оснащаются исключительно автомобили в базовой комплектации, в Китае такими двигателями оснащаются даже автомобили в максимальной комплектации, в том числе и внедорожники.
Понравилась публикация? Поделись!

Закат эпохи

Естественно, что такой шквал негатива в сторону дизельных моторов не мог не отразиться на продажах. Владельцы дизельных автомобилей класса Евро-5 не знают, чего им ждать. В условиях, когда в любой момент они могут лишиться проезда по собственному городу, автолюбители начинают вновь присматриваться к бензиновым агрегатам. По данным Ассоциации европейских производителей автомобилей (ACEA), в мае этого года доля дизельных машин на рынке новых автомобилей Германии снизилась почти на 6 процентов в сравнении с аналогичным периодом прошлого года — до 40,4 процента. И это при том, что в последний месяц весны немецкий рынок новых легковушек показал вырост на 13 процентов.

От солярки отказываются не только частные покупатели, но и корпоративные автопарки Германии. По данным Центра автомобильных исследований (CAR) при Университете Дуйсбурга-Эссена, в первом квартале 2015 года доля дизельных машин, приобретенных для служебных целей, составляла 75,8 процента. За аналогичный период в 2017 году — 68,4 процента.

Полностью электрические платформы дают автопроизводителям невиданную свободу компоновочных решений. А это значит, что скоро мы увидим совершенно удивительные автомобили

Автопроизводители остро чувствуют, что маятник, который некогда сделал дизель популярным, теперь качнулся в обратную сторону и набирает скорость. Это вынуждает их менять свою политику в области дизельных технологий. В мае этого года компания Volvo заявила о своих намерениях в будущем полностью отказаться от дизельных моторов. Вместо этого шведы сосредоточат усилия на развитии гибридных и электрических установкок. «Мы приняли решение, что инвестировать в дизельные двигатели нового поколения, выводить их на новый экологический уровень – нерентабельно» , – заявил генеральный директор Volvo Хокан Самуэльсон.

Среди руководства концерна Volkswagen тоже звучат громкие фразы о переосмыслении и очищении автомобилестроения. Марка уже свернула продажи своих дизельных автомобилей в США, заявив, что их потенциал на местном рынке исчерпан. И даже такой крупный моторостроитель, как Cummins, который в Америке являлся чуть ли не синонимом дизельного двигателя, объявил о смене ориентации в сторону гибридов и полностью электрических установок. В причинах ухода от солярки отмечается негативный тренд, сложившийся вокруг дизеля, а также перспективы развития альтернативных источников энергии.

Закат эпохи

Естественно, что такой шквал негатива в сторону дизельных моторов не мог не отразиться на продажах. Владельцы дизельных автомобилей класса Евро-5 не знают, чего им ждать. В условиях, когда в любой момент они могут лишиться проезда по собственному городу, автолюбители начинают вновь присматриваться к бензиновым агрегатам. По данным Ассоциации европейских производителей автомобилей (ACEA), в мае этого года доля дизельных машин на рынке новых автомобилей Германии снизилась почти на 6 процентов в сравнении с аналогичным периодом прошлого года — до 40,4 процента. И это при том, что в последний месяц весны немецкий рынок новых легковушек показал вырост на 13 процентов.

От солярки отказываются не только частные покупатели, но и корпоративные автопарки Германии. По данным Центра автомобильных исследований (CAR) при Университете Дуйсбурга-Эссена, в первом квартале 2015 года доля дизельных машин, приобретенных для служебных целей, составляла 75,8 процента. За аналогичный период в 2017 году — 68,4 процента.

Полностью электрические платформы дают автопроизводителям невиданную свободу компоновочных решений. А это значит, что скоро мы увидим совершенно удивительные автомобили

Автопроизводители остро чувствуют, что маятник, который некогда сделал дизель популярным, теперь качнулся в обратную сторону и набирает скорость. Это вынуждает их менять свою политику в области дизельных технологий. В мае этого года компания Volvo заявила о своих намерениях в будущем полностью отказаться от дизельных моторов. Вместо этого шведы сосредоточат усилия на развитии гибридных и электрических установкок. «Мы приняли решение, что инвестировать в дизельные двигатели нового поколения, выводить их на новый экологический уровень – нерентабельно» , – заявил генеральный директор Volvo Хокан Самуэльсон.

Среди руководства концерна Volkswagen тоже звучат громкие фразы о переосмыслении и очищении автомобилестроения. Марка уже свернула продажи своих дизельных автомобилей в США, заявив, что их потенциал на местном рынке исчерпан. И даже такой крупный моторостроитель, как Cummins, который в Америке являлся чуть ли не синонимом дизельного двигателя, объявил о смене ориентации в сторону гибридов и полностью электрических установок. В причинах ухода от солярки отмечается негативный тренд, сложившийся вокруг дизеля, а также перспективы развития альтернативных источников энергии.

Для аварийного привода воздушных компрессоров и пожар­ных насосов большой производительности часто используются дизели небольшой мощности (табл. 3.11). Отечественные дизели типов 4 8,5/11 (табл. 3.12) и Ч 9,5/10 применяются в автоматизи­рованных многотопливных дизель-генератор многоцелевого назначения мощностью 8, 16 и 30 кВт. Эти дизель-генераторы работоспособны в зонах большой влажности при температуре от —50 до +50 °С. Эти дизели могут работать на автомобильном бензине, дизельном топливе, трактор­ном керосине и их смесях в любых пропорциях. Часто на морских судах их применяют в качестве аварийного дизель-генератора. Дизели 1Р1-С (14 8,5/11) предназначены для привода электро­генераторов постоянного или переменного тока, а также насо­сов, компрессоров и других механизмов различного назначения соответствующей мощности. Они оборудованы радиаторной си­стемой охлаждения, муфтой для соединения с приводным механизмом и приборами для контроля за работой дизель-генератор. Дизели запускаются вручную. Топливный бак имеет объем топлива 20 л. Дизели ЗР2-С кроме ручного запуска с применением деком­прессии и свечей накаливания имеют электростартер и аккумуля­тор. Работа этих дизелей полностью автоматизирована (при обесточивании ГРЩ автоматически запускается аварийный дизель-генератор), предваритель­ного предпускового прогрева не требуется. Для резервного воз­душного пуска аварийного дизель-генератор установлен ручной компрессор с воздушным баллоном пускового воздуха давлением не более 3 МПа. Дизель 2Р4-С—четырехтактный с радиаторной системой охлаж­дения, имеет раму и муфту для соединения с приводным меха­низмом. На раме имеются приборы для контроля за работой ди­зеля. Пуск дизеля осуществляется электростартером. Объем топливного бака дизеля 50 л. Дизели ЗДШ-6 предназначен для привода различных машин и механизмов соответствующей мощности посредством плоскоременной передачи. Это одноцилиндровые дизели с радиаторной системой охлаждения. Дизель-электрический агрегат 4Э-4 состоит из дизеля 14 8,5/11, соединенного упругой муфтой с генератором ЕС-52-4С, и радиатора, смонтированных на общей сварной раме. Агрегат снабжен автоматическими регуляторами напряжения и частоты вращения. Топливный бак имеет емкость 20 л. Дизель-электрический агрегат Э-8 запускается с помощью электростартера, может запускаться он также вручную с при­менением декомпрессии и свечей накаливания. Электроагрегат Э-8 включает дизель 24 8,5/11 с генератором и радиатором, смон­тированными на общей сварной раме. Агрегат имеет системы, обеспечивающие автоматический подзаряд аккумулятора, автома­тическое поддержание заданной частоты вращения и напряжения, температуры охлаждающей жидкости и давления масла. В качестве аварийного дизель-генератора на судах часто применяются дизель-электри­ческие агрегаты типов Ш00А, ТЭЮОА (Швеция). Для привода генератора используются шестицилиндро­вые четырехтактные дизели с непосредственным впрыском (коли­чество циркуляционного масла в системе 20 л, охлаждающей жидкости 36 л). Система охлаждения дизель-генератора имеет радиатор. Основные параметры шлюпочных и катерных ДРУ, установлен­ных на отечественных судах, приведены в табл. 3.13 и 3. 14.

Виды Двигателей Внутреннего Сгорания (ДВС)

Что такое двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания — это один из самых популярных на сегодняшний день видов двигателей. Принцип его работы построен на воспламенении смеси в камере сгорания и преобразовании её в энергию. Основной элемент в таком устройстве — поршень. Он опускается в нижнюю точку, в цилиндр впрыскивается топливо с воздухом, затем он поднимает их вверх до момента детонации.

Такие агрегаты используются в воздушных, морских и наземных транспортных средствах. До недавнего времени все автомобили выходили с конвейера только с ДВС. Пока компания Тесла не совершила прорыв в автомобилестроении и не запустила потоковое производство электромобилей.

Какие бывают виды двигателей?

Сложно создать новые виды двигателей внутреннего сгорания. В своём современном состоянии они существуют давно и уже прошли проверку временем. По принципу действия они относительно одинаковые, но каждый производитель вносит «изюминку» в агрегаты, которые выпускает. Это может быть уникальная форма поршней, система впрыска или количество клапанов.

Виды ДВС классифицируются по конструкции: рядные, V-образные, роторные и оппозитные.

Рядные моторы

Самые простые и дешевые в обслуживании и ремонте. Цилиндры стоят в ряд, один за другим. Чем больше их количество, тем больше рабочий объём.

Первый мотор был таким и имел 3 цилиндра. Сейчас такие встречаются на малолитражках. От них не ждут значительной мощности. Но они показывают маленький расход.

Наиболее популярный ДВС — 4-цилиндровый. Его максимальный объём достигает 3 литров. Такой установлен на большей части автомобилей эконом-класса. Например, Мазда 3, Форд Фокус, Тойота Королла, Рено Логан, Хонда Цивик.

В авто помощнее уже рядная шестерка. У неё оптимальное соотношение размера и ресурса. Легко помещается под капотом. Остальные агрегаты, в которых больше гильз, уже не такие надежные. Их проблемно разместить в подкапотном пространстве из-за больших габаритов и для них необходимы надежные подушки двигателя.

Преимущества рядных двигателей

Недостатки рядных двигателей

• громоздкость

• высота

V-образные моторы

Цилиндры расположены под углом, друг напротив друга. Угол развала зависит от их количества. Такое строение позволяет получить мощный движок не большого размера. 8-цилиндровый рядный выглядит громоздко и практически не используется в легковых или грузовых автомобилях. Такой же V-образный мотор занимает гораздо меньше места.

Основное преимущество в количестве лошадиных сил и моменте, которые можно получить на таком блоке.

В повседневных машинах популярны V6, V8. Они встречаются на премиальных авто и внедорожниках — Toyota Camry, Nissan 350Z, Nissan Murano. Стоимость обслуживания получается в два раза больше, чем у рядных. При капитальном ремонте количество прокладок, поршней, клапанов, сальников нужно умножать на 2. Визуально у ДВС две ГБЦ.

Существуют также разновидности V10, V12. Встречаются на спорткарах, типа Lamborghini Huracan, Porsche Carrera GTS, AUDI R8 и не предназначены для ежедневного использования. Большой минус любого варианта в сильных вибрациях при работе. Их очень трудно сгладить.

Преимущества V-образных двигателей:

• компактный размер

• большая мощность

Недостатки V-образных ДВС:

• вибрации

• большой объём

Оппозитные двигатели

Название происходит от английского слова “opposite” — противоположный. Цилиндры смотрят в противоположные стороны. Угол между ними всегда 180 градусов. Визуально похож на раскрытый в-образник. Основное отличие в движении поршней. В оппозитнике они поочередно достигают мертвой точки, а в V-образнике — одновременно.

Благодаря своей конструкции боксер, так их ещё называют, более сбитый. Лучше переносит вибрации за счёт своей схемы работы. Автомобили с таким ДВС отличаются хорошей развесовкой и управляемостью. Он расположен ниже, чем обычно.

Важно понимать, что поршни в этом агрегате ходят не в вертикальной плоскости, а в горизонтальной. Что приводит к неравномерной выработке гильз и переборке мотора. Его сборка обходится дорого. Как в предыдущем виде, здесь две головки блока, все прокладки следует покупать в двойном экземпляре.

Самые известные автомобили с оппозитными моторами это – Subaru. Автоконцерн довёл конструкцию до совершенства. Также есть они на некоторых представителях Порше и Альфа Ромео.

Преимущества оппозитных двигателей:

Недостатки оппозитных двигателей:

Роторные моторы

Он же двигатель Ванкеля. В нём используется не поршень, а треугольный ротор. Он вращается вокруг оси — статора — в «цилиндре» овальной формы. Камера образуется между гранью ротора и стенкой блока. За один круг происходит 3 рабочих хода.

Роторный мотор — компактный. Отсутствует ГРМ, коленвал, шатуны. Вместо них уплотнения, которые продлевают срок службы агрегата.

Уже не устанавливаются в авто. Они никогда не пользовались большой популярностью. Отличный экземпляр с таким мотором — Mazda RX8. Все его владельцы могут рассказать про жор масла.

Преимущества роторных двигателей:

Недостатки роторных ДВС:

Типы двигателей автомобилей

Моторы отличаются не только конструктивно. Типы двигателей автомобилей бывают разные. Главное отличие в топливе, которое они используют. ДВС можно разделить на:

• бензиновые,

• дизельные,

• гибридные и

• на газу.

Каждый из них заслуживает внимания. Имеет свои особенности, преимущества, недочеты.

Бензиновые двигатели

Самый распространенный тип автомобильных ДВС. Используется на большинстве иномарок и отечественных машин. Работает на бензине, который перекачивает топливный насос.

По способу впрыска разделяют на карбюраторные и инжекторные. Первая разновидность простая и уже не выпускается. Количество горючего регулирует водитель нажатием педали газа. Оно подаётся в карбюратор, где смешивается с воздухом и идёт во впускной коллектор.

Вторая версия сложнее. Инжектор — более точная система, за каждый цилиндр отвечает своя форсунка. Сколько бензина впрыснуть, регулирует уже электронный блок управления. Такая система установлена на многих новых автомобилях.

Она, в свою очередь, делится на подвиды: моноинжектор — с одной регулирующей форсункой и обычный инжектор — по форсунке на цилиндр. Современная вариация бензинового ДВС — с прямым впрыском. Топливо попадает в камеру отдельно от воздуха и смешивание происходит внутри.

Дизельный двигатель

Работает на дизельном топливе. Не имеет свечей зажигания, вместо них — свечи накала. Они разогревают воздух в цилиндрах до нужной температуры. Форсунки распыляют дизтопливо, оно сразу сгорает и заставляет двигаться поршень.

Особенно популярен вариант турбодизеля. С помощью турбины подается больше воздуха. Коленвал раскручивается быстрее за счёт сильной детонации. Такие моторы быстрее разгоняются.

В целом дизели не быстрые. Имеют большой вес, чтобы уравновесить детонационные вибрации. Отличаются характерным цокотом во время работы. Похоже на стук гидрокомпенсаторов на бензине.

Газовые двигатели

Самостоятельно уже не используются. ГБО устанавливается как альтернатива на бензиновые моторы. Газовый редуктор распределяет его по цилиндрам. Дальше всё происходит по стандартной схеме.

Преимущество машин на газу в том, что стоимость газа меньше. Расход с ГБО возрастает на 1-2 литра. Мощность понижается. Такие агрегаты работают мягче.

Переоборудование необходимо регистрировать в МРЭО и вносить в техпаспорт. Дополнительные форсунки и редуктор не портят блок и его составляющие.

Гибридные двигатели

Смесь ДВС и электромотора. Может работать по-разному. В большинстве случаев сначала функционирует классический мотор, а генератор подзаряжает батарею. От неё работает электродвигатель. На него можно переключить авто и он будет самостоятельно приводить в движение колеса.

Бензиновый и электромотор возможно подключить одновременно. В таком случае расход солярки будет меньше.

Мини двс своими руками — Авто Брянск

Содержание

• 1 Принцип действия ДВС
• 2 Как сделать простейший двигатель внутреннего сгорания?
  • 2.1 Как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания из подручных средств?
  • 2.2 Бестактный ДВС замкнутого типа
• 3 Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?
• 4 Мотор Стирлинга из консервной банки
• 5 Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)
  • 5. 1 Как сделать простой движок Стирлинга – Видео

В древние времена люди использовали животных для приведения в действие простейших механизмов. Позже для плавания на парусных суднах и для того чтобы заставить вращаться ветряные мельницы, делающие из зерна муку, стала использоваться сила ветра. Затем люди научились использовать силу течения речной воды для того, чтобы заставить вращаться водяные колёса, перекачивающие и поднимающие воду или приводящие в действие разнообразные механизмы.

Тепловые двигатели появились в далёком прошлом, в том числе и двигатель Стирлинга. Сегодня технологии значительно усложнились. Так, например, человечество изобрело двигатель внутреннего сгорания, который является довольно сложным механизмом. На основе ДВС в настоящее время работает большинство современных автомобилей и другой необходимой для человека техники. Функция, которую выполняет тепловое расширение внутри двигателя внутреннего сгорания, очень сложна, но без неё работа ДВС невозможна.

В механическом устройстве, называемом двигателем внутреннего сгорания, энергия сгорающего топлива преобразуется в механическую. Для того чтобы сделать двигатель внутреннего сгорания своими руками, необходимо знать основные принципы его действия.

Принцип действия ДВС

На сегодняшний день существуют разные виды двигателей, но для моделизма чаще всего используются:

• Поршневые двигатели дизельного типа.
• Двигатели, зажигаемые путём накала или искры.

Дизельные двигатели отличаются от искровых или калильных тем, что в первых возгорание горючего происходит при сильном сжатии газа в процессе движения поршня в цилиндре. А последние два типа двигателей требуют для возгорания уже сжатой смеси дополнительной энергии, для чего необходимо заранее нагреть калильную свечу или произвести искровой разряд.

Поршневые двигатели могут быть только двухтактными. Двигатели, которые зажигаются путём накала или искры, бывают и двухтактные, и четырехтактные.

Двухтактные двигатели осуществляют любой рабочий процесс в два такта, выполняемые за 1 оборот коленвала.

В первом такте осуществляется «всасывание-сжатие»: когда коленчатый вал вращается, поршень перемещается снизу вверх. В процессе его движения топливная смесь всасывается через золотник в картер, и в то же время в цилиндре сжимается предыдущая порция горючего.

Перед тем как завершается первый такт, в цилиндре воспламеняется горючая смесь, в результате чего значительно увеличивается давление в камере сгорания, которое способствует движению поршня вверх и вниз.

Во втором такте — «рабочем ходе-продувке» сгорающее топливо расширяется, что способствует развитию механической мощности, а свежая порция топлива, засосанная в цилиндр во время первого такта, сжимается.

После того, как поршень проходит около половины пути вниз, газы, образованные во время сгорания топлива, выталкиваются из цилиндра через специально открывающееся окно. А после того, как открывается перепускное окно, сжатое в картере горючее поступает в цилиндр, и тем самым вытесняет из него оставшиеся отработанные газы, то есть, происходит продувка.

Как сделать простейший двигатель внутреннего сгорания?

Устройство ДВС изучается в школе старшеклассниками. Поэтому даже подросток сможет сделать простейший двигатель внутреннего сгорания своими руками. Для его изготовления нужно взять:

• Проволоку.
• Лист картона.
• Клей.
• Моторчик.
• Несколько шестерен.
• Батарейку 9V.

1. Сначала из картона следует вырезать круг, который будет играть роль коленчатого вала.
2. Далее из картона для изготовления шатуна нужно вырезать прямоугольник размером 15×8 см, сложить его вдвое и затем — еще на 90˚. На его концах делаются отверстия.
3. Далее из картонного листа изготовляется поршень с отверстиями для поршневых пальцев.
4. Размер поршневых пальцев должен соответствовать размеру отверстия в поршне.
5. Поршень закрепляется пальцем на шатуне, а его проволокой нужно прикрепить к коленвалу.
6. В соответствии с размером поршня следует свернуть из картона цилиндр, а в соответствии с размером коленчатого вала — коробочку для самого коленвала.

1. Далее следует взять шестерёнки и моторчик и собрать механизм вращения коленчатого вала таким образом, чтобы моторчик мог проворачивать коленчатый вал с поршнем и шатуном.
2. Механизм вращения крепится к коленчатому валу, и он помещается в изготовленную коробочку. При этом вращающий механизм следует прикрепить к стенке коробочки.
3. Далее в цилиндре размещается поршень и цилиндр склеивается с коробочкой.
4. Теперь с помощью двух проводов (+ и —) моторчик соединяется с батарейкой, в результате чего поршень приходит в движение.

Как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания из подручных средств?

Из следующего примера вы узнаете, как можно сделать двигатель внутреннего сгорания в домашней мастерской, не используя при этом станки и сложное оборудование.

1. Для создания данного приспособления следует взять плунжерную пару, которую можно извлечь из топливного насоса трактора.

1. Для изготовления цилиндра от плунжерной втулки была отрезана с помощью машинки утолщенная часть шлефа. Далее требуется прорезать отверстия для выхлопного и перепускного окон, а сверху припаять 2 гайки М6 для свечей зажигания. Поршень же вырезается из плунжера.

1. Для изготовления картера используется жесть. Также к нему нужно припаять подшипники. Чтобы создать дополнительную прочность, следует взять ткань, пропитать её эпоксидной смолой и покрыть ею картер.

1. Коленвал собран из толстой шайбы с двумя отверстиями. Одно отверстие, в которое нужно запрессовать вал, сделано в центре шайбы. Во второе отверстие, расположенное с краю, запрессовывается шпилька с одетым на неё шатуном.
2. Катушка зажигания собирается по следующей схеме:

1. Также можно использовать катушку от автомобиля или мотоцикла. Схема её подключения выглядит следующим образом:

1. Свечу зажигания также можно изготовить самостоятельно, сделав для этого сквозное отверстие в болте М6. Для изготовления изолятора можно использовать стеклянную трубочку из-под термометра и приклеить её с помощью эпоксидной смолы. Трубочка также обёрнута в бумагу, пропитанную эпоксидной смолой.

Детали на двигателе расположены согласно следующему чертежу:

Схема впускного клапана:

Схема карбюратора:

Схематический вид самого карбюратора:

Как работает этот ДВС, можно посмотреть в следующем видео:

Бестактный ДВС замкнутого типа

Данный мини двигатель внутреннего сгорания своими руками работает на небольшом количестве жидкого топлива (20 г). Топливо, взрываясь в камере, моментально преобразуется в газ и значительно увеличивается в объёме. В результате создаётся избыточное давление, выталкивающее поршень и вызывающее вращение коленчатого вала на пол-оборота.

Затем этот же газ быстро преобразуется в горючую жидкость, уменьшаясь в объёме до первоначального состояния. В результате этого создаётся пониженное давление, втягивающее поршень назад, а коленчатый вал снова делает половину оборота.

Таким образом, в процессе одного оборота вала поршень совершает два рабочих хода.

Процесс бесконечен за счет постоянного перехода жидкости в газ и обратно. В такой замкнутой системе отсутствует как впрыск топлива, так и выхлоп газа. Составляют двигатель всего три узла:

1. Камера с двумя секциями и поршень.
2. Коленчатый вал и коробка передач.
3. Зажигательная система.

Система запускается в действие аккумулятором, а далее можно использовать генератор. Для питания двигателя необходимо 12 Вольт, 4 Ампера.

Данный ДВС можно создавать с различными мощностями, он подойдёт для любого вида транспорта, передвигающегося по земле и по воздуху. Исключение составляют лишь реактивные самолёты.

На следующем видео представлена небольшая настольная рабочая модель, демонстрирующая эффект ДВС:

Кроме того, из обычного парового двигателя также можно создать подобный двигатель, работающий по принципу замкнутого типа. При этом пар и вода расходоваться не будут, поскольку водяной пар также быстро превращается в жидкость и обратно в пар в результате пропускания его через поле коронного разряда. К тому же, если пропустить пар сквозь колбу с охлаждённой водой, то в результате возникнет дополнительная тяга, вызванная изменением объёма среды и перепадом давлений. Данный метод позволит повышать низкий коэффициент полезного действия паровых двигателей в целом.

Видео о том, как сделать маленький двигатель внутреннего сгорания

А Вы уже пытались сделать двигатель внутреннего сгорания своими руками? Получилось ли у Вас? Расскажите об этом в комментариях.

Всем привет, вот решил поделится вторым проектом ДВС, проект уже построен давненько и чтото я не решался выкладывать его сюда да и честно чтото лень было. Вобщем после удачного первого мотора мне захотелось построить еще один но немного другой конструкции. Изначально задумывался мотор не скоростной а медленно чавкающий на постоянных оборотах (буржуи называют их hit and miss). Но с ходом разработки и постройки пришлось отказаться от чавкающего двигателя из за ряда проблем и основной проблемой стала — отсутствие собственного токарного станка (большого мне не надо, нужен маленький хоббийный типа ТВ16 или ему подобного либо школьный ТВ4 но таких в наших районах не продают или продают но неадекватно дорого, а платить 5к или более за транспортную с другого города что жаба душит да и станок надо самому смотреть состояние). Так вот неспешно был построен второй проект, описание всего процесса постройки можно почитать на форуме, прямая ссыль на тему — sam0delki.ru/viewtopic.php?f=44&t=611 здесь опишу кратко основные части и изменения в конкретно этом втором проекте относительно первого двс.

Цилиндро-поршневую группу использовал уже готовую, ею послужила ЦПГ из компрессора холодильника. При разборе данного компрессора на металлолом было выяслено что у него довольно интересная рабочая пара, диаметром 24мм и самое главное что цилиндр был не монолитным с основанием компрессора как обычно а был съёмным на двух болтах. Сама схема в данном компрессоре не подходила к работе в виде мотора так как поршень и шатун там были литыми, но компрессоров у меня было много и я без труда подобрал к цилиндру нужный поршень. Собственно он то мне и не давал покоя так как ка был изготовлен очень качественно (пара отличная, компрессия просто обалденная, плюс и материал — чугунная гильза и чугунный поршень — идеал для самоделки из за офигительного коэффициента скольжения чугуна по чугуну).

Так, значит ЦПГ была уже готова, причем отличная. Далее ГБЦ, голову решил делать как и у предыдущего проекта из бронзы. На заводе добыл нужную болванку, и изготовил голову. Клапана также как и у первого проекта из саморезов. Клапана были притерты как и у настоящих двигателей с применением паст для притирки.
Отличия данной головы от предыдущей тут будет один управляемый клапан (выпуск) как у обычного четырехтактного мотора через коромысло и второй клапан будет полностью автоматическим (впуск, тут после того как все части ДВС будут собраны воедино надо будет «поиграться» с жесткостью клапанной пружинки и добиться правильной длительность впуска когда поршень будет двигаться к НМТ и открывать разряжением клапан преодолевая жёсткость пружинки) и второе отличие это свеча зажигания. В первом проекте она была диаметром 6мм и очень сложна в изготовлении (плюс очень хрупкая на кручение, можно легко поломать при заворачивании) тут же свеча уже по серьезнее — 8мм, техпроцесс изготовления тот же — стеклянный изолятор посаженный на эпоксидку и холодная сварка в качестве внешнего изолятора.

Можно, конечно купить красивые заводские модели двигателей Стирлинга, как например, в этом китайском интернет-магазине. Однако, иногда хочется творить самому и сделать вещь, пусть даже из подручных средств. На нашем сайте уже есть несколько вариантов изготовления данных моторов, а в этой публикации ознакомьтесь с совсем простым вариантом изготовления двигателя Стирлинга в домашних условиях.

Посмотрите ниже 3 варианта для самостоятельного изготовления.

Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?

Дмитрий Петраков по многочисленным просьбам отснял пошаговую инструкцию по сборке мощного, относительно своих габаритов и потребляемого количества тепла двигателя Стирлинга. В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы – обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, автор подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы, благодаря чему обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

C чувством, толком и расстановкой.

Мотор Стирлинга в работе с нагрузкой (водяная помпа).

Водяная помпа, собранная в качестве рабочего прототипа, предназначена для работы в паре с моторами Стирлинга. Особенность насоса заключается в небольших затратах энергии, требуемых для совершения им работы: такая конструкция задействует лишь небольшую часть динамического внутреннего рабочего объёма двигателя, и тем самым по минимуму влияет на его производительность.

Мотор Стирлинга из консервной банки

Для его изготовления вам понадобятся подручные материалы: банка из под консервов, небольшой кусок поролона, CD-диск, два болтика и скрепки.

Поролон – одни из самых распространенных материалов, которые используются при изготовлении моторов Стирлинга. Из него делается вытеснитель двигателя. Из куска нашего поролона вырезаем круг, диаметр его делаем на два миллиметров меньше внутреннего диаметра банки, а высоту немного больше ее половины.

В центре крышки просверливаем отверстие, в которое вставим потом шатун. Для ровного хода шатуна делаем из скрепки спиральку и припаиваем ее к крышке.

Поролоновый круг из поролона пронизываем посередине винтиком и застопориваем его шайбой сверху и снизу шайбой и гайкой. После этого присоединяем путем пайки отрезок скрепки, предварительно распрямив ее.

Теперь втыкаем вытеснитель в сделанное заранее отверстие в крышке и герметично пайкой соединяем крышку и банку. На конце скрепки делаем небольшую петельку, а в крышке просверливаем еще одно отверстие, но чуть-чуть больше, чем первое.

Из жести делаем цилиндр, используя пайку.

Присоединяем с помощью паяльника готовый цилиндр к банке, так, чтобы не осталось щелей в месте пайки.

Из скрепки изготавливаем коленвал. Разнос колен нужно сделать в 90 градусов. Колено, которое будет над цилиндром по высоте на 1-2 мм больше другого.

Шатун который нужно будет приделать к мембране, изготавливаем из скрепки и вставляем его в обрезок резины. По длине шатун нужно сделать таким, чтобы в нижней мертвой точке вала мембрана была втянута внутрь цилиндра, а в высшей – напротив – вытянута. Второй шатун настраиваем так же.

Шатун с резиной приклеиваем к мембране, а другой присоединяем к вытеснителю.

Присоединяем паяльником ножки из скрепок к банке и на кривошип пристраиваем маховик. Например, можно использовать СД-диск.

Двигатель Стирлинга в домашних условиях сделан. Теперь осталось под банку подвести тепло – зажечь свечку. А через несколько секунд дать толчок маховику.

Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)

Давайте сделаем двигатель Стирлинга.

Мотор Стирлинга – это тепловой двигатель, который работает за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа (рабочего тела) при различных температурах, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу. Более конкретно, двигатель Стирлинга представляет собой двигатель с рекуперативным тепловым двигателем с замкнутым циклом с постоянно газообразным рабочим телом.

Двигатели Стирлинга имеют более высокий КПД по сравнению с паровыми двигателями и могут достигать 50% эффективности. Они также способны бесшумно работать и могут использовать практически любой источник тепла. Источник тепловой энергии генерируется вне двигателя Стирлинга, а не путем внутреннего сгорания, как в случае двигателей с циклом Отто или дизельным циклом.

Двигатели Стирлинга совместимы с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, поскольку они могут становиться все более значительными по мере роста цен на традиционные виды топлива, а также в свете таких проблем, как истощение запасов нефти и изменение климата.

В этом проекте мы дадим вам простые инструкции по созданию очень простого двигателя DIY Стирлинга с использованием пробирки и шприца .

Как сделать простой движок Стирлинга – Видео

Компоненты и шаги, чтобы сделать моторчик Стирлинга

1. Кусок лиственных пород или фанеры

Это основа для вашего двигателя. Таким образом, он должен быть достаточно жестким, чтобы справляться с движениями двигателя. Затем сделайте три маленьких отверстия, как показано на рисунке. Вы также можете использовать фанеру, дерево и т.д.

2. Мраморные или стеклянные шарики

В двигателе Стирлинга эти шарики выполняют важную функцию. В этом проекте мрамор действует как вытеснитель горячего воздуха от теплой стороны пробирки к холодной стороне. Когда мрамор вытесняет горячий воздух, он остывает.

3. Палки и винты

Шпильки и винты используются для удержания пробирки в удобном положении для свободного перемещения в любом направлении без каких-либо перерывов.

4. Резиновые кусочки

Купите ластик и нарежьте его на следующие формы. Он используется для того, чтобы надежно удерживать пробирку и поддерживать ее герметичность. Не должно быть утечек в ротовой части пробирки. Если это так, проект не будет успешным.

5. Шприц

Шприц является одной из самых важных и движущихся частей в простом двигателе Стирлинга. Добавьте немного смазки внутрь шприца, чтобы поршень мог свободно перемещаться внутри цилиндра. Когда воздух расширяется внутри пробирки, он толкает поршень вниз. В результате цилиндр шприца перемещается вверх. В то же время мрамор катится к горячей стороне пробирки и вытесняет горячий воздух и заставляет его остывать (уменьшать объем).

6. Пробирка Пробирка является наиболее важным и рабочим компонентом простого двигателя Стирлинга. Пробирка изготовлена ​​из стекла определенного типа (например, из боросиликатного стекла), обладающего высокой термостойкостью. Так что его можно нагревать до высоких температур.

Как работает двигатель Стирлинга?

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты. Если это правда, то так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2), они просты: на поверхности они просты, но богаче, сложнее и потенциально очень запутаны, пока вы их не осознаете. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: многие очень плохие видео на YouTube показывают, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом.

На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за тем, как он работает извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.

Все, что требуется для работы двигателя, – это наличие разницы температур между горячей и холодной частями газовой камеры. Были построены модели, которые могут работать только с разницей температуры 4 ° C, хотя заводские двигатели, вероятно, будут работать с разницей в несколько сотен градусов. Эти двигатели могут стать наиболее эффективной формой двигателя внутреннего сгорания.

Двигатели Стирлинга и концентрированная солнечная энергия

Двигатели Стирлинга обеспечивают аккуратный метод преобразования тепловой энергии в движение, которое может привести в движение генератор. Наиболее распространенная схема состоит в том, чтобы двигатель был в центре параболического зеркала. Зеркало будет установлено на устройство слежения, чтобы солнечные лучи фокусировались на двигателе.

* Двигатель Стирлинга как приемник

Возможно, вы играли с выпуклыми линзами в школьные годы. Сосредоточение солнечной энергии для сжигания листа бумаги или спички, я прав? Новые технологии развиваются день ото дня. Концентрированная солнечная тепловая энергия приобретает все большее внимание в эти дни.

Выше приведен короткий видеофильм о простом двигателе с пробиркой, использующим стеклянные шарики в качестве вытеснителя и стеклянный шприц в качестве силового поршня.

Этот простой двигатель Стирлинга был построен из материалов, которые доступны в большинстве школьных научных лабораторий и может быть использован для демонстрации простого теплового двигателя.

Диаграмма давление-объем за цикл

Процесс 1 → 2 Расширение рабочего газа на горячем конце пробирки, тепло передается газу, и газ расширяется, увеличивая объем и толкая поршень шприца вверх.

Процесс 2 → 3 По мере движения мрамора к горячему концу пробирки газ вытесняется из горячего конца пробирки на холодный конец, а по мере движения газа он отдает тепло стенке пробирки.

Процесс 3 → 4 Из рабочего газа отводится тепло, и объем уменьшается, поршень шприца движется вниз.

Процесс 4 → 1 Завершает цикл. Рабочий газ движется от холодного конца пробирки к горячему концу, поскольку мраморные шары вытесняют ее, получая тепло от стенки пробирки, когда она движется, тем самым увеличивая давление газа.

Прогноз рынка малых двигателей внутреннего сгорания до 2027 г. —

Рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) был оценен в 4450 долларов США. 14 миллионов в 2019 году и, по прогнозам, достигнет 5 280 долларов США. 83 миллиона к 2027 году; ожидается, что он будет расти в среднем на 4,5% в год с 2019 по 2027 год.

23 февраля 2021 г., 04:08 по восточноевропейскому времени

| Источник:

ReportLinker

ReportLinker

---

Нью-Йорк, 23 февраля 2021 г. (GLOBE NEWSWIRE) — Reportlinker.com объявляет о выпуске отчета «Прогноз рынка малых двигателей внутреннего сгорания до 2027 г. – влияние COVID-19 и глобальный анализ по типу топлива, цилиндрам, мощности». Продукция и промышленность конечного использования» — https://www.reportlinker.com/p06027564/?utm_source=GNW

США, Канада и Мексика являются крупнейшими экономиками Северной Америки. рынок в регионе, поскольку население привлекает несколько технологических разработок из-за высокой покупательной способности.

По мере расширения использования легковых автомобилей автомобильная промышленность в регионе постоянно процветает. Садовая и садовая техника, а также другое энергетическое оборудование нашли широкое применение в Северной Америке.

Небольшой двигатель внутреннего сгорания позволяет производителям предлагать машины или инструменты малого форм-фактора, такие как компактные автомобили, газонокосилки и усовершенствованные небольшие генераторы. Кроме того, все более широкое использование природного газа создает для участников рынка множество возможностей для разработки усовершенствованного двигателя малого объема с высокой выходной мощностью и эффективностью.

Активное внедрение двигателей внутреннего сгорания в коммерческих автомобилях, пассажирских транспортных средствах и коммунальном оборудовании стимулирует европейский рынок малых двигателей внутреннего сгорания. Сектор производства двигателей, возглавляемый Германией благодаря присутствию известных производителей двигателей, таких как Hatz, DEUTZ и Yanmar Co., Ltd., вносит наибольший вклад в рынок Европы. Растущие нормы загрязнения и растущая озабоченность по поводу загрязнения малых двигателей внутреннего сгорания увеличили использование природного газа для двигателей на рынке. Кроме того, компании разрабатывают усовершенствованный небольшой двигатель внутреннего сгорания в основном для применения в небольших двигателях общего назначения. Например, в марте 2020 года немецкая компания Motorenfabrik Hatz представила новую технологию E1 для одноцилиндровых промышленных дизелей. Этот новый двигатель, основанный на технологии E1, развивает мощность 14,7 лошадиных сил (11 киловатт) с одним цилиндром. Точно так же двигатели 1B50E и 1B30E имеют выходную мощность 10,7 л.с. (8 кВт) и 6,7 л.с. (5 кВт) соответственно. Такое растущее развитие предлагаемых решений способствует росту рынка в промышленности и других отраслях конечного использования.

Рост числа производственных компаний в Индии и Китае благодаря наличию квалифицированных кадров стимулирует развитие рынка малых двигателей внутреннего сгорания. Увеличение продаж двухколесных транспортных средств и усовершенствование источников моторного топлива поддерживают рост рынка.

Кроме того, рост населения в регионе и сравнительно низкие экономические возможности различных стран способствовали внедрению двигателей внутреннего сгорания, а не электроэнергии. Высокая стоимость электродвигателей и отсутствие поддерживающей инфраструктуры дополнили рост рынка.

Правительства различных стран региона в основном продвигают использование природного газа в двигателях внутреннего сгорания для снижения выбросов. Следовательно, определенная политика способствует росту рынка в регионе для соответствия нормативным стандартам за счет использования природного газа в качестве основного источника в малых двигателях. .

Более того, в июле 2019 года министр транспорта Индии заверил, что запрета на двигатели внутреннего сгорания для продвижения электромобилей и моторов не будет. Отсутствие поддерживающей инфраструктуры и покупательной способности потребителей сдерживает электрическую революцию в стране. Таким образом, внедрение небольших двигателей внутреннего сгорания становится предпочтительным решением для клиентов, поскольку оно соответствует нормативным нормам с требуемой производительностью.

Гусеница; Камминс Инк .; Фэрбенкс Морс; ИННИО; Кавасаки Хэви Индастриз, Лтд.; Группа Либхерр; МИЦУБИСИ ХЕВИ ИНДАСТРИЗ, ЛТД.; Роллс-Ройс плк; Вяртсиля; и Yanmar Holdings Co., Ltd входят в число основных игроков на мировом рынке малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Влияние пандемии COVID-19 на рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС)

Вспышка COVID-19, начавшаяся в Ухане, Китай, в декабре 2019 года, распространилась по всему миру. Она сильно затронула Китай, Италию, Иран , Испания, Республика Корея, Франция, Германия и США с точки зрения подтвержденных положительных случаев и зарегистрированных смертей по состоянию на 2020 г.

Вспышка COVID-19 затронула экономику и промышленность в различных странах, поскольку привела к блокировкам, запретам на поездки и остановке бизнеса. Общий спад рынка из-за COVID-19 также влияет на рост рынка малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) из-за закрытия заводов, нарушения цепочки поставок и спада в мировой экономике.

Общий размер мирового рынка малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) был получен в соответствии с первичными и вторичными источниками. Чтобы начать процесс исследования, было проведено исчерпывающее вторичное исследование с использованием внутренних и внешних источников для получения качественной и количественной информации, связанной с На рынок.

Кроме того, было проведено несколько первичных интервью с участниками отрасли и комментаторами для проверки данных, а также для получения дополнительных аналитических сведений по теме. Участниками, которые обычно принимают участие в таком процессе, являются отраслевые эксперты, такие как вице-президенты, менеджеры по развитию бизнеса, менеджеры по анализу рынка и менеджеры по продажам на национальном уровне, а также внешние консультанты, такие как эксперты по оценке, аналитики-исследователи и ключевые лидеры мнений, специализирующиеся на рынок малых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Прочтите полный отчет: https://www.reportlinker.com/p06027564/?utm_source=GNW

О программе Reportlinker
ReportLinker — отмеченное наградами решение для исследования рынка. Reportlinker находит и упорядочивает последние отраслевые данные, чтобы вы могли получить все необходимые исследования рынка — мгновенно и в одном месте.

__________________________

---

Контактные данные

            Клэр: [email protected]
США: (339)-368-6001
Международный: +1 339-368-6001
             

Контакты

Двигатель внутреннего сгорания — Энциклопедия Нового Света

Четырехтактный цикл (или цикл Отто)
1. впуск
2. сжатие
3. мощность
4. выпуск

Двигатель внутреннего сгорания является двигателем в котором горение топлива происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Эта экзотермическая реакция топлива с окислителем создает газы высокой температуры и давления, которые могут расширяться. Отличительной чертой двигателя внутреннего сгорания является то, что полезная работа выполняется расширяющимися горячими газами, непосредственно вызывающими движение, например, воздействуя на поршни, роторы или даже за счет давления и перемещения всего двигателя.

Это отличается от двигателей внешнего сгорания, таких как паровые двигатели, которые используют процесс сгорания для нагрева отдельной рабочей жидкости, обычно воды или пара, которая затем, в свою очередь, работает, например, путем нажатия на паровой поршень.

Термин Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) почти всегда используется для обозначения поршневых двигателей, двигателей Ванкеля и аналогичных конструкций, в которых сгорание прерывистое. Однако двигатели непрерывного сгорания, такие как реактивные двигатели, большинство ракет и многие газовые турбины, также являются двигателями внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания в основном используются в транспорте. Несколько других применений предназначены для любой портативной ситуации, когда вам нужен неэлектрический двигатель. Самым большим применением в этой ситуации будет двигатель внутреннего сгорания, приводящий в действие электрический генератор. Таким образом, вы можете использовать стандартные электроинструменты с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Содержание

• 1 История
  • 1.1 Приложения
• 2 Операция
• 3 Процесс воспламенения бензина
• 4 Процесс зажигания дизельного двигателя
• 5 Энергия
• 6 деталей
• 7 Классификация
  • 7.1 Принцип действия
  • 7.2 Цикл двигателя
    • 7.2.1 Двухтактный
    • 7.2.2 Четырехтактный
    • 7.2.3 Пятитактный
    • 7.2.4 Двигатель Бурка
    • 7.2.5 Двигатель внутреннего сгорания с регулируемым двигателем
    • 7.2.6 Ванкель
    • 7.2.7 Газовая турбина
    • 7.2.8 Вышедшие из употребления методы
  • 7.3 Типы топлива и окислителя
  • 7.4 Водород
  • 7,5 Цилиндры
  • 7. 6 Система зажигания
  • 7.7 Топливные системы
  • 7.8 Конфигурация двигателя
  • 7.9 Объем двигателя
  • 7.10 Системы смазки
  • 7.11 Загрязнение двигателя
• 8 КПД двигателя внутреннего сгорания
• 9 Примечания
• 10 Каталожные номера
• 11 Внешние ссылки
• 12 кредитов

Преимуществом является портативность. Использовать этот тип двигателя в транспортных средствах удобнее, чем на электричестве. Даже в случае гибридных автомобилей они по-прежнему используют двигатель внутреннего сгорания для зарядки аккумулятора. Недостатком является загрязнение, которое они выделяют. Не только очевидное загрязнение воздуха, но и загрязнение сломанными или устаревшими двигателями и отработанными деталями, такими как масло или резиновые изделия, которые необходимо выбросить. Еще одним фактором является шумовое загрязнение, многие двигатели внутреннего сгорания очень громкие. Некоторые из них настолько громкие, что люди нуждаются в средствах защиты органов слуха, чтобы не повредить уши. Еще один минус — размер. Очень нецелесообразно иметь маленькие двигатели, которые могут иметь любую мощность. Электродвигатели для этого гораздо практичнее. Вот почему более вероятно увидеть газовый электрогенератор в районе, где нет электричества для питания небольших предметов.

История

Раскрашенный автомобильный двигатель

Демонстрация непрямого или всасывающего принципа внутреннего сгорания. Это может не соответствовать определению двигателя, потому что процесс не повторяется.

Ранние двигатели внутреннего сгорания использовались для питания сельскохозяйственного оборудования, аналогичного этим моделям.

Первые двигатели внутреннего сгорания не имели компрессии, а работали на той воздушно-топливной смеси, которую можно было всосать или вдуть во время первой части такта впуска. Наиболее существенное различие между современных двигателей внутреннего сгорания и ранних конструкций является использование сжатия и, в частности, внутрицилиндрового сжатия.

• 1509: Леонардо да Винчи описал двигатель без сжатия. (Его описание может не подразумевать, что идея исходила от него или что она была построена на самом деле.)
• 1673: Кристиан Гюйгенс описал двигатель без сжатия. ^[1]
• 1780-е годы: Алессандро Вольта построил игрушечный электрический пистолет, в котором электрическая искра взрывала смесь воздуха и водорода, выбивая пробку из конца пистолета.
• Семнадцатый век: английский изобретатель сэр Сэмюэл Морланд использовал порох для привода водяных насосов.
• 1794: Роберт Стрит построил двигатель без сжатия, принцип работы которого доминировал почти столетие.
• 1806: Швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на смеси водорода и кислорода.
• 1823: Сэмюэл Браун запатентовал первый промышленный двигатель внутреннего сгорания. Он был без сжатия и основан на том, что Харденберг называет «циклом Леонардо», который, как следует из этого названия, в то время уже устарел. Как и сегодня, раннее крупное финансирование в области, где стандарты еще не были установлены, досталось лучшим шоуменам раньше, чем лучшим работникам.
• 1824: Французский физик Сади Карно создал термодинамическую теорию идеализированных тепловых двигателей. Это научно установило необходимость сжатия для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами, но неясно, знали ли конструкторы двигателей об этом до того, как сжатие уже стало широко использоваться. Это могло ввести в заблуждение дизайнеров, которые пытались подражать циклу Карно бесполезными способами.
• 18:26 1 апреля: Американец Сэмюэл Мори получил патент на «газовый или паровой двигатель» без сжатия.
• 1838: Уильяму Барнету был выдан патент (англ.). Это было первое зарегистрированное предположение о компрессии в цилиндре. Он, по-видимому, не осознавал его преимуществ, но его цикл был бы большим достижением, если бы он был достаточно развит.
• 1854: Итальянцы Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи запатентовали в Лондоне первый работающий эффективный двигатель внутреннего сгорания (номер 1072), но не запустили его в производство. По концепции он был похож на успешный непрямой двигатель Отто Лангена, но не так хорошо проработан в деталях.
• 1860: Жан Жозеф Этьен Ленуар (1822-1900) создал газовый двигатель внутреннего сгорания, очень похожий по внешнему виду на горизонтальный паровой лучевой двигатель двойного действия, с цилиндрами, поршнями, шатунами и маховиком, в котором газ в основном место пара. Это был первый серийный двигатель внутреннего сгорания. Его первый двигатель с компрессией развалился на части.
• 1862: Николаус Отто разработал свободнопоршневой двигатель без сжатия непрямого действия, чья большая эффективность завоевала поддержку Langen, а затем и большей части рынка, который в то время был в основном для небольших стационарных двигателей, работающих на зажигательном газе.
• 1870: В Вене Зигфрид Маркус поместил на тележку первый передвижной бензиновый двигатель.
• 1876: Николаус Отто в сотрудничестве с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом разработал практичный четырехтактный двигатель (цикл Отто). Однако немецкие суды не получили его патент на все двигатели с компрессией в цилиндре или даже на четырехтактный цикл, и после этого решения компрессия в цилиндре стала универсальной.

Карл Бенц

• 1879: Карл Бенц, работая независимо, получил патент на свой двигатель внутреннего сгорания, надежный двухтактный газовый двигатель, основанный на конструкции четырехтактного двигателя Николауса Отто. Позже Бенц разработал и построил свой собственный четырехтактный двигатель, который использовался в его автомобилях, ставших первыми серийными автомобилями.
• 1882: Джеймс Аткинсон изобрел циклический двигатель Аткинсона. Двигатель Аткинсона имел одну фазу мощности на оборот вместе с различными объемами впуска и расширения, что делало его более эффективным, чем цикл Отто.
• 1891: Герберт Акройд Стюарт оформляет свои права на лизинг нефтяных двигателей в Хорнсби в Англии для производства двигателей. Они строят первые двигатели с холодным пуском и воспламенением от сжатия. В 1892 году они устанавливают первые на водонасосной станции. Экспериментальная версия с более высоким давлением обеспечивает самоподдерживающееся воспламенение только за счет сжатия в том же году.
• 1892: Рудольф Дизель разрабатывает свой двигатель типа тепловой машины Карно, работающий на угольной пыли.
• 1893 23 февраля: Рудольф Дизель получил патент на дизельный двигатель.
• 1896: Карл Бенц изобрел оппозитный двигатель, также известный как горизонтально-оппозитный двигатель, в котором соответствующие поршни достигают верхней мертвой точки одновременно, таким образом уравновешивая друг друга по инерции.
• 1900: Рудольф Дизель продемонстрировал дизельный двигатель в 1900 году Exposition Universelle (Всемирная выставка) с использованием арахисового масла (биодизель).
• 1900: Вильгельм Майбах разработал двигатель, построенный в Daimler Motoren Gesellschaft, в соответствии со спецификациями Эмиля Еллинека, который потребовал, чтобы двигатель был назван Daimler-Mercedes в честь его дочери. В 1902 году автомобили с этим двигателем были запущены в производство компанией DMG.

Области применения

Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются для мобильных двигателей в автомобилях, оборудовании и другой переносной технике. В мобильных сценариях внутреннее сгорание является предпочтительным, поскольку оно может обеспечить высокое отношение мощности к весу вместе с превосходной плотностью энергии топлива. Эти двигатели появились почти во всех автомобилях, мотоциклах, лодках, а также в самых разных самолетах и ​​локомотивах. Там, где требуется очень большая мощность, например, в реактивных самолетах, вертолетах и ​​больших кораблях, они появляются в основном в виде турбин. Они также используются для электрических генераторов и в промышленности.

Эксплуатация

Все двигатели внутреннего сгорания зависят от экзотермического химического процесса сгорания: реакции топлива, обычно с воздухом, хотя могут использоваться и другие окислители, такие как закись азота.

Наиболее распространенное используемое сегодня топливо состоит из углеводородов и производится в основном из нефти. К ним относятся виды топлива, известные как дизельное топливо, бензин и нефтяной газ, а также редкое использование пропана. Большинство двигателей внутреннего сгорания, предназначенных для бензина, могут работать на природном газе или сжиженных нефтяных газах без серьезных модификаций, за исключением компонентов подачи топлива. Также можно использовать жидкое и газообразное биотопливо, такое как этанол и биодизель, форма дизельного топлива, которое производится из сельскохозяйственных культур, дающих триглицериды, таких как соевое масло. Некоторые из них также могут работать на газообразном водороде.

Все двигатели внутреннего сгорания должны иметь метод обеспечения воспламенения в цилиндрах для создания сгорания. В двигателях используется либо электрический метод, либо система воспламенения от сжатия.

Бензиновое зажигание Процесс

Электрические/бензиновые системы зажигания (которые также могут работать на других видах топлива, как упоминалось ранее) обычно полагаются на комбинацию свинцово-кислотной батареи и индукционной катушки для обеспечения высоковольтной электрической искры для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя. Эту батарею можно заряжать во время работы с помощью устройства, вырабатывающего электричество, например, генератора переменного тока или генератора, приводимого в движение двигателем. Бензиновые двигатели всасывают смесь воздуха и бензина и сжимают ее до давления менее 170 фунтов на квадратный дюйм, а для воспламенения смеси используется свеча зажигания, когда она сжимается головкой поршня в каждом цилиндре.

Процесс воспламенения дизельного двигателя

Системы воспламенения от сжатия, такие как дизельный двигатель и двигатели HCCI (воспламенение от сжатия с однородным зарядом), полагаются исключительно на тепло и давление, создаваемые двигателем в процессе его сжатия для воспламенения. Возникающая компрессия обычно более чем в три раза выше, чем у бензинового двигателя. Дизельные двигатели всасывают только воздух, и незадолго до пикового сжатия небольшое количество дизельного топлива впрыскивается в цилиндр через топливную форсунку, которая позволяет топливу мгновенно воспламеняться. Двигатели типа HCCI будут потреблять как воздух, так и топливо, но по-прежнему будут полагаться на процесс самовоспламенения без посторонней помощи из-за более высокого давления и тепла. Вот почему дизельные двигатели и двигатели HCCI также более подвержены проблемам с холодным запуском, хотя после запуска они будут работать так же хорошо в холодную погоду. У большинства дизелей также есть аккумуляторная батарея и системы зарядки, однако эта система является вторичной и добавляется производителями как роскошь для облегчения запуска, включения и выключения топлива, что также может выполняться с помощью переключателя или механического устройства, а также для запуска вспомогательных электрических компонентов и аксессуаров. . Однако большинство современных дизелей полагаются на электрические системы, которые также контролируют процесс сгорания для повышения эффективности и снижения выбросов.

Энергия

После успешного воспламенения и сгорания продукты сгорания, горячие газы, имеют больше доступной энергии, чем исходная сжатая топливно-воздушная смесь (которая имеет более высокую химическую энергию). Доступная энергия проявляется в виде высокой температуры и давления, которые могут быть преобразованы двигателем в работу. В поршневом двигателе газообразные продукты высокого давления внутри цилиндров приводят в движение поршни двигателя.

После удаления доступной энергии оставшиеся горячие газы удаляются (часто путем открытия клапана или открытия выпускного отверстия), что позволяет поршню вернуться в предыдущее положение (ВМТ). Затем поршень может перейти к следующей фазе своего цикла, который варьируется в зависимости от двигателя. Любое тепло, не переведенное в работу, обычно считается отходами и удаляется из двигателя воздушной или жидкостной системой охлаждения.

Запчасти

Иллюстрация нескольких ключевых компонентов типичного четырехтактного двигателя.

Детали двигателя различаются в зависимости от типа двигателя. Для четырехтактного двигателя ключевыми частями двигателя являются коленчатый вал (фиолетовый), один или несколько распределительных валов (красный и синий) и клапаны. Для двухтактного двигателя вместо системы клапанов может быть просто выпускной патрубок и впускной патрубок для топлива. В обоих типах двигателей есть один или несколько цилиндров (серый и зеленый), и для каждого цилиндра есть свеча зажигания (темно-серый), поршень (желтый) и кривошип (фиолетовый). Однократное движение поршня вверх или вниз по цилиндру называется тактом, а ход вниз, который происходит непосредственно после воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре, называется рабочим тактом.

Двигатель Ванкеля имеет треугольный ротор, который вращается в эпитрохоидальной камере (в форме восьмерки) вокруг эксцентрикового вала. Четыре фазы работы (впуск, сжатие, мощность, выпуск) происходят в разных местах, а не в одном месте, как в поршневом двигателе.

В двигателе Bourke используется пара поршней, встроенных в кулисный механизм, который передает возвратно-поступательное усилие через специально разработанный подшипниковый узел для поворота кривошипно-шатунного механизма. Впуск, сжатие, мощность и выпуск происходят при каждом ходе этого хомута.

Классификация

Существует широкий спектр двигателей внутреннего сгорания, соответствующих их многочисленным областям применения. Точно так же существует широкий спектр способов классификации двигателей внутреннего сгорания, некоторые из которых перечислены ниже.

Хотя термины иногда вызывают путаницу, реальной разницы между «двигателем» и «мотором» нет. Когда-то слово «двигатель» (от латыни через старофранцузское, ingenium, «способность») означало любую машину. «Мотор» (от латинского двигатель, «двигатель») — любая машина, производящая механическую энергию. Традиционно электродвигатели не называют «двигателями», но двигатели внутреннего сгорания часто называют «двигателями». (Электродвигатель относится к локомотиву, работающему на электричестве.)

При этом следует понимать, что обычное использование часто диктует определения. Многие люди рассматривают двигатели как те вещи, которые генерируют свою энергию изнутри, а двигатели требуют внешнего источника энергии для выполнения своей работы. Очевидно, что корни слов действительно указывают на реальное различие. Кроме того, как и во многих определениях, корневое слово объясняет только начало слова, а не его текущее использование. Конечно, можно утверждать, что так обстоит дело со словами мотор и двигатель.

Принцип работы

Бензиновый двигатель 1906.

Поршневой:

• Двигатель на сырой нефти
• Двухтактный цикл
• Четырехтактный цикл
• Двигатель с горячей лампой
• Тарельчатые клапаны
• Манжетный клапан
• Цикл Аткинсона

• Предлагаемый
  • Двигатель Бурка
• Улучшения
• Управляемый двигатель внутреннего сгорания

Роторный:

• Продемонстрировано:
  • Двигатель Ванкеля
• Предлагаем:
  • Орбитальный двигатель
  • Квазитурбина
  • Роторный двигатель с циклом Аткинсона
  • Тороидальный двигатель

Непрерывное горение:

• Газовая турбина
• Реактивный двигатель
• Ракетный двигатель

Цикл двигателя

Двухтактный

Двигатели, основанные на двухтактном цикле, используют два такта (один вверх, один вниз) на каждый рабочий такт. Поскольку нет специальных тактов впуска или выпуска, необходимо использовать альтернативные методы для продувки цилиндров. Наиболее распространенным методом в двухтактных двигателях с искровым зажиганием является использование движения поршня вниз для создания давления в картере свежего заряда, который затем продувается через цилиндр через отверстия в стенках цилиндра. Двухтактные двигатели с искровым зажиганием маленькие и легкие (для своей выходной мощности) и очень простые механически. Общие области применения включают снегоходы, газонокосилки, машины для уборки сорняков, цепные пилы, водные мотоциклы, мопеды, подвесные моторы и некоторые мотоциклы. К сожалению, они также, как правило, громче, менее эффективны и гораздо больше загрязняют окружающую среду, чем их четырехтактные аналоги, и они плохо масштабируются до больших размеров. Интересно, что самые большие двигатели с воспламенением от сжатия являются двухтактными и используются в некоторых локомотивах и больших кораблях. Эти двигатели используют принудительную индукцию для продувки цилиндров. двухтактные двигатели менее экономичны, чем двигатели других типов, потому что неизрасходованное топливо, распыляемое в камеру сгорания, может иногда выходить из выхлопного канала вместе с ранее израсходованным топливом. Без специальной обработки выхлопных газов это также приведет к очень высокому уровню загрязнения, требуя, чтобы во многих небольших двигателях, таких как газонокосилки, использовались четырехтактные двигатели, а в некоторых юрисдикциях — двухтактные двигатели меньшего размера, оснащенные каталитическими нейтрализаторами.

Четырехтактный

Двигатели, основанные на четырехтактном цикле или цикле Отто, имеют один рабочий такт на каждые четыре такта (вверх-вниз-вверх-вниз) и используются в автомобилях, больших лодках и многих легких самолетах. Как правило, они тише, эффективнее и больше, чем их двухтактные аналоги. Существует ряд вариаций этих циклов, в первую очередь циклы Аткинсона и Миллера. В большинстве дизельных двигателей грузовых автомобилей и автомобилей используется четырехтактный цикл, но с системой воспламенения с подогревом от сжатия. Этот вариант называется дизельным циклом.

Пятитактный

Двигатели, основанные на пятитактном цикле, представляют собой вариант четырехтактного цикла. Обычно четыре цикла: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Пятый цикл, добавленный Delautour ^[2] , — это охлаждение. Двигатели, работающие по пятитактному циклу, на 30 процентов более эффективны, чем эквивалентный четырехтактный двигатель.

Двигатель Бурка

В этом двигателе два диаметрально противоположных цилиндра соединены с кривошипом с помощью шатунной шейки, проходящей через общую шпильку. Цилиндры и поршни сконструированы таким образом, что, как и в обычном двухтактном цикле, за один оборот приходится два рабочих такта. Однако, в отличие от обычного двухтактного двигателя, сгоревшие газы и поступающий свежий воздух не смешиваются в цилиндрах, что способствует более чистой и эффективной работе. Кривошипный механизм также имеет низкую боковую тягу и, таким образом, значительно снижает трение между поршнями и стенками цилиндра. Фаза сгорания двигателя Бурка более точно соответствует сгоранию при постоянном объеме, чем четырехтактный или двухтактный цикл. В нем также используется меньше движущихся частей, поэтому он должен преодолевать меньшее трение, чем два других возвратно-поступательных типа. Кроме того, его более высокая степень расширения также означает, что используется больше тепла от фазы сгорания, чем используется в четырехтактных или двухтактных циклах.

Двигатель внутреннего сгорания с регулируемым двигателем

Это также цилиндровые двигатели, которые могут быть как однотактными, так и двухтактными, но вместо коленчатого вала и поршневых штоков используют две соединенные шестерни, концентрические кулачки, вращающиеся в противоположных направлениях, для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Эти кулачки практически нейтрализуют боковые силы, которые в противном случае оказывались бы на цилиндры поршнями, значительно повышая механический КПД. Профили выступов кулачка (всегда нечетные и не менее трех) определяют ход поршня в зависимости от передаваемого крутящего момента. В этом двигателе есть два цилиндра, которые расположены на 180 градусов друг от друга для каждой пары кулачков, вращающихся в противоположных направлениях. Для однотактных версий на пару цилиндров приходится столько же циклов, сколько кулачков на каждом кулачке, и вдвое больше для двухтактных агрегатов.

Ванкеля

Двигатель Ванкеля работает с тем же разделением фаз, что и четырехтактный двигатель (но без поршневых ходов, его правильнее было бы назвать четырехфазным двигателем), поскольку фазы происходят в разных местах двигателя. . Этот двигатель обеспечивает три «такта» мощности на оборот на ротор, что дает ему в среднем большее отношение мощности к весу, чем поршневые двигатели. Этот тип двигателя используется в современной Mazda RX8 и более ранней RX7, а также в других моделях.

Газовая турбина

В газотурбинных циклах (особенно в реактивных двигателях) вместо того, чтобы использовать один и тот же поршень для сжатия и последующего расширения газов, вместо этого используются отдельные компрессоры и газовые турбины; дающий постоянную мощность. По сути, всасываемый газ (обычно воздух) сжимается, а затем сгорает с топливом, что значительно повышает температуру и объем. Затем больший объем горячего газа из камеры сгорания подается через газовую турбину, которая затем легко приводит в действие компрессор.

Вышедшие из употребления методы

В некоторых старых двигателях внутреннего сгорания без сжатия: В первой части хода поршня вниз всасывалась или вдувалась топливно-воздушная смесь. На остальной части хода поршня вниз впускной клапан закрывался и топливо/ сгорела воздушная смесь. При движении поршня вверх выпускной клапан был открыт. Это была попытка имитировать работу поршневого парового двигателя.

Типы топлива и окислителя

Используемые виды топлива включают уайт-спирит (североамериканский термин: бензин, британский термин: бензин), автогаз (сжиженный нефтяной газ), сжатый природный газ, водород, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей, свалочный газ, биодизель, биобутанол, арахисовое масло и другие растительные масла, биоэтанол, биометанол (метиловый или древесный спирт) и другое биотопливо. Даже псевдоожиженные металлические порошки и взрывчатые вещества нашли некоторое применение. Двигатели, которые используют газы в качестве топлива, называются газовыми двигателями, а те, которые используют жидкие углеводороды, называются масляными двигателями. Однако бензиновые двигатели, к сожалению, также часто в просторечии называют «газовыми двигателями».

Основные ограничения для топлива заключаются в том, что топливо должно легко транспортироваться через топливную систему в камеру сгорания, и что топливо выделяет достаточно энергии в виде тепла при сгорании, чтобы сделать использование двигателя практичным.

Окислитель обычно представляет собой воздух, и его преимущество заключается в том, что он не хранится внутри транспортного средства, что увеличивает удельную мощность. Однако воздух можно сжимать и перевозить на борту транспортного средства. Некоторые подводные лодки предназначены для перевозки чистого кислорода или перекиси водорода, что делает их независимыми от воздуха. Некоторые гоночные автомобили используют закись азота в качестве окислителя. Другие химические вещества, такие как хлор или фтор, использовались в экспериментах; но большинство непрактично.

Дизельные двигатели обычно тяжелее, шумнее и мощнее на низких скоростях, чем бензиновые двигатели. Они также более экономичны в большинстве случаев и используются в тяжелых дорожных транспортных средствах, некоторых автомобилях (все чаще из-за их более высокой топливной экономичности по сравнению с бензиновыми двигателями), кораблях, железнодорожных локомотивах и легких самолетах. Бензиновые двигатели используются в большинстве других дорожных транспортных средств, включая большинство автомобилей, мотоциклов и мопедов. Обратите внимание, что в Европе сложные автомобили с дизельными двигателями стали широко распространены с 19 века.90-х годов, что составляет около 40 процентов рынка. Как бензиновые, так и дизельные двигатели производят значительные выбросы. Существуют также двигатели, работающие на водороде, метаноле, этаноле, сжиженном нефтяном газе (СНГ) и биодизеле. Двигатели, работающие на парафине и тракторном масле (ТВО), больше не видны.

Водород

Некоторые предполагают, что в будущем такое топливо может заменить водород. Кроме того, с внедрением технологии водородных топливных элементов использование двигателей внутреннего сгорания может быть прекращено. Преимущество водорода в том, что при его сгорании образуется только вода. Это отличается от сжигания ископаемого топлива, при котором выделяется двуокись углерода, основная причина глобального потепления, угарный газ в результате неполного сгорания и другие местные и атмосферные загрязнители, такие как двуокись серы и оксиды азота, вызывающие проблемы с дыханием в городах, кислотные дожди. и проблемы с озоном. Однако свободный водород в качестве топлива не встречается в природе, при его сжигании выделяется меньше энергии, чем требуется для производства водорода в первую очередь самым простым и распространенным методом — электролизом. Хотя существует несколько способов получения свободного водорода, они требуют преобразования в настоящее время горючих молекул в водород, поэтому водород не решает ни одного энергетического кризиса, более того, он решает только проблему портативности и некоторые проблемы загрязнения. Большим недостатком водорода во многих ситуациях является его хранение. Жидкий водород имеет чрезвычайно низкую плотность — в 14 раз меньше плотности воды и требует обширной изоляции, в то время как газообразный водород требует очень тяжелых резервуаров. Хотя водород имеет более высокую удельную энергию, объемный запас энергии по-прежнему примерно в пять раз ниже, чем у бензина, даже в сжиженном состоянии. (Процесс «Водород по запросу», разработанный Стивеном Амендолой, создает водород по мере необходимости, но у него есть другие проблемы, такие как относительно дорогое сырье.) Другие виды топлива, более безопасные для окружающей среды, включают биотопливо. Они не могут дать чистого прироста углекислого газа.

Одноцилиндровый бензиновый двигатель (ок. 1910 г.).

Цилиндры

Двигатели внутреннего сгорания могут содержать любое количество цилиндров, обычно от одного до двенадцати, хотя используется до 36 (Lycoming R-7755). Наличие большего количества цилиндров в двигателе дает два потенциальных преимущества: во-первых, двигатель может иметь больший рабочий объем с меньшими отдельными возвратно-поступательными массами (то есть масса каждого поршня может быть меньше), что обеспечивает более плавную работу двигателя (поскольку двигатель имеет тенденцию вибрация в результате движения поршней вверх и вниз). Во-вторых, при большем рабочем объеме и большем количестве поршней может быть сожжено больше топлива и может быть больше событий сгорания (то есть больше рабочих тактов) за заданный период времени, а это означает, что такой двигатель может генерировать больший крутящий момент, чем аналогичный двигатель. с меньшим количеством цилиндров. Недостатком большего количества поршней является то, что в целом двигатель будет весить больше и создавать большее внутреннее трение, поскольку большее количество поршней трется о внутреннюю часть цилиндров. Это имеет тенденцию снижать эффективность использования топлива и лишать двигатель части его мощности. Для высокопроизводительных бензиновых двигателей, использующих современные материалы и технологии (таких как двигатели, используемые в современных автомобилях), кажется, что точка разрыва составляет около 10 или 12 цилиндров, после чего добавление цилиндров становится общим ущербом для производительности и эффективности, хотя есть исключения. такие как двигатель W16 от Volkswagen существуют.

• Большинство автомобильных двигателей имеют от четырех до восьми цилиндров, в некоторых мощных автомобилях их десять, двенадцать или даже шестнадцать, а в некоторых очень маленьких автомобилях и грузовиках — два или три. В предыдущие годы некоторые довольно большие автомобили, такие как DKW и Saab 92, имели двухцилиндровые двухтактные двигатели.
• Радиальные авиадвигатели, ныне устаревшие, имели от трех до 28 цилиндров, например Pratt & Whitney R-4360. Ряд содержит нечетное количество цилиндров, поэтому четное число указывает на двух- или четырехрядный двигатель. Самым крупным из них был Lycoming R-7755 с 36 цилиндрами (четыре ряда по девять цилиндров), но он так и не был запущен в производство.

Мотоциклы

• обычно имеют от одного до четырех цилиндров, а некоторые высокопроизводительные модели имеют шесть (хотя существуют некоторые «новинки» с 8, 10 и 12 цилиндрами).
• Снегоходы обычно имеют два цилиндра. У некоторых более крупных (не обязательно высокопроизводительных, но и туристических машин) их четыре.
• Небольшие переносные приборы, такие как бензопилы, генераторы и бытовые газонокосилки, чаще всего имеют один цилиндр, хотя существуют цепные пилы с двумя цилиндрами.

Система зажигания

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по системе зажигания. Точка в цикле, в которой воспламеняется смесь топлива и окислителя, напрямую влияет на эффективность и мощность ДВС. Для типичного 4-тактного автомобильного двигателя максимальное давление горючей смеси должно достигаться, когда коленчатый вал находится в положении 90 градусов после ВМТ (верхней мертвой точки). Скорость фронта пламени напрямую зависит от степени сжатия, температуры топливной смеси и октанового или цетанового числа топлива. Современные системы зажигания предназначены для воспламенения смеси в нужное время, чтобы фронт пламени не соприкасался с опускающейся головкой поршня. Если фронт пламени соприкасается с поршнем, возникает порозовение или стук. Более обедненные смеси и более низкое давление смеси сгорают медленнее, что требует более опережающего опережения зажигания. Сегодня в большинстве двигателей для зажигания используется электрическая или компрессионная система подогрева. Однако исторически использовались системы с внешним пламенем и горячими трубами. Никола Тесла получил один из первых патентов на механическую систему зажигания с патентом США 609.250 (PDF), «Электрический воспламенитель для газовых двигателей», 16 августа 1898 г.

Топливные системы

Топливо сгорает быстрее и полнее, когда большая площадь его поверхности соприкасается с кислородом. Для того чтобы двигатель работал эффективно, топливо должно испаряться в поступающий воздух в виде так называемой топливно-воздушной смеси. Существует два широко используемых метода испарения топлива в воздух: один — карбюратор, а другой — впрыск топлива.

Часто в более простых поршневых двигателях для подачи топлива в цилиндр используется карбюратор. Однако точный контроль правильного количества топлива, подаваемого в двигатель, невозможен. Карбюраторы в настоящее время являются наиболее распространенным устройством для смешивания топлива, используемым в газонокосилках и других небольших двигателях. До середины 1980-х карбюраторы также были распространены в автомобилях.

Большие бензиновые двигатели, например, используемые в автомобилях, в основном перешли на системы впрыска топлива. Дизельные двигатели всегда используют впрыск топлива.

Двигатели, работающие на газе (СНГ), используют либо системы впрыска топлива, либо карбюраторы с открытым или закрытым контуром.

В других двигателях внутреннего сгорания, таких как реактивные двигатели, используются горелки, а в ракетных двигателях используются различные идеи, включая ударные струи, сдвиг газа/жидкости, предварительные горелки и многие другие идеи.

Конфигурация двигателя

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по их конфигурации, которая влияет на их физический размер и плавность хода (более плавные двигатели производят меньшую вибрацию). Общие конфигурации включают прямую или встроенную конфигурацию, более компактную V-образную конфигурацию и более широкую, но более гладкую плоскую или оппозитную конфигурацию. Авиационные двигатели также могут иметь радиальную конфигурацию, обеспечивающую более эффективное охлаждение. Также использовались более необычные конфигурации, такие как «H», «U», «X» или «W».

Конфигурации с несколькими коленчатыми валами вообще не обязательно нуждаются в головке цилиндра, но вместо этого могут иметь поршень на каждом конце цилиндра, что называется конструкцией с оппозитным поршнем. Эта конструкция использовалась в дизельном авиационном двигателе Junkers Jumo 205 с двумя коленчатыми валами, по одному на каждом конце одного ряда цилиндров, и, что наиболее примечательно, в дизельных двигателях Napier Deltic, в которых использовались три коленчатых вала для обслуживания трех рядов двухсторонних цилиндров. цилиндры расположены равносторонним треугольником с коленчатыми валами по углам. Он также использовался в однорядных локомотивных двигателях и продолжает использоваться в судовых двигателях, как для силовых установок, так и для вспомогательных генераторов. Роторный двигатель Gnome, использовавшийся в нескольких ранних самолетах, имел неподвижный коленчатый вал и ряд радиально расположенных цилиндров, вращающихся вокруг него.

Рабочий объем двигателя

Рабочий объем двигателя — это смещение или рабочий объем поршней двигателя. Обычно он измеряется в литрах (л) или кубических дюймах (т.е. или дюймов³) для двигателей большего размера и в кубических сантиметрах (сокращенно см3) для двигателей меньшего размера. Двигатели с большей мощностью обычно более мощные и обеспечивают больший крутящий момент при более низких оборотах, но также потребляют больше топлива.

Помимо разработки двигателя с большим количеством цилиндров, есть два способа увеличить мощность двигателя. Во-первых, это удлинение хода, а во-вторых, увеличение диаметра поршня. В любом случае может потребоваться дополнительная регулировка подачи топлива в двигатель для обеспечения оптимальной производительности.

Указанная мощность двигателя может быть больше вопросом маркетинга, чем инженерии. Morris Minor 1000, Morris 1100 и Austin-Healey Sprite Mark II были оснащены двигателем BMC A-Series с одинаковым ходом поршня и диаметром цилиндра в соответствии с их спецификациями и были произведены одним и тем же производителем. Однако объем двигателя был указан как 1000 куб.см, 1100 куб.см и 1098 куб.см соответственно в литературе по продажам и на значках автомобилей.

Системы смазки

Используется несколько различных типов систем смазки. Простые двухтактные двигатели смазываются маслом, смешанным с топливом или впрыскиваемым в всасывающий поток в виде распыления. Ранние низкоскоростные стационарные и морские двигатели смазывались под действием силы тяжести из небольших камер, подобных тем, которые использовались в то время в паровых двигателях, с пополнением их по мере необходимости тендером двигателя. Поскольку двигатели были адаптированы для использования в автомобилях и самолетах, потребность в высоком соотношении мощности к весу привела к увеличению скорости, более высоким температурам и большему давлению на подшипники, что, в свою очередь, потребовало смазки под давлением подшипников кривошипа и шатунных шеек, при условии либо за счет прямой смазки от насоса, либо косвенно за счет струи масла, направленной на приемные чашки на концах шатуна, что имело то преимущество, что обеспечивало более высокое давление при увеличении скорости двигателя.

Загрязнение двигателя

Как правило, двигатели внутреннего сгорания, особенно поршневые двигатели внутреннего сгорания, производят умеренно высокие уровни загрязнения из-за неполного сгорания углеродсодержащего топлива, что приводит к образованию угарного газа и некоторого количества сажи вместе с оксидами азота и серы и некоторыми несгоревшими углеводородами в зависимости от от условий эксплуатации и соотношения топливо/воздух. Основными причинами этого являются необходимость работы бензиновых двигателей, близких к стехиометрическому соотношению, чтобы добиться сгорания (топливо сгорало бы более полно в избытке воздуха) и «гашение» пламени относительно холодными стенками цилиндра.

Дизельные двигатели производят широкий спектр загрязняющих веществ, включая аэрозоли, состоящие из множества мелких частиц (PM10), которые, как считается, глубоко проникают в легкие человека. Двигатели, работающие на сжиженном нефтяном газе (СНГ), имеют очень низкий уровень выбросов, поскольку сжиженный нефтяной газ сгорает очень чисто и не содержит серы или свинца.

• Многие виды топлива содержат серу, что приводит к образованию оксидов серы (SOx) в выхлопных газах, вызывая кислотные дожди.
• Высокая температура горения приводит к увеличению содержания оксидов азота (NOx), которые опасны как для растений, так и для животных.
• Чистое производство двуокиси углерода не является необходимой характеристикой двигателей, но, поскольку большинство двигателей работают на ископаемом топливе, это обычно происходит. Если двигатели работают на биомассе, то чистый углекислый газ не образуется, поскольку растущие растения поглощают столько же или больше углекислого газа во время роста.
• Водородные двигатели должны производить только воду, но когда в качестве окислителя используется воздух, также образуются оксиды азота.

КПД двигателя внутреннего сгорания

КПД различных типов двигателей внутреннего сгорания различается. Общепризнанно, что большинство двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине, даже при наличии турбонагнетателей и средств повышения эффективности запаса имеют механический КПД около 20 процентов. Большинство двигателей внутреннего сгорания тратят около 36 процентов энергии бензина в виде тепла, отводимого в систему охлаждения, и еще 38 процентов через выхлопные газы. Остальное, около шести процентов, теряется из-за трения. Большинство инженеров не смогли успешно использовать потраченную энергию для какой-либо значимой цели, хотя существуют различные дополнительные устройства и системы, которые могут значительно повысить эффективность сгорания.

Система впрыска водородного топлива, или HFI, представляет собой дополнительную систему двигателя, которая, как известно, улучшает топливную экономичность двигателей внутреннего сгорания за счет впрыска водорода для улучшения сгорания во впускной коллектор. Можно увидеть экономию топлива от 15 до 50 процентов. Небольшое количество водорода, добавляемого во впускной воздушно-топливный заряд, повышает октановое число комбинированного топливного заряда и увеличивает скорость пламени, что позволяет двигателю работать с более опережающим опережением зажигания, более высокой степенью сжатия и более бедной смесью воздуха. топливной смеси, чем это возможно в противном случае. Результатом является меньшее загрязнение окружающей среды при большей мощности и повышении эффективности. Некоторые системы HFI используют встроенный электролизер для производства используемого водорода. Также можно использовать небольшой резервуар с водородом под давлением, но этот метод требует повторного заполнения.

Также обсуждались новые типы двигателей внутреннего сгорания, такие как двигатель с разделенным циклом Scuderi, которые используют высокое давление сжатия, превышающее 2000 фунтов на квадратный дюйм, и сгорают после верхней мертвой точки (самой высокой и наиболее сжатой точки в двигателе). ход поршня внутреннего сгорания). Ожидается, что такие двигатели достигнут КПД до 50-55%.

Notes

1. ↑ Thinkquest, http://library.thinkquest.org/C006011/english/sites/huygens.php3?v=2 Huygens.] Проверено 16 июля 2008 г.
2. ↑ Тони Уильямс, 101 Гениальные киви (Reed Publishing NZ Ltd, 2006), с. 83.

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

• Харденберг, Хорст О. 1999. Средневековье двигателя внутреннего сгорания . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International Publishing. ISBN 0768003911.
• Хейвуд, Джон. 1988. Основы двигателя внутреннего сгорания. Нью-Йорк: McGraw-Hill Science/Engineering/Math. ISBN 007028637X.
• Стоун, Ричард. 1999. Введение в двигатели внутреннего сгорания . Уоррендейл, Пенсильвания: SAE International Publishing. ISBN 0768004950.
• Тейлор, Чарльз Файет. 1985. Двигатель внутреннего сгорания в теории и на практике . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 0262700263.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 4 марта 2018 г.

• Знакомство с автомобильными двигателями — изображения в разрезе и хороший обзор двигателя внутреннего сгорания
• Библия о топливе и двигателе — хороший ресурс по различным типам двигателей и видам топлива
• youtube — Анимация компонентов 4-цилиндрового двигателя

.

• youtube — Анимация внутренних движущихся частей 4-цилиндрового двигателя

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторы и редакторы переписали и дополнили статью Википедии
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Кредит должен соответствовать условиям этой лицензии, которая может ссылаться как на New World Encyclopedia участников и самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

• Двигатель внутреннего сгорания  ^{история}

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

• История «Двигатель внутреннего сгорания»

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Двигатели внутреннего сгорания | Конструкция машины

---

Наиболее транспортабельными и надежными источниками энергии являются двигатели внутреннего сгорания.

Большинство промышленных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) малой мощности, около 30 л.с. или меньше, работают на бензине, поскольку дизельные двигатели слишком тяжелые и дорогие. Например, в небольшом водяном насосе с приводом от двигателя бензиновый двигатель будет составлять примерно 60% стоимости всего комплекта. С дизельным двигателем стоимость была бы ближе к 90%.
Таким образом, в диапазоне малой мощности выбор двигателя в основном основывается на таких факторах, как выбор между четырех- и двухтактным режимом работы и между чугунной или алюминиевой конструкцией.

---

Четырехтактный двигатель обычно является предпочтительной бензиновой силовой установкой. Он имеет репутацию долго безотказной работы, ровно работает на холостом ходу и хорошо работает на малых оборотах, не требует смазки в топливе и вообще не имеет выхлопа с видимым дымом.

Небольшие двигатели обычно имеют воздушное охлаждение для простоты и снижения веса. Однако вода наиболее эффективно охлаждает большие стационарные двигатели.

Четырехтактные двигатели мощностью до 40 л.с. обычно имеют простые клапаны с Г-образной головкой, которые дешевле, чем верхний распредвал. Верхний распредвал обеспечивает большую мощность и экономию топлива и обычно используется в более крупных двигателях.

В малых двигателях используется тот же простой дыхательный механизм и карбюратор, что и в автомобильных двигателях. Более сложный впрыск топлива и наддув предназначен для более крупных и дорогих двигателей и дизелей.

Четырехтактные двигатели мощностью более 10 л.с. обычно изготавливаются из чугуна. С двигателями меньшего размера у покупателя есть выбор между чугуном и литым под давлением алюминием. Алюминиевый двигатель дешевле, если он производится в больших количествах.

Говорят, что железо лучше изнашивается, но сторонники алюминиевого двигателя говорят, что при правильном уходе он прослужит так же долго. Железо более устойчиво к грязи, в то время как попадание грязи в двигатель довольно вредно для алюминиевого двигателя.

Автомобильные, морские и авиационные двигатели значительно сложнее, чем небольшие промышленные двигатели, и алюминий успешно используется в больших двигателях для этих целей.

Двухтактный двигатель развивает значительно большую мощность, чем четырехтактный двигатель того же размера. Преимущество двухтактного двигателя в удельной мощности составляет от 50% до 300% и более. Например, четырехтактный двигатель мощностью 40 л.с. может весить 250 фунтов, а двухтактный двигатель такой же мощности весит всего 65 фунтов. Один двухтактный двигатель развивает мощность 80 л.с. при рабочем объеме всего 440 см³.

Благодаря высокому соотношению мощности и веса двухтактный двигатель обычно предпочтительнее для спортивных автомобилей или там, где двигатель необходимо поднимать, удерживать или переносить вручную. Электропилы и большинство подвесных судовых двигателей двухтактные, как и большинство снегоходов.

Новые разработки в этой области заставили автопроизводителей переосмыслить прежние концепции двухтактных двигателей. Одна исследовательская фирма обнаружила, что при тонком распылении топлива сгорание происходит более полно, выхлоп достаточно чистый, чтобы обойтись без каталитического нейтрализатора, а холостой ход контролируется более тщательно.

В других областях применения двухтактный двигатель имеет неблагоприятную репутацию из-за неровного холостого хода, плохой работы на низких скоростях, резкого поведения и быстрого загрязнения. Поскольку они, как правило, лучше всего работают на высоких скоростях, срок их службы может быть коротким. Также в топливо необходимо добавлять смазку.

К их преимуществу, первоначальная стоимость составляет примерно 70% от стоимости эквивалентного четырехтактного двигателя, произведенного в том же объеме производства. Двухтактные двигатели обычно изготавливаются из алюминия в целях снижения веса.

Дизели обычно становятся конкурентоспособными с бензиновыми двигателями мощностью более 30 л.с., и они становятся более логичной альтернативой по мере увеличения потребности в мощности. Их обычно выбирают из-за их эксплуатационной экономичности и большей долговечности. В целом дизель стоит примерно в 2 1/2 раза дороже бензинового двигателя, но в среднем дизель служит примерно в 2 1/2 раза дольше. Помимо того, что дизельные двигатели дороже бензиновых, они также производят больше шума и вибрации. Дизели также работают в узком диапазоне оборотов и обычно требуют значительного переключения передач при использовании в автомобилях без гидротрансформаторов. Они требуют впрыска топлива, что способствует их более высокой стоимости.

Дизели приобрели репутацию надежных тяжелых двигателей, прежде всего потому, что они сконструированы таким образом, чтобы выдерживать высокие усилия зажигания и высокое давление в цилиндрах, которые являются следствием высокой степени сжатия, необходимой для самовоспламенения.

Иногда выбор двигателя основывается не только на экономических соображениях. Тенденция к стандартизации топлива, например, часто диктует использование небольших дизелей на установках, уже использующих большие дизели. Тенденция к использованию больших дизельных сельскохозяйственных тракторов, например, поощряет использование дизельных двигателей меньшего размера, поэтому хранится только один вид топлива.

Дизельное топливо менее летучее, чем бензин, и поэтому более безопасно в обращении. А дизельное топливо в меньшей степени подвергается хищениям, чем бензин, что заставляет многих строительных подрядчиков рассматривать дизельное топливо для небольших двигателей. Многие компании стандартизировали дизельную мощность для всех двигателей; большинство двигателей, используемых на буровых установках, являются дизельными.

Географическое положение также может влиять на выбор дизельного топлива по сравнению с бензиновым. Европейские страны, например, сильно склоняются к дизельным двигателям даже для двигателей мощностью менее 30 л. с.

Как и в случае с бензиновыми двигателями, есть выбор между двух- и четырехтактными дизелями. Однако дизели были усовершенствованы и усовершенствованы до такой степени, что внешние функциональные различия между двух- и четырехтактным режимом работы с точки зрения мощности, экономичности или долговечности незначительны.

Для двухтактного дизельного двигателя требуется механический нагнетатель воздуха для принудительной подачи воздуха, чтобы двигатель был достаточно аспирационным. Это в дополнение к турбонагнетателям (с приводом от выхлопных газов), которые часто используются как на четырехтактных, так и на двухтактных дизелях.

Двигатель Ванкеля по функциональным характеристикам, включая вес, выходную мощность, эффективность и скорость, напоминает двухтактный бензиновый двигатель. Короче говоря, Ванкель имеет тенденцию экономить немного больше веса и места по сравнению с обычным четырехтактным двигателем. Эта экономия варьируется от незначительной суммы в небольших двигателях до значительной суммы по сравнению с большим автомобильным двигателем V8. Здесь Ванкель весит примерно вдвое меньше и имеет примерно одну треть размера четырехтактного поршневого двигателя.

Некоторые исследователи полагают, что в долгосрочной перспективе Ванкель с его четырехтактным принципом работы может оказаться лучше двухтактного. Изначально у Ванкеля была плохая герметизация камеры сгорания и высокий расход топлива. Но постоянные разработки привели к значительным улучшениям в герметизации и снижению расхода топлива.

Wankel получил признание в некоторых секторах автомобильного рынка, но в настоящее время он не является претендентом на промышленное применение. Однако некоторые крупные промышленные роторные двигатели были разработаны специально для комплексных приложений, включающих приводы компрессоров, генераторов и насосов. В основном эти роторные двигатели представляют собой высокомощные тихоходные агрегаты.

Газовая турбина исключительно хорошо подходит для приложений, где требуется значительная выходная мощность при постоянной скорости. Например, одно из наиболее важных применений в промышленности — это приведение в действие огромных электрогенераторов для увеличения выработки пара в условиях пикового спроса в энергетических компаниях. Однако газотурбинные двигатели дороги как в покупке, так и в эксплуатации. Электроэнергия, вырабатываемая на уровне коммунальных предприятий газовой турбиной, стоит в три-четыре раза больше, чем вырабатываемая паровой турбиной.

Стоимость газовой турбины находится в диапазоне от 15 до 35 долларов за л.с., тогда как поршневые двигатели обычно стоят от 1 до 10 долларов за л.с. Высокая стоимость турбины связана с необходимостью использования дорогих материалов, способных выдерживать высокие температуры.

Турбины плохо экономят топливо при малой нагрузке, и им требуется значительное время для набора скорости при ускорении. Таким образом, они, как правило, делают плохие автомобильные двигатели. Они лучше подходят для тяжелых грузовиков и автобусов, а также для мощных стационарных устройств, где они работают с одинаковой высокой скоростью. Несмотря на свои недостатки, газотурбинный двигатель мощностью 1500 л.с. приводит в движение армейский боевой танк M1. Двигатель может развивать 40-тонную машину со скоростью более 40 миль в час. Тем не менее, это приложение является необычным.

Двигатели Стирлинга внешнего сгорания в настоящее время не имеют промышленного значения, потому что они столкнулись с жесткой конкуренцией со стороны хорошо зарекомендовавших себя двигателей внутреннего сгорания. Кроме того, двигатели Стирлинга, как правило, сложны, громоздки и дороги в производстве.

Тем не менее, существует интерес к этой конструкции в автомобильных кругах из-за присущей ей высокой эффективности и низкого уровня выбросов выхлопных газов. Правительство США, например, спонсировало программу, цель которой сделать Stirling экономичной и экономичной альтернативой двигателю внутреннего сгорания в автомобильной промышленности. Однако первое коммерческое применение двигателя Стирлинга связано с переносным электрогенератором для транспортных средств для отдыха и государственных транспортных средств.

Двигатель внутреннего сгорания продолжает улучшаться по мере роста популярности электромобилей

12 ноября 2018 г., 00:00

{{/содержание}}

В этом году Nissan представил первый в отрасли двигатель с переменной степенью сжатия.

Это может быть рассвет эры электромобилей, но 2018 год был феноменальным для скромного двигателя внутреннего сгорания.

Среди наиболее заметных достижений: General Motors выпустила полноразмерные пикапы, которые могут работать только на двух цилиндрах, Mercedes-Benz представила свой первый новый рядный шестицилиндровый двигатель более чем за 20 лет, а Nissan Motor Co. двигатель с переменной степенью сжатия, который уникально сочетает в себе экономию топлива и мощность. Тем временем поставщики бешеными темпами выкачивают технологии экономии топлива.

«Бензиновые двигатели будут оставаться очень и очень актуальными в течение долгого времени», — сказал Эд Ким, вице-президент по отраслевому анализу AutoPacific. «Потому что даже с этим стремлением к электрификации точка, где мы доберемся до полного парка электромобилей по всей стране, очень далека».

Несмотря на ажиотаж вокруг Tesla, даже самые оптимистичные прогнозы говорят о том, что к 2025 году доля полностью электромобилей на рынке США составит лишь около 8 процентов. Сегодня они составляют менее 2 процентов.

Чтобы обслуживать остальные 90 процентов покупателей, автопроизводители вкладывают средства в новые конструкции двигателей и технологии, которые повышают мощность, снижают выбросы и повышают эффективность. Toyota Motor Corp., например, планирует заменить почти все свои двигатели в период до 2023 года, при этом 17 версий девяти новых двигателей должны появиться только в ближайшие три года. А Fiat Chrysler Automobiles работает над 3,0-литровым рядным шестицилиндровым двигателем с турбонаддувом, который мог бы заменить некоторые двигатели V-8; он, вероятно, начнет появляться в автомобилях Jeep примерно в 2020 году.0007

«Я не вижу прекращения производства двигателей внутреннего сгорания на горизонте», — заявил Automotive News генеральный директор Volkswagen Герберт Дисс. «Мы все еще работаем над следующим поколением бензиновых двигателей. Они станут более экономичными. У нас будут 48-вольтовые системы старт-стоп и мягкие гибридные системы. с другой стороны, улучшение — поколение двигателя за поколением двигателя — будет уменьшаться, потому что в этом просто не намного больше [эффективности]. Низко висящие плоды исчезли ».

Инвестиции в ДВС

В ближайшие годы число новых архитектур двигателей сократится, но инвестиции автопроизводителей в двигатели внутреннего сгорания останутся высокими, сказал Майк Омотосо, менеджер по развитию бизнеса поставщика Dayco Products и бывший аналитик.

«Мы наблюдаем, как OEM-производители неуклонно совершенствуют существующие семейства двигателей и программы, чтобы добиться постепенного повышения экономии топлива», — сказал Омотосо. Инженеры Dayco работают над легкими компаундами для зубчатых ремней и ремней привода вспомогательных агрегатов; система демпфирования, развязки и обгона, которая будет комплектоваться системами «стоп-старт»; и легкие шкивы, натяжители и натяжители.

Представитель Ford Motor Co. Уэс Шервуд сказал, что автопроизводитель не снимает педаль газа с двигателей, а также инвестирует 11 миллиардов долларов, чтобы к 2022 году вывести на рынок 40 электрифицированных моделей. остальные гибриды.

В этом году компания Ford выпустила два новых двигателя: 3,0-литровый дизель для F-150 и новый 1,5-литровый трехцилиндровый двигатель EcoBoost объемом 1,5 л, который имеет деактивацию цилиндров и может работать на двух цилиндрах.

«Мы считаем, что революция в области силовых агрегатов на самом деле будет относительно плавным переходом, сочетающим традиционные двигатели с электрифицированными и другими технологиями», — сказал Шервуд. «Тем не менее, двигатель внутреннего сгорания будет предпочтительным двигателем в обозримом будущем, несмотря на то, что они все чаще сочетаются с электрифицированными силовыми агрегатами для гибридов и подключаемых гибридов. В то время как технологии меняются, требования наших клиентов продолжают становиться все более разнообразными. , что потребует выбора силовых агрегатов. Вот почему мы так много инвестируем в EcoBoost, дизельные и электрифицированные технологии одновременно».

Первый двигатель GM с двигателем V-8 с двойным турбонаддувом устанавливается на Cadillac CT6 V-Sport. Британская инженерная фирма Cosworth занимается изготовлением головок цилиндров из легкого сплава.

Cosworth, британская инженерная фирма, наиболее известная своими высокопроизводительными гоночными двигателями, в этом году открыла завод и штаб-квартиру недалеко от Детройта. Одним из первых продуктов, которые он произведет, станут головки цилиндров для нового твин-турбо V-8 Cadillac. Генеральный директор Cosworth Хэл Рейзигер сказал Automotive News , что он видит конвергенцию бензиновых двигателей и электродвигателей — и компания уже работает над проектом, объединяющим их.

«Мы рассматриваем программу разработки, в которой мы интегрируем электродвигатель непосредственно в двигатель внутреннего сгорания», — сказал Рейзигер. «Мы думаем, что это имеет большое значение для автопроизводителей. И это то направление, в котором мы движемся».

Новый рядный шестицилиндровый двигатель Mercedes также обладает некоторыми из этих качеств.

Дизель в осаде

Тем не менее, над одной версией ДВС: дизелем сгущаются тучи.

Еще до того, как осенью 2015 года разразился скандал с мошенничеством с выбросами дизельных двигателей VW, двигатели, работающие на жидком топливе, находились под пристальным вниманием европейских правительств из-за ухудшения качества воздуха в городах и возникновения проблем со здоровьем. Оксиды азота из выхлопных газов дизельных двигателей связаны с респираторными заболеваниями.

Reisiger: Видение конвергенции

Признание концерна VW в использовании программного обеспечения «устройства поражения», чтобы его автомобили с дизельным двигателем могли проходить лабораторные тесты на выбросы — несмотря на незаконные выбросы загрязняющих веществ на дороге — привлекло внимание к дизельным двигателям других автопроизводителей.

За последние два года продажи автомобилей с дизельным двигателем резко упали в Европе, где некоторые города и страны работают над их запретом, включая 16-процентное падение в первой половине 2018 года. Европейские автопроизводители работают над быстрой заменой дизелей с бензиново-электрическими гибридами. Volvo, например, заявила, что нынешнее поколение бензиновых и дизельных двигателей станет для нее последним, поскольку она трансформирует свой модельный ряд в бензиново-электрические гибриды и аккумуляторные электромобили.

ICE innovations

9cilla 8CT 2019 Cad0685

A sampling of new engines going in current and future products
GM
2.7-liter turbo 4-cylinder	2019 Chevrolet Silverado/GMC Sierra
3,0-литровый рядный 6-цилиндровый дизель	2020 Chevrolet Silverado/GMC Sierra
4,2-литровый V-8 с двойным турбонаддувом
FCA
3. 0-liter inline-6 ​​	Expected in 2020 on rwd vehicles
Ford
1,5-литровый 3-цилиндровый с отключением цилиндра	Ford Focus 2018 (европейская модель)
3,0-литровый турбодизель	2019 F-150
Mercedes-Benz
3.0-liter inline 6-cylinder turbo	2019 AMG E 53
Nissan
2,0-литровый двигатель с турбонаддувом и переменной степенью сжатия	Infiniti QX50/Nissan Altima 2019
Toyota 9 6 6887 4
2,5 л, 4 цилиндра; Тепловой КПД 40 %	Camry 2018
2,0-литровый 4-цилиндровый; Тепловой КПД 40 %	Corolla 2019 хэтчбек

В США дизельные двигатели остаются основой пикапов, и их популярность растет: они расширяются на грузовики среднего размера, такие как Chevrolet Colorado и GMC Canyon, а также на полноприводные автомобили. размер Ram 1500 и Ford F-150. Дисс, генеральный директор VW, говорит, что его компания по-прежнему считает, что дизелям есть место в небольших автомобилях на определенных рынках, и работает над новым поколением двигателей.

«Во многих странах у вас нет доступных возобновляемых источников энергии. И тогда, если вы подсчитаете, дизель, вероятно, по-прежнему является лучшим вариантом для мобильности с низким уровнем выбросов CO2», — сказал Дисс. «Мы как раз работаем над следующим поколением дизельных двигателей, которые теперь становятся еще чище, с дополнительными каталитическими нейтрализаторами в автомобиле, с дополнительными усилиями по очистке, и теперь они становятся действительно чистыми. У нас будет рынок для них в Европе, и многие в других местах. Вероятно, не здесь, потому что дизель здесь всегда был нишей на стороне легковых автомобилей. Но и здесь, чем больше автомобили, тем больше расстояние вождения, дизель становится более рациональным [выбором]. Когда дело доходит до больших внедорожников , дизель по-прежнему имеет смысл».

Уменьшение размеров

Большое внимание в мире ДВС уделяется уменьшению размеров двигателей без соответствующего снижения производительности.

GM использовала деактивацию цилиндров на своих модернизированных полноразмерных пикапах для достижения этой цели. Разработанная GM и калифорнийским стартапом Tula Technologies система, которую GM называет Dynamic Fuel Management, изменяет количество работающих цилиндров в зависимости от скорости и нагрузки.

Старая механическая система могла переключаться между восьмицилиндровым и четырехцилиндровым режимами. Новая система может стрелять любым количеством. Поставщик Delphi Technologies совместно с Тулой разрабатывает аналогичную систему под названием Dynamic Skip Fire, предназначенную для работы с четырехцилиндровыми двигателями.

Старые технологии экономии топлива, такие как системы «стоп-старт», продолжают становиться мейнстримом.

Tamez: Комплекс двигателей меньшего размера

Двигатели внутреннего сгорания становятся все меньше и сложнее, что является хорошей новостью, по крайней мере, для некоторых поставщиков. Nemak, гигантская компания по литью двигателей в Мексике, производит блоки меньшего размера и меньше головок цилиндров, но компания также расширила свой бизнес, включив в него больше механической обработки. Теперь он поставляет блоки цилиндров и головки, готовые к сборке.

«Конечно, сегодня мы видим больше двигателей меньшего размера, чем в прошлом», — сказал Automotive News генеральный директор Nemak Армандо Тамез. «Но мы видим усложнение внутри блоков и головок, что позволяет нам добавить больше ценности. Например, раньше в цилиндрах было только два клапана, ну а сейчас все перешли на многоклапанные головки, и проходов стало больше чем в прошлом. Кроме того, мы повысили ценность механической обработки и даже сборки некоторых компонентов».

Новые технологии

Поставщики продолжают стучать в двери автопроизводителей инновациями, которые делают бензиновые двигатели лучше.

Компания Schaeffler представила две новые технологии клапанного механизма, которые, по словам поставщика, в совокупности могут обеспечить экономию топлива на 15 процентов. Они заменяют компоненты клапанов старого типа с гидравлическим приводом электромеханическими системами.

Прошлым летом на техническом симпозиуме в Детройте для инженеров автопроизводителей и поставщиков Tier 2 немецкая группа Schaeffler продемонстрировала недавно разработанные компоненты клапанного механизма, направленные на двузначное повышение эффективности бензиновых двигателей. Они заменяют компоненты клапанов старого типа с гидравлическим приводом электромеханическими системами.

В одной системе используется соленоид — электрическое устройство, оказывающее механическое давление — на распределительные валы для изменения времени и продолжительности открытия клапанов путем переключения на второй набор лепестков на кулачке. В другой технологии используются небольшие электродвигатели для изменения фазы кулачка в момент открытия впускного и выпускного клапанов. Обе системы клапанов, используемые вместе, могут обеспечить экономию топлива до 15 процентов, утверждает Schaeffler.

Другой немецкий поставщик, Brose, разработал и производит линейку электрических водяных и масляных насосов, которые подают только то количество воды и масла, которое необходимо для охлаждения и смазки двигателя. Один только масляный насос может улучшить экономию топлива на 6 процентов. «Большая часть усилий компании в области НИОКР сосредоточена на замене гидравлических систем электромеханическими», — сказал Франк Любишер, президент Brose в Северной Америке.

BorgWarner, Garrett Motion (отделившаяся от Honeywell), Valeo и другие поставщики усовершенствовали турбонагнетатели, чтобы двигатели меньшего размера давали более четкую и эффективную работу. Турбокомпрессор BorgWarner с двойным улитком на грядущем 2,7-литровом турбочетверке в Chevrolet Silverado и GMC Sierra позволяет этому двигателю развивать мощность, подобную V-8, в 310 л.с. и 348 фунт-фут крутящего момента. Следующее крупное новшество, турбокомпрессор, приводимый в действие электродвигателем, также называемый электрическим нагнетателем, только сейчас появляется в роскошных и высокопроизводительных автомобилях таких автопроизводителей, как Audi и Mercedes.

Государственные стандарты

У автопроизводителей не было иного выбора, кроме как вкладывать значительные средства в двигатели внутреннего сгорания после того, как администрация Обамы ввела для них более строгие стандарты экономии топлива. Поскольку электромобили не продаются в достаточно больших количествах, автопроизводителям необходимо было разработать более эффективные автомобили с бензиновым двигателем, чтобы соответствовать требованиям.

Они обратились к меньшим, более мощным двигателям с турбонаддувом, оснащенным передовыми технологиями экономии топлива, и трансмиссиям с шестью и более передачами. Согласно последним данным Агентства по охране окружающей среды, этот и более легкие автомобили помогли увеличить экономию топлива во всем автопарке до рекордных 24,7 миль на галлон в 2016 году.

Усилия администрации Трампа по замораживанию стандартов экономии топлива на уровне 2020 года еще не стали законом, поэтому автопроизводители все еще должны работать, чтобы соответствовать требованиям эпохи Обамы, согласно которым к 2025 году средний расход топлива по всему автопарку должен составлять около 47 миль на галлон. для различных технологий и не соответствует рейтингам EPA, указанным на наклейках на окнах.)

Автопроизводители заявили, что даже если требования по экономии топлива будут смягчены, мировые стандарты и экологическая ответственность гарантируют, что они продолжат инвестировать в более чистое и эффективное внутреннее сгорание. двигатели и новые технологии двигателей.

Ким, аналитик AutoPacific, говорит, что даже если отменить правила экономии топлива, это может мало что изменить.

По его словам, большинству мировых автопроизводителей все равно придется инвестировать в усовершенствование бензинового двигателя. Он добавил, что поскольку одни и те же двигатели продаются по всему миру, увеличение объема помогает производителям снизить стоимость деталей и упростить производство.

Период комментариев по предложенным администрацией Трампа изменениям закончился в прошлом месяце, поэтому теперь EPA и NHTSA должны рассмотреть более 113 000 публичных представлений, прежде чем процесс изменения закона сможет продолжиться. Правовые проблемы, вероятно, еще больше задержат любые изменения. Калифорния, готовящаяся к ожесточенной битве с Белым домом по целям на 2021–2025 годы, уже пользуется поддержкой около двух десятков генеральных прокуроров в других штатах, которые также планируют бороться с откатом.

«Над двигателем внутреннего сгорания еще много работы, — сказал Ким, — и ожидается, что автопроизводители продолжат двигаться вперед».

Письмо

в редакцию

Отправьте нам письмо

У вас есть мнение об этой истории? Щелкните здесь, чтобы отправить письмо в редакцию , и мы можем опубликовать его в печати.

Подпишитесь на бесплатную рассылку новостей

Цифровое издание

Журнал фиксированной службы

Миниатюрный генератор с двигателем внутреннего сгорания

Краткое описание:
Компания разрабатывает технологию генератора MICE (миниатюрный двигатель внутреннего сгорания), чтобы удовлетворить потребность в портативном электричестве с высокой плотностью энергии. Генератор MICE предлагает плотность энергии, которая в пять-десять раз выше, чем у современных перезаряжаемых батарей, и, следовательно, является подходящей технологией для протезов с электроприводом и других портативных устройств высокой мощности, таких как электроинструменты. Как указано в описании генератора MICE ниже, компания продемонстрировала возможность достижения очень низкого уровня акустической эмиссии и вибрации в комплексной системе.

Полное описание:
Описание технологии
————————————————— ———
Этот инновационный мотор-генератор состоит из миниатюрного линейного двигателя, соединенного с линейным генератором переменного тока. В нем используется высокое содержание энергии углеводородного топлива, при этом исключается большинство деталей, которые можно найти в стандартной генераторной установке двигатель внутреннего сгорания. Базовая конструкция генератора MICE, показанная на соседнем рисунке, состоит из двухтактного двигателя, пружины и генератора переменного тока с линейно-колебательной конфигурацией. MICE по своей сути является генератором электроэнергии, поскольку нет механической связи, с помощью которой можно было бы извлекать энергию. Чистое линейное движение обеспечивается за счет использования уникальной двойной спирали или многоспиральной пружины. Чисто линейные колебания обеспечивают скользящее движение без боковых сил. В поршне не используются кольца для герметизации камеры сгорания, вместо этого используется плотная посадка между поршнем и цилиндром, чтобы удерживать утечку на достаточно низком уровне, чтобы практически не возникало потерь цикла. Фактически небольшая утечка обеспечивает гидростатическую опорную силу для центрирования поршня в цилиндре. Таким образом, генератор MICE имеет низкие потери на трение, так как отсутствуют опорные поверхности, на которые действует непосредственная нагрузка. Низкие характеристики трения и отсутствие напряжения, создаваемого прямыми нагрузками, позволяют генератору MICE работать на очень высоких скоростях цикла, что приводит к высокой плотности энергии и мощности, особенно при меньших размерах. Чисто линейное движение, в дополнение к низким потерям на трение, позволяет работать только с твердопленочной смазкой – другими словами, без масла – с конструкцией цилиндра со сбалансированным давлением.

Конкурентное преимущество
————————————————— ———
Существуют большие различия между генератором MICE и обычными двигателями. Одним из ключевых отличий является то, что MICE представляет собой конструкцию со свободным поршнем, в которой для накопления энергии используется пружина. Второе важное отличие состоит в том, что двухтактный двигатель MICE предназначен для работы с коэффициентом продувки меньше единицы, используя сгорание HCCI (воспламенение от сжатия с однородным зарядом) с помощью свечи накаливания в качестве режима сгорания. Это дает генератору MICE низкий уровень выбросов и высокую эффективность. Кроме того, генератор MICE представляет собой систему с высокой добротностью, работающую на резонансной частоте системы пружина-масса с очень низкими потерями на трение.

Компания разработала генератор MICE в трех диапазонах мощности. На соседнем рисунке показан генератор MICE мощностью 5–10 Вт рядом с генератором MICE мощностью 300–500 Вт, который предназначен для использования как легкого (пропан, бутан), так и тяжелого (JP-8, дизельное топливо) топлива. Батарейка типа АА и линейка служат эталоном размеров. Были проведены всесторонние испытания генератора MICE мощностью 300–500 Вт с использованием как пропана, так и топлива JP-8. Третий размерный ряд, генератор MICE мощностью 100 Вт, недавно был разработан специально для электрических протезов. Генератор MICE мощностью 100 Вт, рассчитанный на работу с бутановым или пропановым топливным картриджем, показан на нижнем рисунке с военным BB-39.0 (высота 5 дюймов) для сравнительного сравнения размеров. Длинное и узкое соотношение сторон генератора MICE позволит легко интегрировать его с протезами нижних конечностей, хотя для других приложений возможен более короткий форм-фактор. Перезарядка генератора MICE заключается в простой замене топливного картриджа.

Приложения
————————————————— ———
Пригодность любого устройства для выработки электроэнергии для приложений в решающей степени зависит от факторов, помимо веса, плотности энергии, стоимости и т.п. Такие факторы, как шум и вибрация, могут сделать любую технологию производства электроэнергии непригодной для использования, если они не будут снижены до уровня, совместимого с конкретным применением. Компания определила эффективные подходы к решению всех проблем с «побочными эффектами» генератора MICE.

Уровень технологической готовности
————————————————— ———
Эта технология находится в стадии проверки концепции для этого протеза с электропитанием на уровне 100 Вт и в качестве лабораторного прототипа для обычных портативных источников питания мощностью 300–500 Вт. Финансирование коммерциализации необходимо для перехода технологии генератора MICE от экспериментального/лабораторного прототипа к коммерческому продукту.

Интеллектуальная собственность
————————————————— ———
Компания имеет три патента США на технологию генератора MICE (миниатюрный двигатель внутреннего сгорания) и его применение, а еще один патент находится на рассмотрении. Кроме того, одобрен и готовится к выдаче европейский патент на технологию генератора MICE.

На конференции было представлено несколько докладов о конструкции, производительности и тестировании генератора MICE. Копии этих документов могут быть предоставлены квалифицированным заинтересованным сторонам.

Предпочтительное деловое соглашение
————————————————— ———
Предпочтительным деловым соглашением является лицензирование или продажа патентов. Компания прибыльно производит и продает исследовательские инструменты, но не имеет компетенции в крупносерийном производстве.

Проблема, которую решает эта идея/изобретение:
Широкий спектр беспроводных устройств ограничен по возможностям и производительности из-за отсутствия подходящего портативного источника питания с высокой плотностью энергии. Этим устройствам, от электроинструментов до протезов, обычно требуется средний уровень мощности выше 30 Вт, для которых современная технология аккумуляторов недостаточна для обеспечения непрерывной работы в течение дня без подзарядки. Это ограничение особенно актуально для протезов нижних конечностей. Эти протезы не могут обеспечить мощность, необходимую для подъема по лестнице или крутым склонам или для бега, и, таким образом, создают значительную дополнительную нагрузку на мышцы и суставы другой конечности.

Прикрепленные файлы:

Запрашиваемая цена: [СВЯЗАТЬСЯ С ПРОДАВЦОМ]
Доступен для консультации?
№

Изобретение #10690
Дата публикации:
2008-03-26

Связаться с изобретателем

« Подробнее Инженерия — механические изобретения

Поделиться на

---

CrowdSell Your Invention

Двигатель внутреннего сгорания далеко не умер

FORTUNE — Автопроизводители и водители давно искали простое решение для экономии топлива. Какое-то время это казалось возможным. В 2009 году журнал Fortune написал, что благодаря таким достижениям, как электромобили, гибриды и дизельные автомобили, «кажется очевидным, что традиционный бензиновый двигатель внутреннего сгорания находится в упадке».

По правде говоря, доступная технология, позволяющая перевернуть стандартный двигатель, еще не реализована. Прогнозист LMC-Automotive прогнозирует, что к 2020 г.8% автомобилей по-прежнему будут включать двигатель внутреннего сгорания. По словам аналитика LMC Майкла Омотосо, около 72% продаж новых автомобилей в 2020 году будут работать только на бензине, что всего на несколько пунктов ниже сегодняшних 84%. (Большинство остальных — гибриды, дизельные или работающие на этаноле.)

В отсутствие революционного прорыва в ближайшие несколько лет автопроизводители от Volkswagen до BMW теперь находят новые способы работы с тем, что у них есть. Это становится особенно важным в связи с надвигающимся повышением стандартов экономии топлива в США до 54,5 миль на галлон к 2025 году (Америка является вторым по величине автомобильным рынком в мире после Китая). Чтобы соответствовать новым стандартам, компании объединяют множество существующих технологии, позволяющие максимально экономить топливо благодаря 120-летнему двигателю внутреннего сгорания.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 11 лучших новых автомобилей в Америке

На вопрос о разрозненных технологиях, втиснутых в стандартный двигатель, Эндрю Смарт из Общества инженеров-автомобилестроителей ответил так: «Глядя на 2025 год, вы не ожидаете, что серебряная пуля, но серебряной шрапнели много».

Ford (F), например, применил этот подход в своем новом, широко обсуждаемом двигателе EcoBoost, который был представлен четыре года назад и уже продал более 350 000 моделей. EcoBoost — это сочетание давних технологий, таких как непосредственный впрыск, турбонаддув и регулировка фаз газораспределения. В нем не так много нового, но все вместе постепенные улучшения обеспечивают повышение эффективности на 20% по сравнению с его предшественниками. (Чтобы узнать больше об EcoBoost, нажмите здесь. )

Как они это сделали? Во-первых, EcoBoost легкий. Однолитровая трехцилиндровая модель, которую компания планирует выпустить в штатах в следующем году, станет самым маленьким двигателем автопроизводителя за всю историю. Частично снижение веса достигается за счет использования в конструкции двигателя алюминия вместо чугуна. Он также меньше, благодаря другим настройкам, которые позволяют уменьшить его размер и по-прежнему наносить удар.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 10 лучших новых грузовиков Америки

Масштаб двигателя соответствует тренду. По всей отрасли автопроизводители заменили V6 на четырехцилиндровые двигатели. Это относится и к роскошным автомобилям, где когда-то считалось святотатством иметь что-то меньше, чем V8. К ним присоединяется даже BMW с крошечным трехцилиндровым двигателем, который должен поступить в продажу в следующем году.

Автопроизводители могут использовать двигатели меньшего размера для обеспечения высокой производительности несколькими способами. Один с непосредственным впрыском. Эта технология существует уже некоторое время, но недавно она завоевала популярность у производителей США. Чтобы не тратить газ впустую, точные форсунки в двигателе направляют топливо в точное место в цилиндре. Это обеспечивает более чистое горение, когда компьютер определяет точное количество необходимого топлива и точное место, где оно должно приземлиться. Кроме того, поскольку топливо поступает непосредственно в цилиндр, не проходя через другие части двигателя, оно охлаждается, когда попадает туда. Более низкая температура означает, что газ более плотный, что позволяет использовать больше его в меньшем пространстве при более высоких уровнях сжатия. Конечным результатом является больший удар.

Другой метод — турбонаддув. По данным Honeywell Transportation Systems, турбокомпрессоры используются примерно в 25% новых автомобилей, продаваемых по всему миру, и могут оказаться в 40% автомобилей уже в 2017 году. Самой технологии уже почти сто лет, но автопроизводители все чаще используют ее. Несколько двигателей с турбонаддувом: EcoBoost от Ford, Skyactiv от Mazda, EfficientDynamics от BMW. Турбокомпрессор использует собственный выхлоп автомобиля для питания насоса, который нагнетает больше воздуха в цилиндры. Этот сжатый воздух может смешиваться с более сжатым топливом (привет, непосредственный впрыск), что приводит к увеличению мощности.

ЕЩЕ: Удивительный маленький двигатель Ford

Наддув — более дорогой, но похожий вариант. Нагнетатели делают то же самое, что и турбокомпрессоры, но вместо того, чтобы питаться от выхлопных газов автомобиля, они приводятся в действие механически, обычно ремнем вентилятора двигателя. Преимущество нагнетателя заключается в том, что нет необходимости ждать выхода выхлопных газов, чтобы включить наддув. Нагнетатель чаще используется для повышения производительности, а не для экономии топлива.

Это было сочтено слишком дорогим, чтобы оправдать дополнительную мощность американских автопроизводителей, включая Ford (за исключением одного высокопроизводительного варианта Mustang). Вместо этого эти фирмы в основном выбрали турбокомпрессоры. Однако некоторые автомобили, такие как 1,4-литровый четырехцилиндровый двигатель Volkswagen TSI Twincharger, имеют и то, и другое. Volkswagen и его зарубежные коллеги были пионерами в объединении технологий повышения эффективности, в том числе дизельных двигателей, в двигателях для европейских клиентов, заботящихся о гипертопливе.

Другая все более распространенная тактика включает, помимо прочего, снижение трения везде, где есть движущиеся части. И регулируемые фазы газораспределения, которые десять лет назад были редкостью, а сейчас стали почти повсеместными. Honda (HMC) стала пионером в этой технологии со своей системой VTEC, у которой даже появился собственный мем. И BMW также добилась успехов со своей системой Valvetronic. В автомобилях, оборудованных этой системой, компьютер интеллектуально рассчитывает время открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в соответствии со скоростью и нагрузкой автомобиля.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО: 4 новых мифа автомобильного мира

В будущем ожидайте больших преимуществ от более точных систем изменения фаз газораспределения, говорит Эрик Федева, директор IHS Inc. по глобальному прогнозированию силовых агрегатов и компонентов. Также ожидайте, что больше гибридных электрических двигателей будут работать в качестве поддержки традиционных двигателей. В то же время трансмиссии получат больше скоростей, чтобы двигатели работали максимально эффективно. Через 10 лет: «Двигатели обязательно будут намного меньше и, вероятно, такими же или более мощными, чем сейчас», — говорит Федева. В прошлом успехи были сосредоточены на власти. «По сути, у вас есть потребители, которые ездят на двигателях гоночных автомобилей», — говорит Федева о современных автомобилях. В будущем преимущества будут сосредоточены на эффективности.

Влияние всех этих нововведений существенно. Согласно анализу Института транспортных исследований Мичиганского университета, экономия топлива для легковых автомобилей с 2007 года улучшилась на 18%, до 23,8 миль на галлон. Частично заслуга в этих достижениях принадлежит более умным двигателям, а также множеству других постепенных улучшений эффективности транспортных средств.

когда придумали, история создания двигателя внутреннего сгорания

Двигатель представляет собой один из главных элементов автомобиля. Без этого устройства прогресс автомобильной промышленности был бы невозможен. Настоящий прорыв в истории создания машин произошел после изобретения двигателя внутреннего сгорания. Это устройство стало настоящей движущей силой, которая давала нужную скорость. При этом сказать однозначно, кто конкретно изобрел ДВС, сложно. Вклад в создание этого прибора внесли многие.

Содержание

Разработки Да Винчи

Во время раскопок, которые проводились английскими учеными несколько лет назад, были найдены чертежи, принадлежавшие Леонардо да Винчи. Среди них удалось выявить чертеж двигателя внутреннего сгорания.

Знаменитый ученый опередил свое время практически на 500 лет. Однако он был стеснен технологиями своего времени и финансовыми возможностями, потому так и не смог воплотить в жизнь свою задумку. После подробного исследования чертежа историки и инженеры сделали вывод, что устройство Леонардо могло весьма эффективно функционировать.

Кто придумал первый ДВС

Первый двигатель внутреннего сгорания создал французский ученый де Ривас. Это произошло в 1807 году. В рабочем цилиндре устройства присутствовала смесь на основе воздуха и водорода. Она зажигалась электрической искрой от батареи Вольта. После подрыва состав расширялся, создавал в цилиндре высокое давление и подбрасывал поршень.

После отработки газ выпускался. При этом под поршнем появлялся вакуум. Под влиянием атмосферного давления и собственного веса поршень падал. После чего он возвращался в первоначальную позицию для повторения цикла.

Де Ривас применял свою разработку в качестве привода передних колес повозки. При этом в силу невысокой эффективности устройство не стало востребованным. Тем не менее, идеи ученого стали базой для дальнейших разработок в этой области.

Первые попытки сконструировать двигатель

Создание двигателя внутреннего сгорания было многоэтапным процессом. Свой вклад в него внесли различные ученые и исследователи.

Изобретение братьев Ньепс

Французские ученые братья Ньепс внесли важный вклад в появление двигателя внутреннего сгорания. Они сконструировали устройство, которое назвали «пирэолофор». В роли топлива в этом приборе выступала угольная пыль. Конструкция братьев Ньепс так и не была признана научным сообществом. Она существовала лишь на бумаге.

Тракты Сади Карно

Известный изобретатель и сын знаменитого физика Сади Карно является автором трактата, который сделал его настоящей легендой в автомобильной промышленности и прославил на весь мир. Работа была издана тиражом в 200 экземпляров. Она появилась в 1824 году. Этот момент считают началом истории термодинамики. Работа Карно сделала весомый вклад в развитие двигателей внутреннего сгорания.

Труды Жан Ленуара

Автором коммерчески успешного ДВС стал бельгийский изобретатель Жан Этьен Ленуар. Исследователь трудился на гальваническом заводе и однажды пришел к выводу, что топливовоздушный состав в газовом двигателе можно поджигать путем использования электрической искры. На основе этой идеи исследователь решил сделать двигатель.

Первый двухтактный газовый ДВС был создан Ленуаром в 1860 году. Его мощность составляла 8,8 киловатта, что соответствует 11,97 лошадиных сил. Устройство представляло собой горизонтальную машину двойного действия, которая работала на одном цилиндре. В основе ее функционирования лежала смесь воздуха и светильного газа.

Конструкция двигателя базировалась на использовании кривошипно-шатунного механизма. При этом КПД составлял не больше 4,65 %. Несмотря на все минусы, двигатель Ленуара все же получил достаточно широкое распространение. Его применяли для лодок.

Ленуару далеко не сразу удалось добиться успеха. После изготовления всех элементов и сборки машины она проработала совсем недолго и прекратила функционировать. Это было связано с расширением поршня, который заклинил в цилиндре.

Чтобы устранить этот минус, Ленуар предусмотрел создание системы водяного охлаждения. Однако и вторая попытка была не особо удачной. Это вынудило исследователя дополнить конструкцию системой смазки. Лишь после этого ДВС начал нормально функционировать. Таким образом, именно Ленуару удалось первому решить проблемы смазки и охлаждения двигателя.  Мощность такого устройства составляла примерно 12 лошадиных сил. При этом КПД находился на уровне 3,3 %.

В 1874 году было сделано больше 300 таких устройств, которые отличались по мощности. После того как создатель ДВС разбогател, он прекратил дальнейшую работу над конструкцией машины. Как следствие, она была вытеснена с рынка более качественным двигателем, который создал немецкий ученый Николаус Отто.

Другие имена в истории первых ДВС

В 1883 году французский исследователь Эдуард Деламар создал чертеж двигателя, который использовал в качестве топлива газ. Однако эта конструкция была воплощена исключительно на бумаге.

Затем в истории автомобильной промышленности появилось еще одно известное имя – Готлиб Даймлер. Он сумел не только придумать, но и начать изготовление современного газового двигателя. Его отличительной особенностью стало вертикальное размещение карбюратора и цилиндров. Это был первый двигатель, который имел компактные размеры и развивал высокую скорость передвижения.

В 1890 году Рудольф Дизель придумал метод практического применения цикла, описанного Карно. Именно этот ученый изобрел дизельный ДВС, который получил название в его честь. На протяжении нескольких лет немецкий исследователь получил несколько патентов. Модель, которая нашла применение на практике, была сконструирована в 1897 году и получила название дизель-мотор. Спустя несколько лет такие изделия стали массово выпускаться.

Одновременно с совершенствованием конструкции ДВС ученые занимались поисками наиболее эффективного топлива. К тому моменту были испытаны двигатели, в которых в роли горючего использовалась нефть, водород. Существовали конструкции, которые работали на основе угольной пыли, а также смеси спирта и скипидара.

Некоторые из них нормально функционировали, однако не получили значительного распространения в силу высокой стоимости. При этом инженеры видели перспективу в использовании паров жидкого горючего.

В 1872 году американский исследователь Брайтон начал использовать в качестве горючего керосин. Однако он испарялся не слишком хорошо. Тогда ученый решил взять для этой цели бензин. Для применения нового топлива потребовалось придумать новое устройство, которое помогало трансформировать новое горючее в газ. После этого бензиновые пары требовалось смешать с воздухом.

Брайтон считается создателем и первого испарительного карбюратора. Однако он получился не слишком удачным. Тем не менее, именно этот ученый первым предложил использовать в качестве топлива ГСМ.

Немецкие модификации первых ДВС

В 1876 году исследованиями стали заниматься немецкие ученые. Многие из их имен по сей день считаются весьма известными в автомобильной индустрии. Первым стоит назвать Николаса Отто. Благодаря этому исследователю появился легендарный «цикл Отто». Этот ученый первым придумал и создал двигатель, который работал на четырех цилиндрах. После чего уже в 1877 году исследователь получил патент на новое устройство. Этот двигатель по сей день лежит в основе множества современных моторов.

Еще одним известным ученым, который внес значительный вклад в развитие ДВС, стал Готлиб Даймлер. В сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом он придумал мотор, который работал на основе газа.

В 1886 году ученые создали первый автомобиль, который работал на ДВС. Устройство получило название Reitwagen. До того момента движок ставили на двухколесный транспорт. Майбах придумал первый карбюратор с жиклерами, который тоже использовался довольно длительное время.

Чтобы создать эффективный ДВС, инженерам пришлось объединить свои усилия. В результате сформировалась группа ученых, в которую вошли Майбах, Отто и Даймлер. Они смогли собирать по 2 мотора в день. По тем временем это был отличный показатель.

Однако спустя некоторое время позиции исследователей в совершенствовании устройств разошлись. В результате Даймлер покинул команду для основания собственной компании. Майбах последовал за своим другом.

В 1889 году Даймлер создал первую автомобильную фирму Daimler Motoren Gesellschaft. Пару лет спустя Майбах собрал первый «Мерседес», который лег в основу создания знаменитого немецкого бренда.

Не менее известным немецким ученым стал Карл Бенц. Первый ДВС он создал в 1886 году. К тому моменту у ученого уже была своя компания Benz & Company.

Генри Форд – отец автоиндустрии

Важный вклад в развитие ДВС внес Генри Форд. В 1903 году он организовал компанию «Форд». При этом знаменитый бизнесмен не только начал разрабатывать новое поколение двигателей, но и предоставил много рабочих мест.

В 1903 году Селден подал против Форда иск. Суть его претензий заключалась в воровстве его конструкции двигателя. Судебный процесс продолжался 8 лет. В результате суд решил, что права истца не нарушаются, а Форд пользуется своей конструкцией мотора.

Когда началась Первая мировая война, Форд стал заниматься разработкой первого тяжелого двигателя, который предназначался для грузовых авто. В период Второй мировой войны его устройство начали устанавливать на грузовые самолеты.

Создание ДВС стало настоящим прорывом в науке. При этом вклад в конструирование и совершенствование этой разработки внесло много известных ученых.

Первый двигатель внутреннего сгорания: история, факты

Разработка первого двигателя внутреннего сгорания длилась почти два века, пока автомобилисты смогут узнать прототипы современных моторов. Все начиналось с газа, а не с бензина. В число людей, которые приложили свою руку к истории создания, являются — Отто, Бенц, Майбах, Форд и другие. Но, последние научные открытия перевернули весь автомир, поскольку отцом первого прототипа считался совсем не тот человек.

Леонардо и здесь руку приложил

До 2016 года основателем первого двигателя внутреннего сгорания считался Франсуа Исаак де Риваз. Но, историческая находка, сделанная английскими учеными, перевернула весь мир. При раскопках вблизи одного из французских монастырей, были найдены чертежи, которые принадлежали Леонардо да Винчи. Среди них был чертеж двигателя внутреннего сгорания.

Конечно, если смотреть на первые двигатели, которые создавали Отто и Даймлер, то можно найти конструктивные сходства, а вот с современными силовыми агрегатами их уже нет.

Легендарный да Винчи опередил свое время почти на 500 лет, но поскольку был скован технологиями своего времени, а также финансовыми возможностями, так и не смог сконструировать мотор.

Детально исследовав чертеж, современные историки, инженеры и автоконструкторы с мировым именем, пришли к выводу, что данный силовой агрегат мог работать и довольно продуктивно. Так, компания Форд занялась разработкой прототипа двигателя внутреннего сгорания, основываясь на чертежах да Винчи. Но, эксперимент удался только наполовину. Двигатель завести не удалось.

Но, некоторые современные доработки позволили, все-таки дать жизнь силовому агрегату. Он так и остался экспериментальным прототипом, но кое-что компания Форд, все-таки почерпнула для себя — это размер камер сгорания для легковых автомобилей В-класса, который составляет 83,7 мм. Как оказалось — это идеальный размер для сгорания воздушно-топливной смеси для такого класса моторов.

Инженерия и теория

Согласно историческим фактам, в XVII веке голландский ученый и физик Кристиан Хагенс разработал первый теоретический двигатель внутреннего сгорания на пороховой основе. Но, как и Леонардо был скован технологиями своего времени и воплотить свою мечту в реальность так и не смог.

Франция. 19 век. Начинается эпоха массовых механизаций и индустриализаций. В это время, как раз и можно создать, что-то невероятное. Первый, кто сумел собрать двигатель внутреннего сгорания, был француз Нисефор Ньепс, который он назвал — Пирэолофор. Он работал с братом Клодом, и они вместе до создания ДВС презентовали несколько механизмов, которые не нашли своих заказчиков.

В 1806 году в национальной французской академии прошла презентация первого мотора. Он работал на угольной пыли и имел ряд конструктивных недоработок. Несмотря на все недостатки, мотор получил положительные отзывы и рекомендации. Вследствие этого братья Ньепсе получили финансовую помощь и инвестора.

Первый двигатель продолжал развиваться. Более совершенный прототип был установлен на лодки и небольшие корабли. Но, Клоду и Нисефору этого было не достаточно, они хотели удивить весь мир, поэтому изучали разные точные науки, чтобы совершенствовать свой силовой агрегат.

Так, их старания увенчались успехами, и в 1815 году Нисефор находит труды химика Лавуазье, который пишет, что «летучие масла», которые являются частью нефтепродуктов, при взаимодействии с воздухов могут взрываться.

1817 год. Клод едет в Англию, с целью получения нового патента на двигатель, так как во Франции срок действия подходил к концу. На этом этапе братья расстаются. Клод начинает работать над мотором самостоятельно, не уведомив об этом брата, и требует с него денег.

Разработки Клода нашли подтверждение только в теории. Изобретенный двигатель не нашел широкого производства, поэтому стал частью инженерной истории Франции, а Ньепса увековечили памятником.

Сын известного физика и изобретатель Сади Карно издал трактат, который сделал его легендой автомобилестроительной индустрии и делает его знаменитым на весь мир. Работа насчитывала 200 экземпляров и называлась «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» изданная в 1824 году. Именно с этого момента начинается история термодинамики.

1858 год. Бельгийский ученый и инженер Жан Жосефа Этьен Ленуара собирает двухтактный двигатель. Отличительными элементами было то, что он имел карбюратор и первую систему зажигания. Топливом служил каменноугольный газ. Но, первый прототип работал всего несколько секунд, а потом навсегда вышел со строя.

Случилось это потому, что мотор не имел систем смазки и охлаждения. При этой неудачи Ленуар не сдался и продолжил работу над прототипом и уже в 1863 году мотор, установленный на 3-х колесный прототип автомобиля, проехал исторические первые 50 миль.

Все эти разработки положили начало эре автомобилестроения. Первые двигатели внутреннего сгорания продолжали разрабатываться, и их создатели увековечили свои имена в истории. Среди таких были — австрийский инженер Зигфрид Маркус, Джордж Брайтон и другие.

Руль принимают легендарные немцы

В 1876 году эстафету начинают принимать немецкие разработчики, чьи имена в наши дни гремят громко. Первый, кого следует отметить, стал Николас Отто и его легендарный «цикл Отто». Он первый разработал и сконструировал прототип двигатель на 4-х цилиндрах. После этого уже в 1877 году он патентует новый двигатель, который лежит в основе большинства современных моторов и самолетов начала 20 века.

Еще одно имя в истории автомобилестроения, которое многие знают и сегодня — Готлиб Даймлер. Он со своим другом и братом по инженерии Вильгельмом Майбахом разработали мотор на газовой основе.

1886 год стал переломным, поскольку именно Даймлер и Майбах создали первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Силовой агрегат получил название «Reitwagen». Этот движок ранее устанавливался на двухколесные транспортные средства. Майбах разработал первый карбюратор с жиклерами, который также эксплуатировался достаточно долго.

Для создания работоспособного двигателя внутреннего сгорания великим инженерам пришлось объединить свои силы и умы. Так, группа ученых, в которую вошли Даймлер, Майбах и Отто начали собирать моторы по две штуки в день, что на тот момент было большой скоростью. Но, как и всегда бывает, позиции ученых в совершенствовании силовых агрегатов разошлись и Даймлер уходит с команды, чтобы основать свою компанию. Вследствие этих событий Майбах следует своему другу.

1889 год Даймлер основывает первую автомобилестроительную фирму «Daimler Motoren Gesellschaft». В 1901 году Майбах собирает первый Мерседес, который положил начало легендарному немецкому бренду.

Еще одним не менее легендарным немецким изобретателем становится Карл Бенц. Его первый прототип двигателя мир увидел в 1886 году. Но, до момента создания первого своего мотора, он успел основать фирму «Benz & Company». Дальнейшая история просто потрясающая. Впечатленный разработками Даймлера и Майбаха, Бенц решил слить все компании воедино.

Так, сначала «Benz & Company» сливается с «Daimler Motoren Gesellschaft», и становиться «Daimler- Benz». Впоследствии соединение коснулось и Майбаха и компания стала называться «Mersedes- Benz».

Еще одно знаменательное событие в автомобилестроение случилось в 1889 году, когда Даймлер предложил разработку V-образного силового агрегата. Его идею подхватил Майбах и Бенц, и уже в 1902 году V-образные двигатели начали выпускаться на самолеты, а позже на автомобили.

Отец основатель автоиндустрии

Но, как не крути, самый большой взнос в развитие автомобилестроения и автодвигательных разработок внес американский конструктор, инженер и просто легенда — Генри Форд. Его лозунг: «Автомобиль для всех» нашел признание у простых людей, что и привлекло их. Основав в 1903 году компанию «Форд», он не только принялся за разработку нового поколения двигателей для своего автомобиля Форд А, но и дал новые рабочие места простых инженерам и людям.

В 1903 году против Форда выступил Селден, который утверждал, что первый использует его разработку двигателя. Судебный процесс длился целых 8 лет, но при этом, ни один из участников, так и не смог выиграть процесс, поскольку суд решил, что права Селдена не нарушены, а Форд использует свой тип и конструкцию мотора.

В 1917 году, когда США вступила в первую мировую войну, компания Форд начинает разработку первого тяжелого двигателя для грузовых автомобилей с повышенной мощностью. Так, к концу 1917 года Генри представляет первых бензиновый 4-х тактный 8-ми цилиндровый силовой агрегат Форд М, который начала устанавливаться на грузовые автомобили, а в последствие и во время 2-й мировой на некоторые грузовые самолеты.

Когда другие автомобилестроители переживали не самые лучшие времена, то компания Генри Форда процветала и имела возможность разрабатывать все новые варианты двигателей, которые нашли применение среди широкого автомобильного ряда автомобилей Форд.

Вывод

По сути, первый двигатель внутреннего сгорания изобрел Леонардо да Винчи, но это было только в теории, поскольку он был скован технологиями своего времени. А вот первый прототип поставил на ноги голландец Кристиан Хагенс. Потом были разработки французских братьев Ньепс.

Но, все же массовой популярности и разработки двигатели внутреннего сгорания получили с разработками таких великих немецких инженеров, как Отто, Даймлер и Майбах. Отдельно стоит отметить заслуги в разработках моторов отца основателя автоиндустрии — Генри Форда.

Как появились первые автомобили? Кто придумал первый двигатель? Как Леонардо Да Винчи придумал автомобиль? Когда и как произошло первое в мире ДТП?

История тюнинга и автомобилей.

Автомобиль, как мы знаем, был придуман не в один день и не одним изобретателем. История автомобилестроения отражает эволюцию науки и техники. Подсчитано, что на данный момент в мире действует более 100 000 патентов, посвященных современному автомобилю. Тем не менее, мы укажем первые, самые важные шаги в автомобилестроении.

Автомобиль настолько глубоко внедрился в жизнь современного человека за последние 100 лет, что мало кто может представить себе день без авто транспорта. Люди еще много сотен лет назад мечтали о самоходной повозке. Сказки про Емелю на печи и т.д. существовали задолго до первых экспериментов и работ изобретателей. Но благодаря историческим летописям мы попробуем коротко проследить за развитием современного автомобиля.Первые замыслы и теоретические рассуждения были заложены Леонардо Да Винчи и Исааком Ньютоном.Представьте себе, изобретения Да Винчи действительно работают. Совсем недавно современные ученые энтузиасты, по сохранившимся эскизам и чертежам воссоздали действующий прототип самоходного средства придуманного великим художником и изобретателем (см. видео). Если немного включить фантазию и предположить, что Да Винчи творил бы в наше время — мы по всей вероятности уже летали бы на межгалактических звездолетах. 

ВЕЛИКАЯ ИСТОРИЯ АВТО.

В 1769 году, первым, самоходно-дорожно-транспортным средством стал военный трактор. Его изобрел французский инженер и механик, Николя Иосиф Кугно Cugnot (1725 — 1804). Мсье Кюгно использовал паровой двигатель для движения своего автомобиля, построенного под его руководством в Париже на фабрике»Арсенал». Первые паровые автомобили — История автомобилей и тюнинга.

Прототип автомобиля — Велосипед на паровой тяге! Уникальный трактор был использован Французской армией для перевозки артиллерии с огромной по тем временам скоростью 2.5 мили в час на трех колесах. Автомобиль приходилось останавливать каждые десять, пятнадцать минут, чтобы накопить паровой энергии и подбросить угля.Паровой двигатель и котел были отделены от остальной части «автомобиля» и были расположены спереди (см. гравюра ниже).

На следующий год (1770), мсье Cugnot построил паровой трехколесный велосипед, на котором умещались уже четверо пассажиров.

Принцип работы парового двигателя: Во время сжигания топлива происходит подогрев воды в котле и создание пара. Пар в свою очередь толкает поршни. Поршни вращают коленвал напрямую связанный с колесами по принципу паровозной пары.

Любопытно! Первое ДТП произошло в 1771 году. Мсье Кюгно на одном из своих творений въезжает в каменную стену, став первым в истории участником в дорожно-транспортном происшествии с участием автомобиля. Этот случай послужил началом череды неудач незадачливого изобретателя. Неожиданно для Николя Кюгно один из его инвесторов умирает,второго отправляют в ссылку. Деньги для производства и на эксперименты очень быстро закончились.В тот момент направление паровых машин развивалось очень бурно. Железнодорожный транспорт (видео — Приход Поезда. Братья Люмьер.) и судостроение оставили вклад в паровую эру в значительно более мощных масштабах.

Но не будем забывать, что именно Николя Кюгно — стал первым кто смог построить максимально успешный прообраз автомобиля, пусть даже так сильно похожим на паровоз.

Забавно, но факт — термины «водитель» и «шофер» означали совсем не одно и то же. Водитель — тот кто управляет машиной, а «шофер» — тот кто поддерживает огонь в топке и следит за паром.

Однако у паровых машин была масса проблем.

Огромный вес котла и ужасающий дизайн делали первые автомобили похожими на дьявольские колесницы. Дым, сажа, шипение наводили ужас на мирных жителей. Кроме того, лошади завидев извергающий пары и грохочущий на всю улицу аппарат лишались рассудка и становились неуправляемыми. Мостовые не выдерживали огромного веса громоздких машин и так далее.

Эти факты стали преградой на пути прогресса, но не смогли остановить его.

Водитель подобной колесницы, проехав пару километров, больше походил на кочегара и сегодня вызывает жалость и улыбку.

Зарождение электрических машин

• В первых автомобилях использовались не только паровые двигатели.
•  Умы изобретателей будоражило электричество. Между 1832 и 1839 (точный год не известен), Роберт Андерсон из Шотландии изобрел первую электрическую коляску. Электрические автомобили использовали аккумуляторные батареи, питающие небольшой электродвигатель. Автомобили были тяжелые, медленные, дорогие и требовали частой остановки для зарядки батарей.
• Электрическая тяга добилась большего успеха в использовании трамваев и троллейбусов.Электрические транспортные средства по сей день используют на дорогах, где постоянная подача электроэнергии возможна, в угоду экологии и экономической выгоде.В остальном как паровые, так и электрические дорожно-транспортные средства на тот момент были неудобны. Это послужило скачком в конструировании двигателей автомобилей на основе бензинового топлива.

В 1769 году — по официальному признанию Британского Королевского Автомобильного Клуба, и Автомобильного Клуба Франции Николя Иосиф Кюгно построил самый первый автомобиль.

Так почему же так много в книгах по истории говорится, что автомобиль был изобретен Готлибом Даймлером и Карлом Бенцем?

Действительно, Daimler и Benz изобрели и производили в промышленных масштабах прообраз современного автомобиля с двигателем, работающим на бензине. Даймлер и Бенц изобрели машины, которые выглядели и работали, как автомобили, которые мы используем сегодня. Началась эра автомобилей!

ПЕРВЫЕ ГОДЫ СОВРЕМЕННОГО АВТОМОБИЛЯ

Фантастические возможности подарил людям бензиновый двигатель и прочно вытеснил из умов паровую тягу и электромоторы. В сравнении с предшественниками он обладал целым букетом преимуществ: легки й, мощный, безопасный, не требующий постоянных остановок и значительно меньший по размерам бензиновый мотор надолго занял пьедестал среди двигателей, но это в будущем…

.

История Внутреннего Сгорания, Двигатель — Сердце Автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания — это любой двигатель, который использует принципы взрывного сгорания топлива, чтобы толкать поршень в цилиндре поршень движения оборотов коленчатого вала, затем поворачивает колеса машин через полуось или коленчатым валом. Виды топлива для двигателей внутреннего сгорания — бензин, керосин (солярка).

Краткий очерк истории двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие события:

• 1680 — Голландский физик, Христиан Гюйгенс разработал теорию (но так никогда и не построил) двигателя внутреннего сгорания, который должен был работать за счет горения пороха.
• 1807 — Франсуа Исаак де Риваз из Швейцарии изобрел двигатель внутреннего сгорания, который использует смесь водорода и кислорода для топлива. Разработал двигатель, первый многоклапанный мотор внутреннего сгорания. К несчастью он был крайне неудачным и его идея была надолго забыта.
• 1858 — Уроженец Бельгии, Жан Жозеф Этьен Ленуа изобрел и запатентовал (1860) зажигание двойного действия электрически искрового типа для двигателей внутреннего сгорания. В 1863 г., Ленуа создает улучшенный движок работающий на нефти и примитивном карбюраторе.
• Его трехколесная повозка смогла проехать исторические пятьдесят миль по дороге. (См. фото) Это великое событие вошло в историю.
• 1862 — Альфонс Би Де Роч, французский инженер-строитель запатентовал, но так и не построил четырехтактный двигатель (Французский патент№52,593, 16 января, 1862).
• 1864 — Австрийский инженер, Зигфрид Маркус, построил моно-цилиндровый двигатель с простым карбюратором. Несколько лет спустя, Маркус разработал автомобиль, который поехал со скоростью 10 миль/ч, что некоторые историки требуют считать предтечей современного автомобильного ДВС, будучи первым в мире бензиновым двигателем транспортного средства с точки их зрения.
• 1873 — Джордж Брайтон, американский инженер, разработал довольно неудачный двухтактный двигатель на керосине. Однако, именно этот мотор считается первым надежным и практичным двигателем с использованием горюче-смазочных видов топлива.
• 1866 — Немецкие инженеры, Юджин Ланген и Николаус Август Отто улучшили системы Ленуа и Де Роч и разработали более эффективный бензиновый  двигатель.
• 1876 — Николаус Август Отто изобрел и позже запатентовал успешный четырех-тактный двигатель, известный как «Отто цикл».
• 1876 — Первый успешный двухтактный двигатель был изобретен Сэр Даугалд Клерк.
• 1883 — Французский инженер, Эдуард Деламар-Дебювилль, построил одноцилиндровый четырехтактный двигатель. Его передовые по тем временам идеи, по крайней мере, на бумаге далеко опережали решения его cовременников, таких как Даймлер и Бенц.
• 1885 — Готтлиб Даймлер придумал прототип бензинового двигателя с вертикальным расположением цилиндров и карбюраторной системой подачи топлива запатентованным им же в системой в 1887 году. Даймлер строит с этим двигателем первое двухколесное транспортное средство — «Reitwagen» или Айншпур (пер. ред. — Одноколейный), а год спустя построен первый в мире четырех колесный автомобиль — «Моторваген».
• 1886 — 29 Января, Карл Бенц получил первый патент (DRP№37435) для автомобилей с бензиновыми двигателями.
• 1889 — Даймлер построил усовершенствованный четырехтактный двигатель с тарельчатыми клапанами и V-образным двухцилиндровым блоком.
• 1890 — Вильгельм Майбах построен первый четыре-цилиндровый, четырехтактный двигатель.

Это были удивительные годы творчества борьбы успехов и поражений. Никогда больше история автомобилестроения не развивалась столь стремительно и никогда больше не приносила столько эмоций простым обывателям ставших невольными свидетелями грандиозного шоу «появления первых автомобилей» и для самих инженеров, механиков-изобретателей.

Персона — Николаус Отто.

Основателем одной из самых важных вех в конструкции двигателя мы по праву считаем Николауса Августа Отто, который в 1876 году изобрел наиболее эффективный на тот момент бензиновый двигатель.

Отто разработал и создал первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Вначале он установил его на мотоцикле. Система изобретателя Николауса Отто была названа в его честь и по сей день именуется — «Отто-Цикл». Вклад Николауса Отто в историю двигателестроения неоценим, его четырехцилиндровый двигатель стал на много лет эталоном и отправной точкой в современных моторах. Рекордные в конце 19-ого столетия 5 или 10 лошадиных сил в моторе, буквально через 30 лет стали достигать двухсот и более.

Первый бензиновый двигатель Отто был мощностью 0.75 лошадиных сил.

Персона — Карл Бенц

В 1885 году немецкий инженер-механик, Карл Бенц разработал и построил первый в мире автомобиль работающий с двигателем внутреннего сгорания. 29 Января 1886 года, Бенц получил первый патент (DRP№37435) для бензиновых автомобилей.

Это был трехколесный авто; 1891 году Бенц построил свои первые четырехколесные машины. 1900 «Benz & Cie, стал крупнейшим в мире производителем автомобилей в мире. Бенц был первым изобретателем и проектировщиком интегрировавшим ДВС на оригинальное шасси собственного изобретения.

Персона — Готлиб Даймлер (справа) и Вильгельм Майбах (слева).

Не менее знаковая фигура в автомобилестроении — г-н Готлиб Даймлер, ранее технический директор фирмы Deutz Gasmotorenfabrik, принадлежащей Николаусу Отто, так стремительно не творил. Но самозабвенно шел к поставленной цели и совместно с г-ном Майбахом.

В 1885 году они, основав лабораторию, запустили выпуск своих первых двигателей.

В 1887 году Даймлер и Майбах увлеклись изготовлением лодочных моторов и в течении нескольких лет успешно занимались их продажей.

В 1889 году, Даймлер и Майбах построили свой первый автомобиль «с нуля», они впервые не адаптировали части другого транспортного средства, как большинство их соотечественников. Новый

Daimler автомобиль имел четыре скорости и развивал скорость 10 миль в час.

В 1890 году Готлиб Даймлер похоронив первую жену, основал компанию — Daimler Motoren Gesellschaft (DMG). Тогда же появился ее логотип — трехконечная звезда. Легенда торговой марки гласит — мощные моторы на земле, воде и воздухе. 1891 году из компании выходит Майбах.

В 1893 году Даймлер снова женится и в этом же году оставляет молодой жене все патенты и компанию DMG. Далее история компании DMG двигается в направлении Англии, новые заказы от британской королевской семьи делают фирму англо-ориентированной и впоследствии она соединяется с компанией Jaguar.

В 1899 году выпускается первый Мерседес. Он назван одним из членов правления компании Даймлера Эмилем Еллинеком в честь собственной дочери Адрианы Мануэлы Рамоны Елинек, которую в семье все называли Mercedes (гармония, грация — исп). В последствии, это имя стало товарным знаком компании.

Первые Массовые Производители Автомобилей —

В начале 1900-х годов, бензиновые автомо били превысили по продажам все другие виды автотранспортных средств. Рынок растет. Люди покупают малобюджетные  автомобили. Очевидна необходимость промышленного производства.Первыми коммерческими производителями автомобилей в мире были Французы: Panhard & Levassor (1889) и Peugeot (1891).

Персона — Рене Панар (прав.) и Эмиль Левассор (лев.)

Рене Panhard и Эмиль Левассор были партнерами в деревообрабатывающем бизнесе, когда они решили стать производителями автомобилей. Они построили свой первый автомобиль в 1890 году.

За основу был взят двигатель Даймлера по лицензионному соглашению с Даймлером компания стала оснащать его моторами свои кузова. Эдуардом Саразином достигается договоренность и в действие вступает монопольное право компании Панар и Левассор  эксклюзивно использовать эти двигатели на всей территории Франции.

Партнеры не только в создании кузовов автомобилей, бизнесмены внесли улучшения в техническое оснащение и конструкцию своих авто: Panhard-Levassor совершает прорыв в автомобилестроении.Его транспортные средства оснащаются: педальным узлом сцепления, полноценным дифференциалом, многоступенчатой коробкой передач, передним радиатором.

Левассор был первым конструктором, переместившим двигатель в переднюю часть автомобиля и использовавший заднеприводную систему. Разработки Panhard в области управляемости автомобилей, навсегда увековечили его имя в термине —«Тяга Панара».

Подвеска Панара быстро стала образцом и стандартом для всех автомобилей. Управляемость, баланс и легкость их системы вывела автомобилестроение на новый уровень.Панару и Левассору также приписывают изобретение прототипа современной коробки передач, устанавливаемого в их 1895 Panhard.

Позднее Панар и Левассор разделяет права и лицензию на использование двигателей Daimler с фирмой Armand Peugeot.

Peugeot настроены на победу и успешно участвуют в первых автомобильных гонках, во Франции. С победами Peugeot получает народную славу и рост продаж собственных автомобилей.

По иронии судьбы, в гонке «от Парижа до Марселя» в 1897 году происходит фатальная автокатастрофа, погиб Эмиль Левассор.

На ранней стадии развития промышленного автомобилестроения, французских производителей каждая машина отличается от последующей.

Первый стандартизированный автомобиль

Cоздан в 1894 году, это — Benz Velo, произведенный Карлом Бенцем.

Сто тридцать четыре одинаковых Velo были изготовлены в 1895 году.С этих незамысловатых событий началась автомобильная история и продолжается по сегодняшний день. Сегодня стандартизация к которой так стремились наши прапрадеды вышла на ужасающий уровень. Мы простые смертные ездим на одинаковых автомобилях, мы тешим себя мыслями о разных цветах и ограничены в выборе комплектацией своего авто. Весь тюнинг, который принято позволить себе в современном обществе — необычный освежитель воздуха в салоне и собачки-игрушки, ритмично качающие головой под лобовым стеклом. Тюнинг автомобилей — один из немногих оставшихся сегодня инструментов для индивидуализации личности и возможности вырваться из порочного круга стандартов и ограничений и всеобщей глобализации. Только тюнинг автомобиля сможет сделать ваш автомобиль неповторимым, более быстрым, чем другие в этом же классе, красивым именно с вашей точки зрения, а не отдела маркетинга завода производителя.

Именно тюнинг способен дать вам то, что не даст ни один концерн мира — индивидуальность!

(C) 2011 Top-Tuning.ru

автор: Петровский Виктор

История создания двигателей внутреннего сгорания

История создания двигателей внутреннего сгорания

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ. В 1799 году он получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имело огромное значение, прежде всего для развития техники освещения. Очень скоро во Франции, а потом и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с дорогостоящими свечами. Однако светильный газ годился не только для освещения.

Патент на конструкцию газового двигателя

В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя. Принцип действия этой машины основывался на известном свойстве открытого им газа: его смесь с воздухом взрывалась при воспламенении с выделением большого количества теплоты. Продукты горения стремительно расширялись, оказывая сильное давление на окружающую среду. Создав соответствующие условия, можно использовать выделяющуюся энергию в интересах человека. В двигателе Лебона были предусмотрены два компрессора и камера смешивания. Один компрессор должен был накачивать в камеру сжатый воздух, а другой — сжатый светильный газ из газогенератора. Газовоздушная смесь поступала потом в рабочий цилиндр, где воспламенялась. Двигатель был двойного действия, то есть попеременно действовавшие рабочие камеры находились по обе стороны поршня. По существу, Лебон вынашивал мысль о двигателе внутреннего сгорания, однако в 1804 году он погиб, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.

Жан Этьен Ленуар

В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы успешно конкурировать с паровой машиной. Честь создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Этьену Ленуару. Работая на гальваническом заводе, Ленуар пришёл к мысли, что топливовоздушную смесь в газовом двигателе можно воспламенять с помощью электрической искры, и решил построить двигатель на основе этой идеи.

Ленуар не сразу добился успеха. После того как удалось изготовить все детали и собрать машину, она проработала совсем немного и остановилась, так как из-за нагрева поршень расширился и заклинил в цилиндре. Ленуар усовершенствовал свой двигатель, продумав систему водяного охлаждения. Однако вторая попытка запуска также закончилась неудачей из-за плохого хода поршня. Ленуар дополнил свою конструкцию системой смазки. Только тогда двигатель начал работать.

Август Отто

В 1864 году было выпущено уже более 300 таких двигателей разной мощности. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, и это предопределило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, созданным немецким изобретателем Августом Отто.

В 1864 году тот получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для эксплуатации этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания».

На первый взгляд, двигатель Отто представлял собой шаг назад по сравнению с двигателем Ленуара. Цилиндр был вертикальным. Вращаемый вал помещался над цилиндром сбоку. Вдоль оси поршня к нему была прикреплена рейка, связанная с валом. Двигатель работал следующим образом. Вращающийся вал поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и происходило всасывание смеси воздуха и газа. Затем смесь воспламенялась. Ни Отто, ни Ланген не владели достаточными знаниями в области электротехники и отказались от электрического зажигания. Воспламенение они осуществляли открытым пламенем через трубку. При взрыве давление под поршнем возрастало примерно до 4 атм. Под действием этого давления поршень поднимался, объём газа увеличивался и давление падало. При подъёме поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось разряжение. Таким образом, энергия сгоревшего топлива использовалась в двигателе с максимальной полнотой. В этом заключалась главная оригинальная находка Отто. Рабочий ход поршня вниз начинался под действием атмосферного давления, и после того, как давление в цилиндре достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Из-за более полного расширения продуктов сгорания КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и достигал 15 %, то есть превосходил КПД самых лучших паровых машин того времени.

Поскольку двигатели Отто были почти в пять раз экономичнее двигателей Ленуара, они сразу стали пользоваться большим спросом. В последующие годы их было выпущено около пяти тысяч штук. Отто упорно работал над усовершенствованием их конструкции. Вскоре зубчатую рейку заменила кривошипно-шатунная передача. Но самое существенное из его изобретений было сделано в 1877 году, когда Отто взял патент на новый двигатель с четырёхтактным циклом. Этот цикл по сей день лежит в основе работы большинства газовых и бензиновых двигателей. В следующем году новые двигатели уже были запущены в производство.

Четырёхтактный цикл был самым большим техническим достижением Отто. Но вскоре обнаружилось, что за несколько лет до его изобретения точно такой же принцип работы двигателя был описан французским инженером Бо де Роша^[de]. Группа французских промышленников оспорила в суде патент Отто. Суд счёл их доводы убедительными. Права Отто, вытекавшие из его патента, были значительно сокращены, в том числе было аннулировано его монопольное право на четырёхтактный цикл.

Хотя конкуренты наладили выпуск четырёхтактных двигателей, отработанная многолетним производством модель Отто всё равно была лучшей, и спрос на неё не прекращался. К 1897 году было выпущено около 42 тысяч таких двигателей разной мощности. Однако то обстоятельство, что в качестве топлива использовался светильный газ, сильно суживало область применения первых двигателей внутреннего сгорания. Количество светильногазовых заводов было незначительно даже в Европе, а в России их вообще было только два- в Москве и Петербурге.

Поиски нового горючего

Поэтому не прекращались поиски нового горючего для двигателя внутреннего сгорания. Некоторые изобретатели пытались применить в качестве газа пары жидкого топлива. Ещё в 1872 году американец Брайтон пытался использовать в этом качестве керосин. Однако керосин плохо испарялся, и Брайтон перешёл к более лёгкому нефтепродукту — бензину. Но для того, чтобы двигатель на жидком топливе мог успешно конкурировать с газовым, необходимо было создать специальное устройство для испарения бензина и получения горючей смеси его с воздухом.

Брайтон в том же 1872 году придумал один из первых так называемых «испарительных» карбюраторов, но он действовал неудовлетворительно.

Бензиновый двигатель

Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер. Много лет он работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы использовать на транспорте. Отто отнёсся к предложению Даймлера холодно. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, приобрели небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали работать над своим проектом.

Проблема, стоявшая перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили создать двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер рассчитывал получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой полой трубочки, открытой в цилиндр.

Первая модель бензинового двигателя предназначалась для промышленной стационарной установки.

Процесс испарения жидкого топлива в первых бензиновых двигателях оставлял желать лучшего. Поэтому настоящую революцию в двигателестроении произвело изобретение карбюратора. Создателем его считается венгерский инженер Донат Банки. В 1893 году он взял патент на карбюратор с жиклёром, который был прообразом всех современных карбюраторов. В отличие от своих предшественников Банки предлагал не испарять бензин, а мелко распылять его в воздухе. Это обеспечивало его равномерное распределение по цилиндру, а само испарение происходило уже в цилиндре под действием тепла сжатия. Для обеспечения распыления всасывание бензина происходило потоком воздуха через дозирующий жиклёр, а постоянство состава смеси достигалось за счёт поддержания постоянного уровня бензина в карбюраторе. Жиклёр выполнялся в виде одного или нескольких отверстий в трубке, располагавшейся перпендикулярно потоку воздуха. Для поддержания напора был предусмотрен маленький бачок с поплавком, который поддерживал уровень на заданной высоте, так что количество всасываемого бензина было пропорционально количеству поступающего воздуха.

Первые двигатели внутреннего сгорания были одноцилиндровыми, и, для того чтобы увеличить мощность двигателя, обычно увеличивали объём цилиндра. Потом этого стали добиваться увеличением числа цилиндров.

В конце XIX века появились двухцилиндровые двигатели, а с начала XX столетия стали распространяться четырёхцилиндровые.

См. также

• Двигатель внутреннего сгорания

Ссылки

История создания двигателя внутреннего сгорания

Изобретение двигателя внутреннего сгорания.
На протяжении истории человечества люди пытались заменить ручную работу машинами. Уже в 18 веке в промышленности использовался паровой двигатель. Но это устройство было громоздким, имело низкий коэффициент полезного действия, требовало значительных сил по обслуживанию. Если в цилиндре парового двигателя пар заменить топливом и там сжигать, то получится выигрыш в мощности, уменьшатся размеры устройства, повысится КПД. Какое топливо использовать? Первоначально пытались использовать угольную пыль, смесь водорода с воздухом. Но первые устойчиво работающие двигатели получилось сделать при использовании газа, позже – нефтепродуктов.
Некоторые конструктивные элементы двигателя разработаны исследователями на основании открытий предыдущих веков. Еще в 6-ом веке нашей эры кривошипно-шатунный механизм использовался на лесопильных устройствах в Малой Азии и Сирии. Первое упоминание коленчатого вала датируется 1206 годом. Аль-Джазари применил его в двухцилиндровом насосе.
Инженер из Франции Филипп Лебон Д’Хумберстейн в 1801 г. запатентовал двухтактный двигатель, где использовалось сжатие топливной смеси. Двигатель работал на светильном газе, получаемом способом перегонки без доступа кислорода древесины или угля. Конструктор не построил действующую модель из-за гибели в 1804 г.
Французы Джозеф Никефор Ниепсе и его брат Клод в 1807 г. запустили двигатель, где топливом использовали угольную пыль. Этот образец применяли в качестве лодочного мотора. Еще один француз Франсуа Исаак де Риваз в то же время предложил модель двигателя на водороде. В нем имелись некоторые узлы, примененные впоследствии в последующих разработках: поршневая группа и устройство искрового зажигания топливной смеси.
Первый двигатель, в дальнейшем использовавшийся в промышленности, запатентовал и изготовил в 1823 г. английский инженер Сэмюэль Браун.
Итальянцы также работали над созданием нового мотора. Эудженио Барсанти вместе с Феличе Маттеуччи предложили свою модель двигателя внутреннего сгорания в 1853 г.
В 1860 г. изобретатель из Франции Жан Этьен Ленуар сделал устойчиво работающий двухтактный двигатель. Модель имела водяное охлаждение, систему смазки, появился кривошипно-шатунный механизм. Топливом служил светильный газ. Поджигание горючей смеси производилось с помощью искры от постороннего источника. Двигатель нашел практическое применение, выпускался массово.
Конструктор из Германии Николаус Аугуст Отто в 1860 г., взяв за основу модель Ленуара, придумал свой двигатель, но запатентовать его не получилось. В 1863 г. он создал еще один работающий образец двухтактного атмосферного двигателя. Двигатели Отто оказались лучше.
Прорыв в двигателестроении произошел с изобретением устройства для приготовления и подачи топливной смеси – карбюратора. Еще в 1838 г. Уильяму Бартнеру выдали патент на это устройство. В 1864 г. Зигфрид Маркус сконструировал одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания нефтепродуктов.
Делались попытки использовать в качестве топлива керосин. В 1872 г. такие опыты проводил американец Брайтон. Но впоследствии керосин, из-за плохого испарения, заменили бензином. В это же время Брайтон изобрел «испарительный» карбюратор, но он работал плохо.
В 1877 г. Отто получил еще патент на новый четырехтактный двигатель. Устройство имело один цилиндр. Теоретическое описание принципа действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания сделал еще в 1861 г. французский инженер Эжен-Альфонс Бо де Роша. Во многих бензиновых двигателях до сегодняшнего дня применяется четырехтактный цикл. Производство моторов Отто началось в 1878 г.
В 1883 г. Готлиб Даймлер создал первый калильный двигатель. Зажигание бензина осуществлялось от специальной раскалённой трубочки.
В 1892 г. Рудольф Кристиан Карл Дизель запатентовал двигатель, работающий по новому принципу. Топливная смесь в нем загоралась от сжатия в цилиндре. В 1897 г. сделан первый работоспособный образец этого двигателя. Первоначально топливом в этих двигателях использовали растительные масла или лёгкие продукты переработки нефти. Дизельные двигатели нашли применения в промышленности и на транспорте.
Первые образцы испарительных карбюраторов работали плохо. Ускорилось производство двигателей только после изобретения карбюратора нового типа. Его создание принадлежит инженерам из Венгрии Донату Банки и Яношу Чонка, получившим в 1893 г. патент на распыливающий карбюратор с жиклёром. Принцип его работы используется в карбюраторах современных моторов. Конструкторы предложили испарение бензина заменить распылением. Благодаря чему топливо равномерно распределяется и испаряется уже камере сгорания. Через специальный дозирующий жиклер топливо всасывалось и распылялось. В карбюраторе имелось устройство, обеспечивающее постоянный уровень топлива, в нем поддерживался стабильный напор и состав горючей смеси, подачей воздуха регулировалось количество топлива, подаваемое в цилиндр. В 1898 г. Донат Банки разработал двигатель с высокой степенью сжатия и карбюратором с двумя диффузорами. В нем использован новый метод эмульсионного смесеобразования распылением, используемый и в наши дни.
С 19 века двигатели внутреннего сгорания стали неотъемлемой частью любого производства, применяются на транспорте, в быту. Работы по созданию двигателя параллельно велись в Европе, США, России. В одной краткой статье невозможно осветить всю историю. Здесь описаны только наиболее известные открытия в этой области.

Добавить комментарий

Асинхронный двигатель — принцип работы и устройство

Асинхронный двигатель

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

Асинхронный двигатель — это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой«. В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье — асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s — это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n₁ магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n₂, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n₂ ротора относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины s_кр — критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме — 1 — 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Рекомендуем к прочтению — однофазный асинхронный двигатель. 

Кто изобрел машину? История автомобиля

Benz Motor Car No. 1 представляет собой трехколесную безлошадную повозку с газовым двигателем.
(Изображение предоставлено: Библиотека изображений науки и общества / Участник через Getty Images)

Выяснение того, кто изобрел автомобиль, — долгий и извилистый путь, и определить единственного ответственного — дело непростое. Если отмотать назад развитие автомобилей от GPS, от антиблокировочной системы тормозов и автоматических коробок передач и даже от Model T, в конце концов вы доберетесь до Benz Motor Car No. 1, недостающего звена между автомобилями и гужевыми повозками.

Карл Бенц запатентовал трехколесный автомобиль, известный как Motorwagen, в 1886 году. Это был первый настоящий современный автомобиль, а это означает, что Бенца чаще всего называют человеком, который изобрел автомобиль. Бенц также запатентовал свою собственную систему дроссельной заслонки, свечи зажигания, переключатели передач, водяной радиатор, карбюратор и другие основные элементы автомобиля. В конце концов Бенц построил автомобильную компанию, которая до сих пор существует как Daimler Group.

Ранняя история автомобиля

Бенц запатентовал первый автомобиль с бензиновым двигателем, но он не был первооткрывателем самоходных транспортных средств. Некоторые моменты в истории автомобиля:

• Леонардо да Винчи нарисовал безлошадную механизированную повозку в начале 1500-х годов. Как и многие из его проектов, он не был построен при его жизни. Однако копия выставлена ​​в замке Кло-Люсе , последнем доме Леонардо, а ныне музее.
• Парусные колесницы, приводимые в движение ветром, использовались в Китае, когда туда прибыли первые жители Запада, а в 1600 году Саймон Стивен из Голландии построил колесницу, которая перевозила 28 человек и преодолевала 39 миль (63 км) за два часа, по данным General Motors. .
• Николя-Жозеф Кюньо, француз, построил самоходную повозку с паровой машиной в 1769 году. останавливаться каждые 20 минут, чтобы построить новый напор пара.

«Слово «автомобиль» в разное время означало разные вещи. В конце 19-го века автомобиль был «трамваем», то есть трамваем. Трамваи до этого были «конными вагонами», которые представляли собой омнибусы, запряженные лошадьми. на рельсах. Слово «автомобиль» стало доступным для того, что раньше называлось «безлошадной повозкой» или, возможно, автомобилем. автор « Краткая история движения: от колеса к машине, к тому, что будет дальше » (издательство Bloomsbury, 2021) рассказал All About History журнал.  

первый автомобиль

Двигатели внутреннего сгорания

Жизненно важным для современного автомобиля является двигатель внутреннего сгорания.Двигатель этого типа использует взрывное сгорание топлива для толкания поршня внутри цилиндра.Движение поршня вращает коленчатый вал, который соединен с двигателем автомобиля. колеса приводного вала.Как и сам автомобиль, двигатель внутреннего сгорания имеет долгую историю.Неполный список разработок включает:

• 1680: Христиан Гюйгенс, более известный своим астрономическим вкладом, спроектировал, но так и не построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на порохе.
• 1826: Англичанин Сэмюэл Браун переделал паровую машину, чтобы она работала на бензине, и поместил ее на повозку, но этот протоавтомобиль так и не получил широкого распространения.
• 1858: Жан Жозеф-Этьен Ленуар запатентовал двигатель внутреннего сгорания двойного действия с электрическим искровым зажиганием, работающий на угольном газе. Он усовершенствовал этот двигатель, чтобы он работал на бензине, прикрепил его к трехколесному фургону и проехал 50 миль.
• 1873: Американский инженер Джордж Брайтон разработал двухтактный керосиновый двигатель. Он считается первым безопасным и практичным масляным двигателем.
• 1876: Николаус Август Отто запатентовал первый четырехтактный двигатель в Германии.
• 1885: Готлиб Даймлер из Германии изобрел прототип современного бензинового двигателя.
• 1895: Рудольф Дизель, французский изобретатель, запатентовал дизельный двигатель, который представлял собой эффективный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

«Мы обычно думаем о Benz Patent-Motorwagen 1886 года как о первом надлежащем автомобиле. Карл Бенц построил совершенно новый автомобиль на основе двигателя внутреннего сгорания и использовал для этого детали велосипеда. На самом деле это был моторизованный велосипед , так что это это то, что делает автомобиль интересным. Его инновации требовали, чтобы много людей пробовали разные вещи, и, хотя это кажется очевидным в ретроспективе, в то время этого не было», — сказал Стэндедж.

История электромобилей

Популярность электромобилей сегодня растет, но их история восходит к концу 19 века. (Изображение предоставлено: Heritage Images / Contributor)

Электрические автомобили были доступны в середине 19-го века, но потеряли популярность после того, как Генри Форд разработал свою модель T, по данным Министерства энергетики США . Однако в последние годы электромобили вернулись. По данным CNBC (откроется в новой вкладке). Эта технология, как и двигатель внутреннего сгорания, также имеет долгую историю, в которой трудно указать одного изобретателя.

Обычно приписывают независимое изобретение первого электромобиля двум изобретателям: Роберту Андерсону, шотландскому изобретателю, и Томасу Дэвенпорту, американскому изобретателю, в 1830-х годах, согласно AutomoStory . Первая перезаряжаемая батарея была изобретена в 1865 году французским физиком Гастоном Планте, которая заменила неперезаряжаемые батареи, использовавшиеся в ранних моделях электромобилей. Вот некоторые из следующих нововведений:

• Камилла Фор, французский химик, в 1881 году усовершенствовала конструкцию свинцово-кислотной батареи Планте, чтобы сделать электромобили жизнеспособным выбором для водителей.
• Уильям Моррисон из Де-Мойна, штат Айова, был первым, кто успешно построил электромобиль в Соединенных Штатах в 1891 году. со скоростью 62 мили в час (100 км / ч) в 1899 году. Его машина называлась La Jamais Contente (что означает «никогда не удовлетворяемый»).
• Фердинанд Порше, немецкий автомобильный инженер, изобрел первый гибридный автомобиль в 1900 году, согласно официальному сайту Porsche .
• Томас Эдисон разработал в 1907 году никель-щелочную батарею, которая была более долговечной и менее опасной, чем свинцово-кислотная батарея, используемая в автомобилях, согласно Университета Рутгерса . Аккумулятор не понравился большинству потребителей из-за более высокой начальной стоимости, но был внедрен в грузовики доставки нескольких компаний из-за его долговечности и большей дальности действия.

Истории по теме

Электрические автомобили продолжали набирать популярность, и в 1895 году состоялась первая автомобильная гонка в США — 52-мильный «рывок» из Чикаго в Вокиган, штат Иллинойс, и обратно, на который у победителя ушло 10 часов. 23 минуты (средняя скорость 5 миль/ч / 8 км/ч) — шесть записей, две из которых были электромобилями, согласно журналу Smithsonian . По данным Министерства энергетики, к 1900 году в службе такси Нью-Йорка было около 60 электромобилей, и примерно треть автомобилей в Соединенных Штатах были электрическими.

Когда Генри Форд представил модель T в 1908 году, недорогой и высококачественный автомобиль с бензиновым двигателем стал очень популярным, и, по данным Министерства энергетики, начался упадок электромобилей . К 1920-м годам бензин стал дешевле и доступнее, и все больше американцев путешествовали на большие расстояния. У электромобилей не было такого запаса хода, как у автомобилей с бензиновым двигателем, а электричество по-прежнему было недоступно во многих сельских городах, что делало автомобили с бензиновым двигателем предпочтительными автомобилями.

«В начале 20-го века электромобили были очень недолго более популярны, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания в Америке. Однако у них были очень плохие батареи. Электромобили сегодня хороши только из-за батарей, которые изначально были разработаны для ноутбуков и видеокамеры», — сказал Стэндедж.

В 1976 году Конгресс принял Закон об исследованиях, разработке и демонстрации электрических и гибридных транспортных средств из-за роста цен на нефть, нехватки бензина и зависимости от иностранной нефти. Многие автомобильные компании начали исследовать и разрабатывать новые экономичные и электрические варианты, хотя до 19-го века ничего особенного не происходило.90-е.

Toyota Prius, разработанный и выпущенный в Японии в 1997 году, был первым в мире серийным гибридным автомобилем и был доступен во всем мире к 2000 году. Гибридный автомобиль Honda Insight был выпущен в США в 1999 году. 

Tesla Motors начала разработку и производство роскошного полностью электрического автомобиля, способного проезжать более двухсот миль на одном заряде в 2003 году, а первая модель была выпущена в 2008 году. Chevrolet Volt , выпущенный в 2010 году, был первым доступным подключаемым гибридом, в котором использовался бензиновый двигатель для увеличения запаса хода автомобиля при разрядке аккумулятора. Nissan LEAF также был выпущен в 2010 году и был более доступен для публики, чем Tesla Model S.

Сегодня почти все крупные и многие небольшие автомобильные компании разрабатывают собственные электрические и гибридные модели.

Карл Бенц: пионер автомобилестроения

Карл Бенц (справа), изобретатель первого практичного современного автомобиля, на фото рядом со своей женой Бертой в 1893 году. (Изображение предоставлено: Heritage Images / Contributor via Getty Images)

Карл Бенц получает заслуга изобретения автомобиля, потому что его машина была практичной, использовала бензиновый двигатель внутреннего сгорания и работала так же, как современные автомобили.

Бенц родился в 1844 году в Карлсруэ, городе на юго-западе Германии. Его отец был железнодорожником и погиб в результате несчастного случая, когда Бенцу было 2 года. Несмотря на бедность, мать Бенца поддерживала его и его образование. Он был принят в университет Карлсруэ в возрасте 15 лет и окончил его в 1864 году со степенью инженера-механика.

Первое предприятие Бенца по производству чугуна и листового металла потерпело крах. Однако его новая невеста, Берта Рингер, использовала свое приданое для финансирования нового завода по производству газовых двигателей. Получив прибыль, Бенц мог начать строить безлошадную повозку, работающую на бензине.

Бенц в частном порядке построил три прототипа своего автомобиля к 1888 году, когда Берта решила, что пришло время для прессы. Рано утром Берта взяла последнюю модель и отвезла двух своих сыновей-подростков за 66 миль к дому своей матери. По пути ей пришлось импровизировать ремонт с помощью кожи для обуви, заколки для волос и подвязки.

Успешная поездка показала Бенцу, как улучшить машину, и показала сомнительной публике, что автомобили полезны. В следующем году Бенц продемонстрировал Model 3 Motorwagen на Всемирной выставке в Париже.

«Эта поездка была мифологизирована, но в ней есть доля правды. Во время этой поездки Берта выяснила различные вещи, например, что тормоза должны быть лучше, а для подъема в гору требуется более низкая передача. На самом деле она остановился у сапожника и попросил его обтянуть тормозные колодки кожей, чтобы улучшить их. Затем Карл принял этот подход», — сказал Стэндедж.

«Тот факт, что Берта показала, что можно использовать эту машину для поездки (она проехала 40 миль), вселил в Карла уверенность в том, что у него действительно есть продаваемый продукт. Он выставил его на продажу на торговой ярмарке, и люди были поражены. Он начали продавать их вместе с правами другим людям по всей Европе, чтобы они могли их производить».

Бенц умер в 1929 году, всего через два года после того, как он объединился с компанией своего коллеги-автопроизводителя Готлиба Даймлера, чтобы сформировать то, что сегодня называется Daimler Group, производителем Mercedes-Benz.

Дополнительные ресурсы

Автомобильные технологии развивались с невероятной скоростью, примером чего является наша разбивка на гоночных автомобилей Формулы-1 .

Если вся эта информация о автомобильных технологиях заставила вас узнать больше, тогда наше исследование коробки передач и ее работы будет для вас.

Библиография

• «Выступление Франклина Д. Рузвельта, Нью-Йорк (стенограмма)» Библиотека Конгресса США (открывается в новой вкладке)
• » Военно-морской флот США во Второй мировой войне (открывается в новой вкладке) )» Марка Стилла (Оспрей, 2021 г.)
• «Япония, Китай, Соединенные Штаты и дорога в Перл-Харбор, 1937–41» Управление историка США (открывается в новой вкладке)
• « Японские военные Стратегия в Тихоокеанской войне (открывается в новой вкладке) Джеймса Б. Вуда (Rowman & Littlefield, 2007)
• « Краткая история движения: от колеса к машине, к тому, что будет дальше (открывается в новой вкладке)» Тома Стэндиджа (Bloomsbury Publishing, 2021)
• «Жан-Жозеф Этьен Ленуар» Двигатель Музей в миниатюре (откроется в новой вкладке)
• Тесла (открывается в новой вкладке)
• «Джордж Брайтон» Американское общество инженеров-механиков (открывается в новой вкладке)
• «Николаус Август Отто» Engineering. com (открывается в новой вкладке)
• «Готлиб Даймлер» Mercedes-Benz (открывается в новой вкладке)
• «Автомобиль Леонардо да Винчи» Изобретения Леонардо да Винчи (открывается в новой вкладке)
• «Бенц-Патент является частью всемирного документального наследия» Mercedes-Benz (откроется в новой вкладке)
• «История электромобиля» Департамент энергетики (открывается в новой вкладке)
• «Первый электромобиль» AutomoStory (открывается в новой вкладке)
• Закон об исследованиях, разработках и демонстрации электрических и гибридных автомобилей (открывается в новой вкладка)

Лорен Кокс — автор статей для Live Science. Она пишет статьи о здоровье и технологиях, освещает развивающуюся науку и специализируется на новостях о странностях. Ее работы ранее появлялись в Интернете на ABC News, Technology Review и Popular Mechanics. Лорен любит молекулы, литературу, черный кофе, больших собак и лазание по горам в свободное время. Она получила степень бакалавра искусств в Колледже Смита и степень магистра наук в области научной журналистики в Бостонском университете.

При участии

• Джонатан ГордонРедактор All About History

Кто изобрел машину? История автомобиля

Benz Motor Car No. 1 представляет собой трехколесную безлошадную повозку с газовым двигателем.
(Изображение предоставлено: Библиотека изображений науки и общества / Участник через Getty Images)

Выяснение того, кто изобрел автомобиль, — долгий и извилистый путь, и определить единственного ответственного — дело непростое. Если отмотать назад развитие автомобилей от GPS, от антиблокировочной системы тормозов и автоматических коробок передач и даже от Model T, в конце концов вы доберетесь до Benz Motor Car No. 1, недостающего звена между автомобилями и гужевыми повозками.

Карл Бенц запатентовал трехколесный автомобиль, известный как Motorwagen, в 1886 году. Это был первый настоящий современный автомобиль, а это означает, что Бенца чаще всего называют человеком, который изобрел автомобиль. Бенц также запатентовал свою собственную систему дроссельной заслонки, свечи зажигания, переключатели передач, водяной радиатор, карбюратор и другие основные элементы автомобиля. В конце концов Бенц построил автомобильную компанию, которая до сих пор существует как Daimler Group.

Ранняя история автомобиля

Бенц запатентовал первый автомобиль с бензиновым двигателем, но он не был первооткрывателем самоходных транспортных средств. Некоторые моменты в истории автомобиля:

• Леонардо да Винчи нарисовал безлошадную механизированную повозку в начале 1500-х годов. Как и многие из его проектов, он не был построен при его жизни. Однако копия выставлена ​​в замке Кло-Люсе , последнем доме Леонардо, а ныне музее.
• Парусные колесницы, приводимые в движение ветром, использовались в Китае, когда туда прибыли первые жители Запада, а в 1600 году Саймон Стивен из Голландии построил колесницу, которая перевозила 28 человек и преодолевала 39 миль (63 км) за два часа, по данным General Motors. .
• Николя-Жозеф Кюньо, француз, построил самоходную повозку с паровой машиной в 1769 году. останавливаться каждые 20 минут, чтобы построить новый напор пара.

«Слово «автомобиль» в разное время означало разные вещи. В конце 19-го века автомобиль был «трамваем», то есть трамваем. Трамваи до этого были «конными вагонами», которые представляли собой омнибусы, запряженные лошадьми. на рельсах. Слово «автомобиль» стало доступным для того, что раньше называлось «безлошадной повозкой» или, возможно, автомобилем. автор « Краткая история движения: от колеса к машине, к тому, что будет дальше » (издательство Bloomsbury, 2021) рассказал All About History журнал. 

первый автомобиль

Двигатели внутреннего сгорания

Жизненно важным для современного автомобиля является двигатель внутреннего сгорания.Двигатель этого типа использует взрывное сгорание топлива для толкания поршня внутри цилиндра.Движение поршня вращает коленчатый вал, который соединен с двигателем автомобиля. колеса приводного вала.Как и сам автомобиль, двигатель внутреннего сгорания имеет долгую историю.Неполный список разработок включает:

• 1680: Христиан Гюйгенс, более известный своим астрономическим вкладом, спроектировал, но так и не построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на порохе.
• 1826: Англичанин Сэмюэл Браун переделал паровую машину, чтобы она работала на бензине, и поместил ее на повозку, но этот протоавтомобиль так и не получил широкого распространения.
• 1858: Жан Жозеф-Этьен Ленуар запатентовал двигатель внутреннего сгорания двойного действия с электрическим искровым зажиганием, работающий на угольном газе. Он усовершенствовал этот двигатель, чтобы он работал на бензине, прикрепил его к трехколесному фургону и проехал 50 миль.
• 1873: Американский инженер Джордж Брайтон разработал двухтактный керосиновый двигатель. Он считается первым безопасным и практичным масляным двигателем.
• 1876: Николаус Август Отто запатентовал первый четырехтактный двигатель в Германии.
• 1885: Готлиб Даймлер из Германии изобрел прототип современного бензинового двигателя.
• 1895: Рудольф Дизель, французский изобретатель, запатентовал дизельный двигатель, который представлял собой эффективный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

«Мы обычно думаем о Benz Patent-Motorwagen 1886 года как о первом надлежащем автомобиле. Карл Бенц построил совершенно новый автомобиль на основе двигателя внутреннего сгорания и использовал для этого детали велосипеда. На самом деле это был моторизованный велосипед , так что это это то, что делает автомобиль интересным. Его инновации требовали, чтобы много людей пробовали разные вещи, и, хотя это кажется очевидным в ретроспективе, в то время этого не было», — сказал Стэндедж.

История электромобилей

Популярность электромобилей сегодня растет, но их история восходит к концу 19 века. (Изображение предоставлено: Heritage Images / Contributor)

Электрические автомобили были доступны в середине 19-го века, но потеряли популярность после того, как Генри Форд разработал свою модель T, по данным Министерства энергетики США . Однако в последние годы электромобили вернулись. По данным CNBC (откроется в новой вкладке). Эта технология, как и двигатель внутреннего сгорания, также имеет долгую историю, в которой трудно указать одного изобретателя.

Обычно приписывают независимое изобретение первого электромобиля двум изобретателям: Роберту Андерсону, шотландскому изобретателю, и Томасу Дэвенпорту, американскому изобретателю, в 1830-х годах, согласно AutomoStory . Первая перезаряжаемая батарея была изобретена в 1865 году французским физиком Гастоном Планте, которая заменила неперезаряжаемые батареи, использовавшиеся в ранних моделях электромобилей. Вот некоторые из следующих нововведений:

• Камилла Фор, французский химик, в 1881 году усовершенствовала конструкцию свинцово-кислотной батареи Планте, чтобы сделать электромобили жизнеспособным выбором для водителей.
• Уильям Моррисон из Де-Мойна, штат Айова, был первым, кто успешно построил электромобиль в Соединенных Штатах в 1891 году. со скоростью 62 мили в час (100 км / ч) в 1899 году. Его машина называлась La Jamais Contente (что означает «никогда не удовлетворяемый»).
• Фердинанд Порше, немецкий автомобильный инженер, изобрел первый гибридный автомобиль в 1900 году, согласно официальному сайту Porsche .
• Томас Эдисон разработал в 1907 году никель-щелочную батарею, которая была более долговечной и менее опасной, чем свинцово-кислотная батарея, используемая в автомобилях, согласно Университета Рутгерса . Аккумулятор не понравился большинству потребителей из-за более высокой начальной стоимости, но был внедрен в грузовики доставки нескольких компаний из-за его долговечности и большей дальности действия.

Истории по теме

Электрические автомобили продолжали набирать популярность, и в 1895 году состоялась первая автомобильная гонка в США — 52-мильный «рывок» из Чикаго в Вокиган, штат Иллинойс, и обратно, на который у победителя ушло 10 часов. 23 минуты (средняя скорость 5 миль/ч / 8 км/ч) — шесть записей, две из которых были электромобилями, согласно журналу Smithsonian . По данным Министерства энергетики, к 1900 году в службе такси Нью-Йорка было около 60 электромобилей, и примерно треть автомобилей в Соединенных Штатах были электрическими.

Когда Генри Форд представил модель T в 1908 году, недорогой и высококачественный автомобиль с бензиновым двигателем стал очень популярным, и, по данным Министерства энергетики, начался упадок электромобилей . К 1920-м годам бензин стал дешевле и доступнее, и все больше американцев путешествовали на большие расстояния. У электромобилей не было такого запаса хода, как у автомобилей с бензиновым двигателем, а электричество по-прежнему было недоступно во многих сельских городах, что делало автомобили с бензиновым двигателем предпочтительными автомобилями.

«В начале 20-го века электромобили были очень недолго более популярны, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания в Америке. Однако у них были очень плохие батареи. Электромобили сегодня хороши только из-за батарей, которые изначально были разработаны для ноутбуков и видеокамеры», — сказал Стэндедж.

В 1976 году Конгресс принял Закон об исследованиях, разработке и демонстрации электрических и гибридных транспортных средств из-за роста цен на нефть, нехватки бензина и зависимости от иностранной нефти. Многие автомобильные компании начали исследовать и разрабатывать новые экономичные и электрические варианты, хотя до 19-го века ничего особенного не происходило.90-е.

Toyota Prius, разработанный и выпущенный в Японии в 1997 году, был первым в мире серийным гибридным автомобилем и был доступен во всем мире к 2000 году. Гибридный автомобиль Honda Insight был выпущен в США в 1999 году. 

Tesla Motors начала разработку и производство роскошного полностью электрического автомобиля, способного проезжать более двухсот миль на одном заряде в 2003 году, а первая модель была выпущена в 2008 году. Chevrolet Volt , выпущенный в 2010 году, был первым доступным подключаемым гибридом, в котором использовался бензиновый двигатель для увеличения запаса хода автомобиля при разрядке аккумулятора. Nissan LEAF также был выпущен в 2010 году и был более доступен для публики, чем Tesla Model S.

Сегодня почти все крупные и многие небольшие автомобильные компании разрабатывают собственные электрические и гибридные модели.

Карл Бенц: пионер автомобилестроения

Карл Бенц (справа), изобретатель первого практичного современного автомобиля, на фото рядом со своей женой Бертой в 1893 году. (Изображение предоставлено: Heritage Images / Contributor via Getty Images)

Карл Бенц получает заслуга изобретения автомобиля, потому что его машина была практичной, использовала бензиновый двигатель внутреннего сгорания и работала так же, как современные автомобили.

Бенц родился в 1844 году в Карлсруэ, городе на юго-западе Германии. Его отец был железнодорожником и погиб в результате несчастного случая, когда Бенцу было 2 года. Несмотря на бедность, мать Бенца поддерживала его и его образование. Он был принят в университет Карлсруэ в возрасте 15 лет и окончил его в 1864 году со степенью инженера-механика.

Первое предприятие Бенца по производству чугуна и листового металла потерпело крах. Однако его новая невеста, Берта Рингер, использовала свое приданое для финансирования нового завода по производству газовых двигателей. Получив прибыль, Бенц мог начать строить безлошадную повозку, работающую на бензине.

Бенц в частном порядке построил три прототипа своего автомобиля к 1888 году, когда Берта решила, что пришло время для прессы. Рано утром Берта взяла последнюю модель и отвезла двух своих сыновей-подростков за 66 миль к дому своей матери. По пути ей пришлось импровизировать ремонт с помощью кожи для обуви, заколки для волос и подвязки.

Успешная поездка показала Бенцу, как улучшить машину, и показала сомнительной публике, что автомобили полезны. В следующем году Бенц продемонстрировал Model 3 Motorwagen на Всемирной выставке в Париже.

«Эта поездка была мифологизирована, но в ней есть доля правды. Во время этой поездки Берта выяснила различные вещи, например, что тормоза должны быть лучше, а для подъема в гору требуется более низкая передача. На самом деле она остановился у сапожника и попросил его обтянуть тормозные колодки кожей, чтобы улучшить их. Затем Карл принял этот подход», — сказал Стэндедж.

«Тот факт, что Берта показала, что можно использовать эту машину для поездки (она проехала 40 миль), вселил в Карла уверенность в том, что у него действительно есть продаваемый продукт. Он выставил его на продажу на торговой ярмарке, и люди были поражены. Он начали продавать их вместе с правами другим людям по всей Европе, чтобы они могли их производить».

Бенц умер в 1929 году, всего через два года после того, как он объединился с компанией своего коллеги-автопроизводителя Готлиба Даймлера, чтобы сформировать то, что сегодня называется Daimler Group, производителем Mercedes-Benz.

Дополнительные ресурсы

Автомобильные технологии развивались с невероятной скоростью, примером чего является наша разбивка на гоночных автомобилей Формулы-1 .

Если вся эта информация о автомобильных технологиях заставила вас узнать больше, тогда наше исследование коробки передач и ее работы будет для вас.

Библиография

• «Выступление Франклина Д. Рузвельта, Нью-Йорк (стенограмма)» Библиотека Конгресса США (открывается в новой вкладке)
• » Военно-морской флот США во Второй мировой войне (открывается в новой вкладке) )» Марка Стилла (Оспрей, 2021 г.)
• «Япония, Китай, Соединенные Штаты и дорога в Перл-Харбор, 1937–41» Управление историка США (открывается в новой вкладке)
• « Японские военные Стратегия в Тихоокеанской войне (открывается в новой вкладке) Джеймса Б. Вуда (Rowman & Littlefield, 2007)
• « Краткая история движения: от колеса к машине, к тому, что будет дальше (открывается в новой вкладке)» Тома Стэндиджа (Bloomsbury Publishing, 2021)
• «Жан-Жозеф Этьен Ленуар» Двигатель Музей в миниатюре (откроется в новой вкладке)
• Тесла (открывается в новой вкладке)
• «Джордж Брайтон» Американское общество инженеров-механиков (открывается в новой вкладке)
• «Николаус Август Отто» Engineering. com (открывается в новой вкладке)
• «Готлиб Даймлер» Mercedes-Benz (открывается в новой вкладке)
• «Автомобиль Леонардо да Винчи» Изобретения Леонардо да Винчи (открывается в новой вкладке)
• «Бенц-Патент является частью всемирного документального наследия» Mercedes-Benz (откроется в новой вкладке)
• «История электромобиля» Департамент энергетики (открывается в новой вкладке)
• «Первый электромобиль» AutomoStory (открывается в новой вкладке)
• Закон об исследованиях, разработках и демонстрации электрических и гибридных автомобилей (открывается в новой вкладка)

Лорен Кокс — автор статей для Live Science. Она пишет статьи о здоровье и технологиях, освещает развивающуюся науку и специализируется на новостях о странностях. Ее работы ранее появлялись в Интернете на ABC News, Technology Review и Popular Mechanics. Лорен любит молекулы, литературу, черный кофе, больших собак и лазание по горам в свободное время. Она получила степень бакалавра искусств в Колледже Смита и степень магистра наук в области научной журналистики в Бостонском университете.

При участии

• Джонатан ГордонРедактор All About History

Кто изобрел машину? История автомобиля

Benz Motor Car No. 1 представляет собой трехколесную безлошадную повозку с газовым двигателем.
(Изображение предоставлено: Библиотека изображений науки и общества / Участник через Getty Images)

Выяснение того, кто изобрел автомобиль, — долгий и извилистый путь, и определить единственного ответственного — дело непростое. Если отмотать назад развитие автомобилей от GPS, от антиблокировочной системы тормозов и автоматических коробок передач и даже от Model T, в конце концов вы доберетесь до Benz Motor Car No. 1, недостающего звена между автомобилями и гужевыми повозками.

Карл Бенц запатентовал трехколесный автомобиль, известный как Motorwagen, в 1886 году. Это был первый настоящий современный автомобиль, а это означает, что Бенца чаще всего называют человеком, который изобрел автомобиль. Бенц также запатентовал свою собственную систему дроссельной заслонки, свечи зажигания, переключатели передач, водяной радиатор, карбюратор и другие основные элементы автомобиля. В конце концов Бенц построил автомобильную компанию, которая до сих пор существует как Daimler Group.

Ранняя история автомобиля

Бенц запатентовал первый автомобиль с бензиновым двигателем, но он не был первооткрывателем самоходных транспортных средств. Некоторые моменты в истории автомобиля:

• Леонардо да Винчи нарисовал безлошадную механизированную повозку в начале 1500-х годов. Как и многие из его проектов, он не был построен при его жизни. Однако копия выставлена ​​в замке Кло-Люсе , последнем доме Леонардо, а ныне музее.
• Парусные колесницы, приводимые в движение ветром, использовались в Китае, когда туда прибыли первые жители Запада, а в 1600 году Саймон Стивен из Голландии построил колесницу, которая перевозила 28 человек и преодолевала 39 миль (63 км) за два часа, по данным General Motors. .
• Николя-Жозеф Кюньо, француз, построил самоходную повозку с паровой машиной в 1769 году. останавливаться каждые 20 минут, чтобы построить новый напор пара.

«Слово «автомобиль» в разное время означало разные вещи. В конце 19-го века автомобиль был «трамваем», то есть трамваем. Трамваи до этого были «конными вагонами», которые представляли собой омнибусы, запряженные лошадьми. на рельсах. Слово «автомобиль» стало доступным для того, что раньше называлось «безлошадной повозкой» или, возможно, автомобилем. автор « Краткая история движения: от колеса к машине, к тому, что будет дальше » (издательство Bloomsbury, 2021) рассказал All About History журнал. 

первый автомобиль

Двигатели внутреннего сгорания

Жизненно важным для современного автомобиля является двигатель внутреннего сгорания.Двигатель этого типа использует взрывное сгорание топлива для толкания поршня внутри цилиндра.Движение поршня вращает коленчатый вал, который соединен с двигателем автомобиля. колеса приводного вала.Как и сам автомобиль, двигатель внутреннего сгорания имеет долгую историю.Неполный список разработок включает:

• 1680: Христиан Гюйгенс, более известный своим астрономическим вкладом, спроектировал, но так и не построил двигатель внутреннего сгорания, работающий на порохе.
• 1826: Англичанин Сэмюэл Браун переделал паровую машину, чтобы она работала на бензине, и поместил ее на повозку, но этот протоавтомобиль так и не получил широкого распространения.
• 1858: Жан Жозеф-Этьен Ленуар запатентовал двигатель внутреннего сгорания двойного действия с электрическим искровым зажиганием, работающий на угольном газе. Он усовершенствовал этот двигатель, чтобы он работал на бензине, прикрепил его к трехколесному фургону и проехал 50 миль.
• 1873: Американский инженер Джордж Брайтон разработал двухтактный керосиновый двигатель. Он считается первым безопасным и практичным масляным двигателем.
• 1876: Николаус Август Отто запатентовал первый четырехтактный двигатель в Германии.
• 1885: Готлиб Даймлер из Германии изобрел прототип современного бензинового двигателя.
• 1895: Рудольф Дизель, французский изобретатель, запатентовал дизельный двигатель, который представлял собой эффективный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия.

«Мы обычно думаем о Benz Patent-Motorwagen 1886 года как о первом надлежащем автомобиле. Карл Бенц построил совершенно новый автомобиль на основе двигателя внутреннего сгорания и использовал для этого детали велосипеда. На самом деле это был моторизованный велосипед , так что это это то, что делает автомобиль интересным. Его инновации требовали, чтобы много людей пробовали разные вещи, и, хотя это кажется очевидным в ретроспективе, в то время этого не было», — сказал Стэндедж.

История электромобилей

Популярность электромобилей сегодня растет, но их история восходит к концу 19 века. (Изображение предоставлено: Heritage Images / Contributor)

Электрические автомобили были доступны в середине 19-го века, но потеряли популярность после того, как Генри Форд разработал свою модель T, по данным Министерства энергетики США . Однако в последние годы электромобили вернулись. По данным CNBC (откроется в новой вкладке). Эта технология, как и двигатель внутреннего сгорания, также имеет долгую историю, в которой трудно указать одного изобретателя.

Обычно приписывают независимое изобретение первого электромобиля двум изобретателям: Роберту Андерсону, шотландскому изобретателю, и Томасу Дэвенпорту, американскому изобретателю, в 1830-х годах, согласно AutomoStory . Первая перезаряжаемая батарея была изобретена в 1865 году французским физиком Гастоном Планте, которая заменила неперезаряжаемые батареи, использовавшиеся в ранних моделях электромобилей. Вот некоторые из следующих нововведений:

• Камилла Фор, французский химик, в 1881 году усовершенствовала конструкцию свинцово-кислотной батареи Планте, чтобы сделать электромобили жизнеспособным выбором для водителей.
• Уильям Моррисон из Де-Мойна, штат Айова, был первым, кто успешно построил электромобиль в Соединенных Штатах в 1891 году. со скоростью 62 мили в час (100 км / ч) в 1899 году. Его машина называлась La Jamais Contente (что означает «никогда не удовлетворяемый»).
• Фердинанд Порше, немецкий автомобильный инженер, изобрел первый гибридный автомобиль в 1900 году, согласно официальному сайту Porsche .
• Томас Эдисон разработал в 1907 году никель-щелочную батарею, которая была более долговечной и менее опасной, чем свинцово-кислотная батарея, используемая в автомобилях, согласно Университета Рутгерса . Аккумулятор не понравился большинству потребителей из-за более высокой начальной стоимости, но был внедрен в грузовики доставки нескольких компаний из-за его долговечности и большей дальности действия.

Истории по теме

Электрические автомобили продолжали набирать популярность, и в 1895 году состоялась первая автомобильная гонка в США — 52-мильный «рывок» из Чикаго в Вокиган, штат Иллинойс, и обратно, на который у победителя ушло 10 часов. 23 минуты (средняя скорость 5 миль/ч / 8 км/ч) — шесть записей, две из которых были электромобилями, согласно журналу Smithsonian . По данным Министерства энергетики, к 1900 году в службе такси Нью-Йорка было около 60 электромобилей, и примерно треть автомобилей в Соединенных Штатах были электрическими.

Когда Генри Форд представил модель T в 1908 году, недорогой и высококачественный автомобиль с бензиновым двигателем стал очень популярным, и, по данным Министерства энергетики, начался упадок электромобилей . К 1920-м годам бензин стал дешевле и доступнее, и все больше американцев путешествовали на большие расстояния. У электромобилей не было такого запаса хода, как у автомобилей с бензиновым двигателем, а электричество по-прежнему было недоступно во многих сельских городах, что делало автомобили с бензиновым двигателем предпочтительными автомобилями.

«В начале 20-го века электромобили были очень недолго более популярны, чем автомобили с двигателем внутреннего сгорания в Америке. Однако у них были очень плохие батареи. Электромобили сегодня хороши только из-за батарей, которые изначально были разработаны для ноутбуков и видеокамеры», — сказал Стэндедж.

В 1976 году Конгресс принял Закон об исследованиях, разработке и демонстрации электрических и гибридных транспортных средств из-за роста цен на нефть, нехватки бензина и зависимости от иностранной нефти. Многие автомобильные компании начали исследовать и разрабатывать новые экономичные и электрические варианты, хотя до 19-го века ничего особенного не происходило.90-е.

Toyota Prius, разработанный и выпущенный в Японии в 1997 году, был первым в мире серийным гибридным автомобилем и был доступен во всем мире к 2000 году. Гибридный автомобиль Honda Insight был выпущен в США в 1999 году. 

Tesla Motors начала разработку и производство роскошного полностью электрического автомобиля, способного проезжать более двухсот миль на одном заряде в 2003 году, а первая модель была выпущена в 2008 году. Chevrolet Volt , выпущенный в 2010 году, был первым доступным подключаемым гибридом, в котором использовался бензиновый двигатель для увеличения запаса хода автомобиля при разрядке аккумулятора. Nissan LEAF также был выпущен в 2010 году и был более доступен для публики, чем Tesla Model S.

Сегодня почти все крупные и многие небольшие автомобильные компании разрабатывают собственные электрические и гибридные модели.

Карл Бенц: пионер автомобилестроения

Карл Бенц (справа), изобретатель первого практичного современного автомобиля, на фото рядом со своей женой Бертой в 1893 году. (Изображение предоставлено: Heritage Images / Contributor via Getty Images)

Карл Бенц получает заслуга изобретения автомобиля, потому что его машина была практичной, использовала бензиновый двигатель внутреннего сгорания и работала так же, как современные автомобили.

Бенц родился в 1844 году в Карлсруэ, городе на юго-западе Германии. Его отец был железнодорожником и погиб в результате несчастного случая, когда Бенцу было 2 года. Несмотря на бедность, мать Бенца поддерживала его и его образование. Он был принят в университет Карлсруэ в возрасте 15 лет и окончил его в 1864 году со степенью инженера-механика.

Первое предприятие Бенца по производству чугуна и листового металла потерпело крах. Однако его новая невеста, Берта Рингер, использовала свое приданое для финансирования нового завода по производству газовых двигателей. Получив прибыль, Бенц мог начать строить безлошадную повозку, работающую на бензине.

Бенц в частном порядке построил три прототипа своего автомобиля к 1888 году, когда Берта решила, что пришло время для прессы. Рано утром Берта взяла последнюю модель и отвезла двух своих сыновей-подростков за 66 миль к дому своей матери. По пути ей пришлось импровизировать ремонт с помощью кожи для обуви, заколки для волос и подвязки.

Успешная поездка показала Бенцу, как улучшить машину, и показала сомнительной публике, что автомобили полезны. В следующем году Бенц продемонстрировал Model 3 Motorwagen на Всемирной выставке в Париже.

«Эта поездка была мифологизирована, но в ней есть доля правды. Во время этой поездки Берта выяснила различные вещи, например, что тормоза должны быть лучше, а для подъема в гору требуется более низкая передача. На самом деле она остановился у сапожника и попросил его обтянуть тормозные колодки кожей, чтобы улучшить их. Затем Карл принял этот подход», — сказал Стэндедж.

«Тот факт, что Берта показала, что можно использовать эту машину для поездки (она проехала 40 миль), вселил в Карла уверенность в том, что у него действительно есть продаваемый продукт. Он выставил его на продажу на торговой ярмарке, и люди были поражены. Он начали продавать их вместе с правами другим людям по всей Европе, чтобы они могли их производить».

Бенц умер в 1929 году, всего через два года после того, как он объединился с компанией своего коллеги-автопроизводителя Готлиба Даймлера, чтобы сформировать то, что сегодня называется Daimler Group, производителем Mercedes-Benz.

Дополнительные ресурсы

Автомобильные технологии развивались с невероятной скоростью, примером чего является наша разбивка на гоночных автомобилей Формулы-1 .

Если вся эта информация о автомобильных технологиях заставила вас узнать больше, тогда наше исследование коробки передач и ее работы будет для вас.

Библиография

• «Выступление Франклина Д. Рузвельта, Нью-Йорк (стенограмма)» Библиотека Конгресса США (открывается в новой вкладке)
• » Военно-морской флот США во Второй мировой войне (открывается в новой вкладке) )» Марка Стилла (Оспрей, 2021 г.)
• «Япония, Китай, Соединенные Штаты и дорога в Перл-Харбор, 1937–41» Управление историка США (открывается в новой вкладке)
• « Японские военные Стратегия в Тихоокеанской войне (открывается в новой вкладке) Джеймса Б. Вуда (Rowman & Littlefield, 2007)
• « Краткая история движения: от колеса к машине, к тому, что будет дальше (открывается в новой вкладке)» Тома Стэндиджа (Bloomsbury Publishing, 2021)
• «Жан-Жозеф Этьен Ленуар» Двигатель Музей в миниатюре (откроется в новой вкладке)
• Тесла (открывается в новой вкладке)
• «Джордж Брайтон» Американское общество инженеров-механиков (открывается в новой вкладке)
• «Николаус Август Отто» Engineering. com (открывается в новой вкладке)
• «Готлиб Даймлер» Mercedes-Benz (открывается в новой вкладке)
• «Автомобиль Леонардо да Винчи» Изобретения Леонардо да Винчи (открывается в новой вкладке)
• «Бенц-Патент является частью всемирного документального наследия» Mercedes-Benz (откроется в новой вкладке)
• «История электромобиля» Департамент энергетики (открывается в новой вкладке)
• «Первый электромобиль» AutomoStory (открывается в новой вкладке)
• Закон об исследованиях, разработках и демонстрации электрических и гибридных автомобилей (открывается в новой вкладка)

Лорен Кокс — автор статей для Live Science. Она пишет статьи о здоровье и технологиях, освещает развивающуюся науку и специализируется на новостях о странностях. Ее работы ранее появлялись в Интернете на ABC News, Technology Review и Popular Mechanics. Лорен любит молекулы, литературу, черный кофе, больших собак и лазание по горам в свободное время. Она получила степень бакалавра искусств в Колледже Смита и степень магистра наук в области научной журналистики в Бостонском университете.

При участии

• Джонатан ГордонРедактор All About History

История автомобиля

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

21 апреля 2022 г. by Jignesh Sabhadiya

В двигателе внутреннего сгорания используется топливо, которое сгорает в присутствии кислорода и искры. Взрывное сгорание толкает поршень в цилиндр. Движение поршня приводит в движение коленчатый вал, который приводит в движение колеса автомобиля или лопасти турбины. Двигатели внутреннего сгорания чаще всего используются для заправки автомобилей, мотоциклов, кораблей, самолетов, вертолетов и поездов, работающих на угле.

Вы можете думать о дробовике как о типе двигателя внутреннего сгорания. Топливо в виде пороха взрывается в присутствии кислорода и искры. Этот взрыв создает силу в цилиндре, которая создает работу.

Работа выполняется путем толкания объекта вперед на высокой скорости. В двигателе внутреннего сгорания пуля заменяется поршнем, который с силой выбрасывается вперед. Поскольку поршень соединен с коленчатым валом, линейное движение поршня преобразуется во вращательное движение колеса или турбины.

Кратко обсудим историю изобретения двигателя внутреннего сгорания.

Кто изобрел двигатель внутреннего сгорания?

В 1823 году Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания для промышленного применения в США; один из его двигателей перекачивал воду по Кройдонскому каналу с 1830 по 1836 год.0856 первый современный двигатель внутреннего сгорания был создан в 1876 году Николаусом Отто . В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе.

Этьен Ленуар родился в Мюсси-ла-Виль в 1822 году, который тогда находился в Люксембурге, а сейчас является частью Бельгии. В начале 1850-х он иммигрировал в Париж, Франция, где работал инженером и экспериментировал с электричеством.

В 1860 году он запатентовал газовый одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который установил на трехколесной повозке. Хотя он работал достаточно хорошо, он не экономил топливо, издавал много шума и часто перегревался. Двигатель полностью отключился бы, если бы для его охлаждения не подавалась вода, а для хранения газообразного топлива требовался бак.

В 1863 году он построил трехколесную повозку, работавшую на бензине. Во время демонстрации в Париже автомобиль преодолел расстояние в 11 км примерно за 3 часа, что соответствует средней скорости 3 км/ч.

Не слишком быстро! Что так впечатляло карету, как не то, что она так медленно двигалась? Что ж, тот факт, что он приводился в движение мотором, а не лошадью или мулом, делал его настоящей инновацией. Его двигатели были относительно успешными: всего было построено около 500 двигателей, но оставляли место для значительных улучшений.

Ленуар стал гражданином Франции в 1870 году за помощь французам во время франко-прусской войны. В 1881 году он получил орден Почетного легиона за выдающиеся достижения в области телеграфии. Хотя Ленуар практически изобрел автомобиль, в последние годы жизни Ленуар был беден. Он умер во Франции в 1900.

Различные изобретения и изобретатели двигателей внутреннего сгорания

В то время как ряд ученых и инженеров проложили путь к изобретению двигателя внутреннего сгорания. Первые двигатели внутреннего сгорания не имели компрессии, а работали на воздушно-топливной смеси, которая могла впрыскиваться или впрыскиваться во время первой части такта впуска.

Наиболее существенное различие между современными двигателями внутреннего сгорания и ранними конструкциями заключается в использовании сжатия, особенно внутрицилиндрового сжатия.

История двигателя внутреннего сгорания:

• В 1791 году Джон Барбер разработал газовую турбину.
• В 1794 году Томас Мид запатентовал газовый двигатель. Также в 1794 году Роберт Стрит запатентовал двигатель внутреннего сгорания, который также был первым, кто использовал жидкое топливо, и примерно в то же время построил двигатель.
• В 1798 году Джон Стивенс построил первый американский двигатель внутреннего сгорания.
• В 1807 году французские инженеры Нисефор Ньепс (который впоследствии изобрел фотографию) и Клод Ньепс управлял прототипом двигателя внутреннего сгорания с контролируемым взрывом пыли, Pyréolophore, патент на который был выдан Наполеоном Бонапартом. Этот двигатель приводил в движение лодку на реке Сона во Франции. В том же году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания на основе водорода и привел двигатель в действие с помощью электрической искры.
• В 1808 году Де Риваз приспособил свое изобретение к примитивному рабочему транспортному средству – «первому в мире автомобилю с двигателем внутреннего сгорания».
• В 1823 году Сэмюэл Браун запатентовал первый двигатель внутреннего сгорания для промышленного применения.
• В 1854 году в Великобритании итальянские изобретатели Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи получили сертификат: «Получение движущей силы путем взрыва газов».
• В 1857 году Патентное бюро Great Seal выдало им патент № 1655 на изобретение «Улучшенного устройства для получения движущей силы из газов». Барсанти и Маттеуччи получили другие патенты на то же изобретение во Франции, Бельгии и Пьемонте между 1857 и 1859 годами..
• В 1860 году бельгиец Жан Жозеф Этьен Ленуар изготовил газовый двигатель внутреннего сгорания .
• В 1864 году Николаус Отто запатентовал первый атмосферный газовый двигатель.
• В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе.
• В 1876 году Николаус Отто , работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом , запатентовал сжатый заряд, четырехтактный двигатель .
• В 1879 году Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный бензиновый двигатель .
• Позже, в 1886 году, Бенц начал первое коммерческое производство автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, в котором трехколесный, четырехтактный двигатель и шасси составляли единое целое.
• В 1892 году Рудольф Дизель разработал первый двигатель с воспламенением от сжатия со сжатым зарядом.
• 1926, 908:56 Роберт Годдард запустил первую ракету на жидком топливе.
• В 1939 году Heinkel He 178 стал первым в мире реактивным самолетом.
• 15 мая 1941 г .: Gloster E.28/39 становится первым британским реактивным самолетом, совершившим полет с турбореактивным двигателем Power Jets W.1, разработанным Фрэнком Уиттлом и другими.
• 1942: Макс Бентеле обнаруживает в Германии, что лопасти турбины могут ломаться, если вибрации находятся в их резонансном диапазоне, явление, уже известное в США по опыту паровых турбин.
• 18 июля 1942 года: Мессершмитт Ме 262 совершил первый полет с реактивным двигателем.
• 1946: Сэмюэл Бейлин разрабатывает двигатель Baylin Engine, трехтактный двигатель внутреннего сгорания с вращающимися поршнями. Грубый, но сложный пример будущего двигателя Ванкеля.
• 1951: Инженеры Техасской компании, то есть теперь Chevron, разрабатывают четырехтактный двигатель с топливной форсункой, в котором используется так называемый процесс сгорания Texaco. В отличие от обычных четырехтактных бензиновых двигателей, в которых для впуска воздушно-бензиновой смеси использовался отдельный клапан, у T. C.P. в двигателе используется впускной клапан со встроенным специальным кожухом, который подает воздух в цилиндр торнадо; затем топливо впрыскивается и воспламеняется свечой зажигания. Изобретатели утверждали, что их двигатель может сжигать практически любое топливо на нефтяной основе с любым октановым числом и даже некоторые виды топлива на основе спирта, например, керосин, бензин, моторное масло, тракторное масло и т. д., без детонации перед сгоранием и полного сгорания топлива. топлива, впрыскиваемого в цилиндр.Объявления
• 1950-е: Начинается разработка американскими фирмами концепции свободнопоршневого двигателя – двигателя внутреннего сгорания без кривошипа.
• 1954: Феликс Ванкель создал первый рабочий прототип (DKM 54) двигателя Ванкеля.
• 1986: Benz Gmbh подает заявку на патентную защиту двигателя с кулисным механизмом и начинает его разработку. Впоследствии разработка была прекращена.
• 1996: Ford Motor Company регистрирует патент на компактный газотурбинный двигатель.
• 2004: первый ГПВРД Hyper-X, поддерживающий высоту
• 2004: Toyota Motor Corp подала заявку на патентную защиту новой формы двигателя с кулисой.
• 2021: Во время конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата 2021 года 30 государств подписали запрет на двигатели внутреннего сгорания. Германия и ряд других участников конференции не согласились. В 2021 году компания Deutz AG представила новый двигатель внутреннего сгорания с нулевым уровнем выбросов водорода.
• 2030: Великобритания станет первой страной, запретившей продажу всех новых автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

Часто задаваемые вопросы.

Кто изобрел дизельный двигатель?

В 1890-х годах Рудольф Дизель изобрел эффективный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, который носит его имя. Ранние дизельные двигатели были большими и работали на низких скоростях из-за ограничений их систем впрыска топлива с помощью сжатого воздуха.

Кто изобрел бензиновый двигатель?

Николаус Отто был немецким инженером, который успешно разработал двигатель внутреннего сгорания со сжатым зарядом, который работал на нефтяном газе и привел к созданию современного двигателя внутреннего сгорания.

Кто изобрел паровой двигатель?

В 1698 году Томас Савери запатентовал насос с ручными клапанами для подъема воды из шахт за счет всасывания, создаваемого конденсацией пара. Примерно в 1712 году другой англичанин, Томас Ньюкомен , разработал более эффективную паровую машину с поршнем, отделяющим конденсирующийся пар от воды.

Кто изобрел реактивный двигатель?

В 1922 году французский инженер Максим Гийом получил патент на простой реактивный двигатель. Хотя он так и не был построен, у него была правильная идея. Он состоял из ряда турбин для сжатия воздуха, который затем смешивался с топливом и воспламенялся. В результате быстро расширяющийся газ создавал тягу.

Первым, кому удалось заставить этот подход работать, был молодой инженер Королевских ВВС по имени Фрэнк Уиттл . В 1920-х годах он разработал ряд турбин и компрессоров, которые, как он утверждал, будут производить достаточную тягу для движения самолетов.

Однако британское министерство авиации не согласилось, что побудило его основать собственную компанию, которая в 1937 году изготовила первый работающий реактивный двигатель. первый реальный полет реактивного самолета Heinkel He 178 19 августа.39.

Категории Авто Метки Автозапчасти, Автомобиль, Автомобильные запчасти, Двигатели, IC Engineсообщите об объявлении

Кто изобрел автомобиль? | Библиотека Конгресса

Ежедневные загадки

Интересные научные факты из Библиотеки Конгресса

Ответить

На этот вопрос нет однозначного ответа. История автомобиля очень богата и восходит к 15 веку, когда Леонардо да Винчи создавал проекты и модели транспортных средств.

Das erste praktisch brauchbare automobil der welt, das Benz-Dreirad von 1885. На фотографии изображен трехколесный автомобиль Benz, изготовленный в 1885 году. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

Существует множество различных типов автомобилей — паровых, электрических и бензиновых — а также бесчисленное множество стилей. Вопрос о том, кто именно изобрел автомобиль, остается спорным. Более ранние отчеты часто отдавали должное Карлу Бенцу из Германии за создание первого настоящего автомобиля в 1885/1886 годах. Однако наши знания об изобретении настоящего автомобиля продолжают расширяться. История изобретения автомобиля обогатилась рядом других фигур, сыгравших свою роль в его истории.

Старый безлошадный экипаж на автозаправочной станции возле Лост-Ривер, Нью-Гэмпшир. Фотограф Карл Майданс. 1936 г. Отдел эстампов и фотографий Библиотеки Конгресса.

Ниже приводится подборка основных моментов истории автомобилей, составленная на основе информации из книги Леонарда Бруно «Новости науки и техники » (Детройт, 1997 г. ) и книги ThoughtCo. «История автомобиля ».

Автомобильные особенности

Изобретатель	Дата	Тип/Описание	Страна
Николя-Жозеф Кюньо (1725-1804)	1769	STEAM / Построена первая самоходная дорожная машина (военный тягач) для французской армии: трехколесная, скорость 2,5 мили в час.	Франция
Роберт Андерсон	1832-1839	ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ / Электрическая тележка.	Шотландия
Карл Фридрих Бенц (1844-1929)	1885/86	БЕНЗИН / Автомобиль с двигателем внутреннего сгорания: трехколесный, четырехтактный, двигатель и шасси образуют единое целое.	Патент Германии DRP № 37435
Готлиб Вильгельм Даймлер (1834-1900) и Вильгельм Майбах (1846-1929)	1886	БЕНЗИН / Первый четырехколесный четырехтактный двигатель, известный как Cannstatt-Daimler.	Германия
Джордж Болдуин Селден (1846-1922)	1876/95	БЕНЗИН / Комбинированный двигатель внутреннего сгорания с кареткой: патент №: 549 160 (1895 г.). Никогда не производился — Селден собирал гонорары.	США
Чарльз Эдгар Дуриа (1862–1819 гг.)38) и его брат Франк (1870-1967)	1893	БЕНЗИН / Первый успешный автомобиль с бензиновым двигателем: 4 л.с., двухтактный двигатель. Братья Дурье основали первую американскую компанию по производству автомобилей.	США

Паркер, Уолтер Коулман (композитор). Автомобилестроение. 1905. Музыкальный отдел, Библиотека Конгресса.

Опубликовано: 19.11.2019. Обновлено: 09.02.2020. Автор: Секция научных ссылок, Библиотека Конгресса

Связанные веб-сайты

• Зал автомобильной славы: призывники и усилители; лауреаты

  Внешний

  — Содержит биографии многих изобретателей, сформировавших автомобильную промышленность, от Карла Бенца до Генри Форда.

• История автомобиля

  Внешний

  (Смитсоновская энциклопедия) — включает список для чтения публикаций по истории автомобиля.

• EV (электромобиль) История

  Внешний

  (Econogics.com) — дает исчерпывающую историю электромобиля вместе с информацией о компании и соответствующими веб-ссылками.

• Автомобильная справочная коллекция

  Внешний

  (Бесплатная библиотека Филадельфии) — прочтите краткий обзор коллекции внизу страницы. Для поиска предметов в коллекции вам потребуется выполнить поиск в каталоге.

• История автомобиля

  Внешний

  (ThoughtCo. ) — Этот веб-сайт включает иллюстрированную хронологию автомобилей, информацию об изобретении автомобильных компонентов и обсуждение того, кто изобрел автомобиль.

Дополнительная литература

• Бруно, Леонард. Транспорт. В Новинки науки и техники . Детройт, Гейл, c1997: 499-534.
• Бернесс, Тэд. Полный автоальбом: иллюстрированная история автомобиля . Иола, Висконсин, публикации Краузе, c2001. 503 стр.
• Коффи, Фрэнк. Америка на колесах: первые 100 лет: 1896-1996 . Лос-Анджелес, General Publishing Group, c1998. 304 стр.
• Эккерманн, Эрик. Всемирная история автомобиля . Уоррендейл, Пенсильвания, Общество автомобильных инженеров, 2001 г. 371 стр.
• Джеоргано, Г.

Белка в колесе: Мотор-колесо

Двенадцать лет назад в лабораториях компании Michelin началось создание экологически чистого электрического колеса будущего, вмещающего в себя весь автомобиль, не считая кузова и сидений: двигатель, трансмиссию, подвеску, рулевое управление и тормозную систему

Владимир Санников

Item 1 of 2

1 / 2

Авто с электрическими мотор-колесами обладают рядом веских преимуществ перед традиционными. В первую очередь это отсутствие множества сложных и тяжелых передаточных механизмов между двигателем и колесом — сцепления, трансмиссии, приводных валов и дифференциалов. Во-вторых, отменная динамика: компактные и легкие электрические моторы способны развивать крутящий момент вплоть до 700 Н•м даже на самых низких оборотах. В-третьих, управляемое мотор-колесо делает автомобиль чрезвычайно маневренным — ведь все колеса могут вращаться с разной скоростью и даже в разных направлениях. Машина способна разворачиваться на 360 градусов, парковаться в самых сложных условиях и мгновенно адаптироваться к качеству дорожного покрытия. В-четвертых, значительно упрощается конструкция важнейшей для электромобилей системы регенерации энергии торможения. Ну и в-пятых, ничто не сможет сравниться с мотор-колесом в обеспечении активной безопасности движения — все продвинутые электромеханические алгоритмы типа ABS, ESP, Traction Control, Brake Assist и так далее запросто прошиваются в управляющий софт и воздействуют на каждое отдельное колесо.

За перечисленные преимущества мотор-колесо расплачивается столь же существенными недостатками. Главный из них — масса механизмов, помещаемых внутрь обода. Высокооборотные электродвигатели мотор-колес нуждаются в понижающем редукторе. Он должен быть компактным и герметичным. Редуктор добавляет несколько килограммов к общей массе колеса. Для традиционных автомобилей лишний вес в конструкции трансмиссии не критичен. Но для колес действует совершенно другой принцип. Большая неподрессоренная масса, или, говоря проще, тяжелые колеса, резко снижает комфорт и управляемость, повышает износ подвески, передает на кузов вибрации. Оптимальный вес колеса для среднеразмерного автомобиля составляет от 10 до 30 кг без учета шины. Вписаться в эти жесткие рамки мотор-колесу очень непросто.

Наконец, ремонт мотор-колеса представляет собой операцию, требующую высокой квалификации. Переобуться в обычной шиномонтажной мастерской у его владельца не получится. А если повреждение произойдет вдалеке от сервисного центра? Запасное мотор-колесо в багажнике? Вряд ли это возможно, ведь стоимость такой запаски отобьет всякое желание покупать электромобиль.

Электронная диета

Инженерам Michelin удалось побороть два главных недуга мотор-колес — размеры и вес. По словам Патрика Олива, руководителя подразделения компании по перспективным разработкам, масса мотор-колеса Active Wheel второго поколения в сборе, установленного на концепте Heuliez WILL, составляет 42, а неподрессоренная масса — 35 кг. Для сравнения — неподрессоренная масса переднего колеса хетчбэка Renault Clio равна 38 кг. Такого результата удалось добиться за счет предельной миниатюризации всех элементов конструкции — ведущего электродвигателя, одноступенчатого понижающего планетарного редуктора, электродвигателя управления подвеской и поворотом колес, пружин, тормозного механизма и системы жидкостного охлаждения. Достаточно сказать, что вес ведущего мотора в модификации системы для спорткара Venturi Volage составляет всего 7 кг при максимальной мощности 75 л.с. и крутящем моменте 58 Н•м, развиваемом в диапазоне от 0 до 8500 оборотов в минуту. Вся остальная механика внутри Active Wheel укладывается в 11 кг.

Основа Active Wheel — легкая алюминиевая рама, которая простым жестким рычагом соединена с подрамником кузова. Соединение сделано подвижным, чтобы колесо могло поворачиваться. К внутренней поверхности рамы крепятся все элементы Active Wheel, а сам обод закрепляется на плоской дискообразной ступице. Тормозной механизм состоит из вращающегося диска и суппортов с электромагнитными актуаторами. Ведущий электродвигатель во время торможения работает в режиме генератора, вырабатывая электроэнергию для питания бортового аккумулятора. Подвеска состоит из стальной пружины и электрических амортизаторов. Моторчик, управляющий амортизаторами, отвечает также за поворот колеса. Благодаря большому углу поворота электромобиль значительно маневреннее обычных авто.

Сложным хозяйством Active Wheel управляет продвинутая электроника. По словам инженеров Michelin, время отклика электрической подвески составляет всего 0,003 с. Это на порядок быстрее реакции стандартного гидравлического амортизатора. Подвеска, характер которой может изменяться за тысячные доли секунды, позволяет больше не искать компромисс между плавностью хода и управляемостью. Более того, простым переключением кнопки на сенсорном дисплее приборной панели можно выбрать один из нескольких режимов жесткости подвески и остроты рулевого управления. Уникальная технология Michelin позволяет настраивать повадки автомобиля под настроение водителя. Хочется поджечь покрышки на скоростной трассе — пожалуйста, желаете медленно и комфортно прокатиться по тесным улочкам — нет проблем.

Обслуживание, ремонт и замена покрышек на колесах Active Wheel, по уверениям инженеров Michelin, не составит большой проблемы для владельцев. Обод колеса вместе с покрышкой сделан съемным. Не совсем ясно, насколько система Active Wheel будет устойчива к воздействию низких температур, грязи и влаги. Но думается, что разработчики колес для лунного внедорожника не могли упустить из виду такие важные моменты эксплуатации. Вероятно, ко времени появления серийных машин компания создаст специальную оснастку для автосервисов и шиномонтажного оборудования. По словам руководства Michelin, ждать осталось недолго. Серийное производство мотор-колес начнется в 2010 году в Китае. Там же будут собирать пакеты литий-ионных элементов для электромобилей с технологией Active Wheel.

Аэродинамика минус металлолом

Появление на Парижском автосалоне новейшего концепта небольшой экзотической автокомпании из Монако не случайно. Вот уже семь лет, с тех пор как у Venturi появился новый хозяин, Гильдо Пастор, компания удивляет публику невероятными разработками. Кредо Venturi — экологически чистый электропривод и эпатажный дизайн, автором которого является знаменитый французский дизайнер со славой бунтаря и хулигана Саша Лакич. Первой его работой стал родстер Venturi Fetish, показанный в Париже в 2002 году. Затем были созданы фантастический Astrolab, не похожий ни на что первый в мире автономный электромобиль Eclectic, использующий энергию солнца и ветра, и, наконец, Volage. Лучшего способа продемонстрировать уникальные качества Active Wheel, чем оснастить чудо-колесами Volage, было не придумать. Хайтек на грани реальности — вот что получилось в итоге.

Venturi Volage — это двухместный родстер снаряженной массой 1075 кг, созданный на модернизированном шасси концепта Fetish. Основа кузова — очень легкая и жесткая платформа из полых алюминиевых панелей с сотовой структурой, облицованных с двух сторон карбоновым волокном. Для крепления мотор-колес спереди и сзади на платформе установлены жесткие подрамники из авиационной стали. Передний подрамник выполняет еще одну важную функцию — формирует переднюю сминаемую зону безопасности. На заднем помещается литий-полимерный аккумулятор французской компании Zebra. Кузовные панели отформованы из многослойного карбонового листа. По словам создателя Volage Саши Лакича, дизайн родстера продиктован законами аэродинамики и вычитанием лишнего — ненужного двигателя, трансмиссии, подвески и еще целой кучи металлолома.

Развесовка автомобиля идеальна — 45% массы на передней оси и 55% — на задней. Для полноприводного автомобиля с четырьмя ведущими и управляемыми колесами это очень важно. Мощность каждого мотор-колеса составляет 75 лошадок. Итого 300! До сотни с места эта бесшумная ракета разгоняется всего за 4,9 с и развивает максималку 150 км/ч. Умная электроника чутко прислушивается к работе моторов, подвески и мгновенно корректирует малейшие отклонения от курса, заставляя каждое колесо вращаться со своей скоростью. Щербатую мостовую Volage преодолевает так, что седоки могут спокойно наслаждаться горячим кофе.

На подходе к прилавку

Через три года в продаже появятся первые экземпляры Volage ручной сборки. Venturi оценивает обладание фантастическим электромобилем в ?300 000. Автолюбители поскромнее уже в следующем году смогут приобрести серийный суперкомпакт Heuliez WILL с передними мотор-колесами Michelin Active Wheel суммарной мощностью 81 л.с. и запасом хода на одной зарядке литий-полимерной батареи от 150 до 400 км. Стоимость автомобиля составит ?20 000. В качестве бонуса Heuliez предоставит клиентам широкополосный мобильный интернет-доступ прямо в салон и кучу полезных online-сервисов от корпорации Orange.

Как починить мотор-колесо? Замена повреждённого кабеля двигателя

Привет друзья!

Довольно часто кабель двигателя мотор-колеса на выходе из оси не имеет необходимой защиты, и в результате падения велосипеда происходит его повреждение. В некоторых случаях эти повреждения несущественные, и двигатель продолжает работать как раньше.

Но иногда происходит повреждение проводов, которое может повлечь за собой выход из строя не только двигателя, но и контроллера. Если один из фазных проводов замкнётся с сигнальным проводом, могут выйти из строя датчики Холла в двигателе и пятивольтовая цепь в контроллере.

Сегодня рассмотрим случай, когда повреждён силовой провод — половина его жил оказались разорванными. И хотя теоретически система могла продолжить работу в таком виде, со временем оборванные жилы могут замкнуться с соседними проводами.

По двум параллельным красным линиям, которые я добавил на фото, видно, как вследствие удара загнулась левая стенка оси в месте выхода провода. Её после извлечения старого провода просто отогнём обратно.

Двигатель неизвестного производителя, рассчитан на номинальное напряжение 48 вольт и, как выяснилось, имеет 2-ступенчатый редуктор. Для начала снимаем его с велосипеда.

Откручиваем винты, снимаем крышку и вынимаем двигатель из корпуса. Затем откручиваем 6 длинных винтов, чтобы получить доступ к обмоткам. Фото этого процесса, к сожалению, сделать не удалось. При случае обязательно покажу в одной из будущих статей.

Откручиваем 6 винтов крепления полуоси и 2 винта крепления платы с датчиками. Все винты посажены на фиксатор резьбы, так что при их выкручивании нужно использовать качественный инструмент и быть предельно внимательным, чтобы не сорвать шлицы винтов.

Отмечаем положение платы (я обычно ещё и фотографирую), чтобы при сборке установить её в исходное положение. Это необходимо для правильной работы двигателя, так как при смещении платы происходит смещение датчиков Холла относительно обмоток двигателя.

Извлекаем полуось и плату с датчиками.

Сняв крышку, мы получаем доступ к обмоткам двигателя. Как видим, места соединений, помимо стеклоармированных трубок, обёрнуты дополнительным изоляционным материалом.

Подрезаем обвязочную нить и стягиваем стеклоармированные трубки. Нагреваем паяльником соединение и одновременно раскручиваем его пассатижами. При разъединении провод может спружинить, поэтому предварительно надеваем очки для защиты глаз от возможных брызг припоя. Повторяем операцию для всех трёх проводов.

Силовые провода отпаяны, и теперь отпаиваем плату с датчиками Холла. Запоминаем положение проводов (фотографируем), выпаиваем провода, прочищаем отверстия и промываем плату.

Извлекаем старый кабель из полуоси двигателя и исправляем загнутый угол полуоси, про который я писал в начале статьи. Проверяем что гайка нормально накручивается.

Подготавливаем новый кабель, длины проводов делаем такими же. Если для извлечения старого кабеля пришлось откусить жёсткие концы силовых проводов, учитываем это при подготовке нового.

На новый кабель надеваем всё, что сняли со старого, в обратной последовательности. В нашем случае это только полуось, так как разъём достаточно тонкий чтобы пройти через гайку.

В случае более мощных двигателей, когда разъём толще, на новый кабель придётся сразу надеть весь необходимый набор в правильной последовательности — гайки, шайбы, торкармы. Иначе, если что-то забыли, всю работу придётся проделать заново.

Надеваем стеклоармированные трубки. Я предпочёл взять новые, но в принципе, можно оставить и старые, если они не пропитаны смолой и не слишком жёсткие, иначе их сложно будет укладывать.

Подпаиваем сигнальные провода платы датчиков, соблюдая их последовательность по сделанному ранее фотоснимку.

После пайки смываем с платы остатки флюса и переходим к силовым проводам.

Надеваем на силовые провода стеклоармированную трубку, вставляем через крышку внутреннего корпуса и подпаиваем к обмоткам, соблюдая цветовое расположение проводов.

Восстанавливаем обвязку капроновой нитью и пропитываем её эпоксидной смолой для лучшей фиксации.

Хотя в исходном варианте такого не было, я решил дополнительно наложить на обмотки стеклоармированную клейкую ленту, для защиты обмоток от соприкосновения с крышкой корпуса.

Загибаем ленту внутрь и надеваем крышку. Для того, чтобы винты не выкрутились от вибрации при эксплуатации двигателя, наносим на них разъёмный фиксатор резьбы.

Он достаточно сильный, чтобы предотвратить самопроизвольное выкручивание, и в тоже время не слишком крепкий, чтобы нельзя было разобрать мотор повторно в случае необходимости.

На этом работа почти завершена — осталось вернуть двигатель в корпус мотор-колеса и прикрутить крышку.

Для кого-то описанная работа окажется до невозможности простой, а кто-то просто не решится за неё взяться. В любом случае, нужно трезво оценивать свои возможности, включая инструменты и оборудование, но, в то же время, я бы посоветовал не бояться пробовать что-то новое, особенно если Вы уверены, что Ваши руки растут из нужного места.

Если же есть сомнения и желание сэкономить личное время, всегда можно обратиться в специализированную мастерскую. Например, в Самаре это Electronbikes.

На этом пока всё. До встречи в новых статьях!

08 ФЕВРАЛЯ 2020

Читать другие статьи

Евгений Бегин

Автор статьи

Ремонт мотор колеса гироскутера — цена в Москве, починить двигатель гироскутера в мастерской

Один из самых дорогих и важных элементов гироскутера – мотор-колесо. Электродвигатель приводит в движение ваш транспорт. Конструкция устройства подразумевает использование двух моторов, которые работают отдельно друг от друга. Достаточно редко оба мотор-колеса выходят из строя отдельно. Чаще поломка случается с одним из моторов.

Выход из строя двигателя распознать несложно. Гироскутер начинает вращаться вокруг своей оси вместо движения прямо, одно колесо никак не реагирует на ваши команды или работает со сбоями. Если вы столкнулись с такими неприятностями, потребуется ремонт электродвигателя гироскутера.

Почему ломаются моторы? Главные причины

1. В устройство попала вода. Влага негативно влияет на электрические соединения, разрушает все внутренности вашего электротранспорта.
2. Ресурс мотора исчерпан. Это случается при активной эксплуатации гироскутера в течение нескольких лет. Дешевые модели быстрее выходят из строя.
3. Механические повреждения Moon. Удары, постоянная вибрация и прочие воздействия могут вывести из строя двигатель.
4. Сгоревшие соединения. Это случается на бюджетных моделях, чаще всего подобные поломки устраняются с помощью мелкого ремонта.

Прайс лист с ценами на услуги мастерской

Указанная стоимость и время работы, указаны в ознакомительных целях. Конечная цена ремонта расчитывается индивидуально — в зависимости от сложности работ, наличия запчастей и других факторов. Вы можете прислать фотографию поломки нам на WhatsApp и мастер постарается расчитать стоимость ремонта удаленно.

Калькулятор расчёта стоимости ремонта

Укажите бренд и модель

Кратко что сломалось?

Ремонт на дому или в мастерской?

Когда нужно выполнить ремонт?

Хотите расширенную гарантию?

Особые пожелания и вопросы мастеру

Ваше имя

Ваш телефон

Электронная почта

Как устранить поломки устройства?

Восстановление возможно только в условиях сервисного центра. Официальная мастерская использует новые оригинальные детали, покупает только комплектующие с гарантией. Поэтому после восстановления фирменные запчасти будут служить долго.

Чаще всего ремонт проводится с учетом таких стадий:

• специалист в мастерской выполняет диагностику и определяет причину поломки;
• корпус разбирается, производится визуальный осмотр всех внутренних деталей;
• если восстановление возможно, выполняется ремонт мотора гироскутера;
• при серьезной поломке выполняется замена оборудования  на новые комплектующие;
• в процессе сборки корпус герметизируется, чтобы вы не столкнулись с новыми проблемами.

Отремонтировать устройство Cybex First GO самостоятельно можно, но после такого ремонта транспорт не порадует вас надежностью. В домашних условиях невозможно произвести герметизацию, защитить детали от воды и пыли. Лучше обратиться в мастерскую, тем более, стоимость починки невысокая.

Профилактика вашего гироскутера – защищаем от поломок

Чтобы дорогое устройство не сломалось в будущем, следует доверить обслуживание профессионалам. Один раз в сезон можно проводить защиту корпуса от влаги. Также в рамках профилактики выполняют смазку деталей вращения, осмотр внутренних деталей, просушку и прочие процедуры.

Сделаем срочный расчёт стоимости ремонта!

Также такой профилактический комплекс следует заказать при ремонте. В таком случае новые запчасти будут служить дольше, и вам не придется покупать новый гироскутер. Наша мастерская сотрудничает с сервисом по ремонту apple watch, вы можете получить 10% скидку назвав операторам промокод «гироборд 2020».

В этой категории нет товаров.

Мотор-колесо с редукторным двигателем и двигателем прямого привода

Главная /Мотор-колесо с редуктором или мотор-колесо прямого привода?

Электродвигатель, аккумуляторная батарея и система управления – то, что необходимо для превращения традиционного велосипеда в электровелосипед.
Современные электродвигатели типа мотор-колесо позволяют до предела упростить задачу перевода велосипеда на электротягу. Мотор колесо это и двигатель и трансмиссия в одном лице. Причем это очень надежная электрическая машина и трансмиссия, все узлы которой хорошо защищены от попадания пыли и воды. Этот тип двигателя как нельзя лучше приспособлен для создания транспортных средств. Электродвигатель управляется специальным контроллером.

Электродвигатели мотор-колесо подразделяются на два класса:

• двигатели со встроенным редуктором в том числе с автоматическим переключением передаточного отношения редуктора.
• двигатели прямого привода;

У каждого двигателя есть уникальные свойства, которые могут оказаться подходящими для целей которые Вы ставите перед собой превращая свой велосипед в современный электровелосипед. Чем же принципиально различаются эти два класса двигателей мотор-колес?

Давайте разберемся.

Параметры	мотор колесо с редуктором	мотор колесо прямого привода
Общий вид мотор колеса
Мощность	питание (36– 48) В  мощность (180-500) Вт	питание 36 В — ( 500-750) Вт питание 48 В — (750-1000) Вт
Вес двигателя	3 — 5 кг	6- 9кг
Диаметр двигателя	~132 мм	~243 мм
Вращающий момент при мощности 350 Вт	18 N/м	11 N/м
Максимальна скорость	при питании 36 В —  32 км/час	при питании 36 В —  32 км/час при питании 48 В —  45 км/час
Пробег на зарядке при разной емкости аккумуляторов	36 В 10 A/час  = 30-50 км 36 В 12 A/час  = 36-67 км	36 В 10 A/час  = 19-38 км 36 В 12 A/час  = 22-44 км 48 В 12 A/час  = 22-40 км
Сопротивление вращению при выключенном двигателе	отсутствует	присутствует
Нагрузочные характеристики двигателей
Резюме:	Преимущества: — малый вес; — малые габариты; — экономичность; — большой пробег на зарядке аккумулятора; — большой вращающий момент; — нет сопротивления вращению колеса; — велосипед остается велосипедом.	Преимущества: — большой межремонтный период; — большая скорость велосипеда; — велосипед становится скутером

Стоит сравнить нагрузочные характеристики двигателей при одинаковой скорости вращения. Мотор колесо велосипеда с 26 дюймовым колесом, при скорости в 20 км/час делает 160 об/мин (см. Таблицу).

Анализируя нагрузочные характеристики двигателей  можно видеть, что двигатель прямого привода при скорости 160 об/мин развивает вращающий момент 6,5N/м, а редукторный двигатель 10,5N/м. Это на 38% больше чем у двигателя прямого привода. В тоже время вращающий момент в 10,5N/м двигатель прямого привода развивает при потребляемом от аккумулятора токе 11,5А, а редукторный двигатель развивает тот же вращающий момент в 10,5N/м при потребляемом токе всего 8А. Получается, что редукторный двигатель на 30% экономнее расходует энергию аккумулятора. Следовательно, и пробег на скорости 20 км/час будет больше у велосипеда с редукторным двигателем. Для большинства задач самое важное условие — обеспечить наибольший пробег на одной зарядке аккумулятора. С этой задачей редукторный двигатель справляется на 30-35% успешнее, чем двигатель прямого привода.
Редукторный двигатель имеет еще одно неоспоримое преимущество перед двигателем прямого привода — хорошую тягу на низких оборотах, что очень важно для движения по грунтовым дорогам и бездорожья, где двигаться на сакорости более 30 км/час просто невозможно по соображениям безопасности.

Cкорость вращения колес разного диаметра при скорости велосипеда 20 км/час

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:

1. Мотор-колесо на базе редукторного двигателя лучший выбор, если для Вас важны следующие аспекты:

• обеспечить максимальный пробег электровелосипеда на одной заядке аккумулятора;
• обеспечить минимальный вес электровелосипеда;
• обеспечить хороший накат велосипеда с отключенным двигателем;
• обеспечить хорошую тягу двигателя;
• обеспечить максимальную скорость 40-45 км/час.

2. Мотор-колесо на базе двигателя прямого привода лучший выбор, если для Вас важно:

• обеспечить максимальную скорость более 45-50 км/час;

Двигатель-колесо Шкондина. Мотор-колесо Шкондина

Производство транспортных средств и оборудования Производство электрического оборудования Производство электродвигателей, генераторов и трансформаторов Прорывные технологии Транспортные технологии 

Двигатель-колесо Шкондина. Мотор-колесо Шкондина.

Мотор-колесо Шкондина, проще говоря, двигатель-колесо Шкондина или двигатель Шкондина, – принципиально новый электродвигатель с уникальными характеристиками. Уникальность двигателя Шкондина в его простоте. Двигатель-колесо Шкондина состоит всего из пяти деталей в отличии от обычных электромоторов, собранных из 10-20 узлов, что влияет на его себестоимость. Создав для этих деталей точные матрицы, можно штамповать двигатели Шкондина миллионами.

Двигатель-колесо Шкондина. Мотор-колесо Шкондина

Устройство двигателя Шкондина (конструкция, схема и принцип работы)

Преимущества мотор-колеса Шкондина

Применение двигателя Шкондина

Двигатель-колесо Шкондина. Мотор-колесо Шкондина:

Мотор-колесо Шкондина, проще говоря, двигатель-колесо Шкондина или двигатель Шкондина, – принципиально новый электродвигатель с уникальными характеристиками.

Ниже на рисунке приведен один из вариантов двигателя Шкондина.

Рис. 1. Внешний и внутренний вид колеса Шкондина

Уникальность двигателя Шкондина в его простоте. Двигатель-колесо Шкондина состоит всего из пяти деталей в отличии от обычных электромоторов, собранных из 10-20 узлов, что влияет на его себестоимость. Создав для этих деталей точные матрицы, можно штамповать двигатели Шкондина миллионами.

Двигатель-колесо Шкондина – это совокупность магнитных дорожек, динамически меняющих свои параметры за счет переключение обмоток электромагнитов в нужное время и в нужном месте. При этом обмотки электромагнитов нельзя соединять ни звездой, ни треугольником.

Двигатель-колесо Шкондина – это устройство, которое с высоким КПД использует взаимодействие магнитных полей, параметры которых умело меняются как за счет правильного соотношения между парным числом магнитных полюсов на статоре и числом пар полюсов электромагнитов на роторе, число пар магнитов на статоре больше числа пар полюсов электромагнитов на роторе, правильно сконструированного коллектора или устройства синхронизации в бесколлекторном варианте.

Двигатель-колесо Шкондина обладает при той же массе и подаваемого на обмотки ротора тока гораздо большей мощностью, чем электромотор стандартной конструкции.

Двигателю Шкондина конструктивно можно придать любую форму, как в виде колеса (блина), так и в виде цилиндра, наподобие той формы, которую придают существующим двигателям постоянного тока.

Устройство двигателя Шкондина (конструкция, схема и принцип работы):

На рисунке выше представлен один из вариантов двигателя Шкондина.

Двигатель-колесо Шкондина – мотор-колесо Шкондина состоит из статора (внутри) и ротора (снаружи). На статоре через равные промежутки установлено 11 пар магнитов, полюса магнитов чередуются. Всего полюсов 22. На роторе установлены 6 U-образных электромагнитов, у которых, получается, имеется 12 полюсов. На роторе установлены щетки, с помощью которых подается питание на электромагниты, а на статоре установлен коллектор, с которого электрический ток поступает на щетки.

Расстояние между полюсами любого электромагнита ротора равно расстоянию между соседними магнитами на статоре. А это означает, что в момент точного «соприкосновения» полюсов одного из электромагнитов с соседними полюсами магнитов на статоре, полюса остальных электромагнитов с полюсами магнитов на статоре не «соприкасаются».

Сдвиг полюсов электромагнитов на роторе и полюсов магнитов на статоре относительно друг друга создает между ними градиент напряженности магнитного поля, а последний как раз и является источником крутящего момента. Для варианта двигателя Шкондина, изображенного на рисунке получается, что в каждый момент времени крутящий момент создают 5 электромагнитов из 6. Тот электромагнит, полюса которого точно «соприкасаются» с полюсами магнитов на статоре, крутящего момента не создаёт. Получаем своеобразный силовой КПД в 83%. И это при отсутствии противоЭДС. А если считать КПД по доле участвующих в создании тяги магнитов на статоре, то получаем, что из 22 магнитов тягу создают 20 магнитов, т.е. 91%.

Коллектор двигателя Шкондина устроен так, что он в нужное время переключает направление тока в обмотках электромагнитов, что обеспечивает тягу только в одну сторону. Можно даже утверждать, что в данном моторе Шкондина работают сразу 6 классических электромоторов. Мотор действительно работает мотором, а не маховиком. В данном моторе на «полную катушку» используется не только мощность электромагнитного поля, но и коллекторно-щеточный механизм. И при этом двигатель устроен удивительно просто.

Преимущества мотор-колеса Шкондина:

– высокий КПД, у последних моделей – 94%,

– простота,

– низкая себестоимость,

– вес втрое меньше по сравнению с электродвигателями той же мощности,

– прочность, надёжность, длительный срок службы,

– экономия энергии на 50% и более,

– скорость в разы больше аналогичных по мощности электродвигателей.

Применение двигателя Шкондина:

– военная техника разного назначения,

– автомобили, велосипеды, автобусы, грузовая и спецтехника,

– вертолеты.

Примечание: описание технологии на примере мотор-колеса Шкондина.

магнитный линейный вечный двигатель с самозапиткой электровелосипед велосипед нашего изобретателя шкондина чертежи принцип работы схема
шкондин ооо мотор колесо шкондина купить цена готовый комплект для велосипеда автомобиля своими руками его конструкция и электросхема официальный сайт видео в украине в москве
принцип конструкция двигателя мотор колеса шкондина мнения отзывы

Коэффициент востребованности
5 446

Колесный мотор — frwiki.

wiki

Мотор колеса представляет собой узел , который содержит двигатель , включенный в колесе , которая способна метательный транспортное средство. Основным преимуществом такой системы является ее небольшой размер и то, что она не требует передачи.

Резюме

• 1 рассказ
• 2 Мото Мегола
• 3 Лунный вездеход
• 4 троллейбуса Cristalis
• 5 Гидро-Квебекский колесный мотор
• 6 Активное колесо
• 7 Копенгагенское колесо
• 8 ez-Wheel
• 9 Примечания и ссылки
• 10 См. Также
  • 10.1 Статьи по теме
  • 10.2 Внешние ссылки

История

Мотор колеса концепция используется с начала XX — ^го  века , в том числе электрического колеса двигателя 1899 Фердинанда Порше на Lohner-Porsche, двигатель мотоцикла Megola, гидравлические двигатели на строительной технике или тяжелой обработку (Poclain) и  т. д.

Вот несколько примеров, связанных с этой концепцией колесного двигателя:

Мегола Мотоцикл

Megola оригинальный немецкий мотоцикл, с пяти- цилиндра звезда роторный двигатель вращается в переднем колесе. Он был построен между 1921 и 1925 годами в количестве 2000 экземпляров немецкой компанией Deutsche-Megola-Werke GmbH в Мюнхене.

Юджин А. Сернан за рулем лунохода в миссии « Аполлон-17 » .

Лунный ровер

Лунный Ровер с четырьмя ведущими колесами был построен для покорение Луны  : каждое колесо приводится в действие электрическим двигателем, развивая мощность 0,25  л.с. (0,2  кВт ) , связанный с редуктора « гармонической .» Тип  привода  » соотношение 1 / 80 . Узел герметичен и заполнен азотом для борьбы с нагревом в космическом вакууме.

Cristalis троллейбус

Irisbus Cristalis является троллейбус доступен в двух версиях 12 и 18  метров , называемых ETB 12 и ETB 18 . Трудность установки 80 кВт тягового двигателя  в ступице части колеса сделали необходимым разработать ультра-компактный ход двигателя при очень высокой скорости ( 9000  оборотов в минуту ), охлаждаемой водой. Это асинхронный трехфазный двигатель, выбранный за отличное соотношение веса и мощности. Этот двигатель соединен с редуктором, на котором закреплен обод. Чтобы сделать сборку максимально компактной, Michelin разработала шину двойной ширины, которая может заменить обычные сдвоенные шины. В масляной ванне тормоз завершает набор. Шум редуктора, вращающегося на высокой скорости, является основным источником шума Cristalis.

Колесный мотор Hydro-Quebec

Tata Indica EV, оснащенный двигателем Electric TM4 от Hydro-Quebec.

Колесный двигатель Hydro-Québec был создан в 1994 году командой физика Пьера Кутюра . Он был направлен на замену двигателя внутреннего сгорания , используемого в подавляющем большинстве автомобилей, четырьмя электродвигателями, расположенными в колесах автомобиля и питаемыми от аккумуляторной батареи. Последний может восстанавливать энергию торможения транспортного средства (если он предназначен для этого), но также может заряжаться от бытовой электросети.

Столкнувшись с отсутствием прочных связей с мировыми производителями автомобилей, компания решает отказаться от проекта или даже продать его.

Десять лет спустя новая группа представила новый двигатель, Electric TM4 , с учетом первоначальной работы команды Couture, но который не был колесным.

Активное колесо

Система Active Wheel , разработанная Michelin , представляет собой набор функций, интегрированных в колесо, и включает в себя, помимо обычных функций, электрический тяговый двигатель, двигатель и электрическую систему активной подвески, которая позволяет изменять высоту. кузова на длинных гонках, а также для наклона кузова в поворотах для улучшения устойчивости на дороге и тормозной системы с принудительной вентиляцией. Active Wheel пытается ограничить неподрессоренную массу, и , следовательно , инерцию колеса, по сравнению с обычным колесом двигателя и, следовательно, чтобы сохранить сцепление с дорогой, который до сих пор был слабым местом колеса. Концепция колеса двигателя .

Active Wheel был представлен на Michelin HY-Light технологического демонстратора , энергия которых источник является водород топливного элемента , а также на Venturi Volage и Will D ‘ Heuliez , которые запланированы на батареи (Opel) литий-ионной или литий-полимере до 2012 года. Следует отметить, что это устройство отличается от мотор-колеса Hydro-Quebec, которое было без передаточных чисел (гораздо более крупный и тяжелый двигатель) и только с гарантированными функциями тяги и торможения (с частичной рекуперацией энергии торможения), но с немалую неподрессоренную массу, которая ухудшает курсовую устойчивость.

Недостатками шестеренчатого двигателя являются повышенная механическая сложность, которая увеличивает затраты на изготовление и ремонт, и более высокую скорость вращения компонентов, которая имеет тенденцию к снижению эффективности и надежности сборки.

Копенгагенское колесо

Копенгагенское колесо, разработанное в 2008 году и доступное с 2009 года на COP15 , является партнерством Массачусетского технологического института (MIT), муниципалитета Копенгагена , Ducati Energia  (en) и Министерства окружающей среды Италии. восстановить энергию от торможения и возврата через двигатель в качестве движущей силы. Он превращает простой велосипед в электрический велосипед .

ez-Wheel

Ez-Wheel, разработанный в 2009 году одноименной компанией, также является энергонезависимым электрическим колесным двигателем. Ступица колеса объединяет все компоненты электрической тяговой цепи, то есть тяговый двигатель, аккумуляторную батарею, а также электронику управления двигателем и батареей. Основное преимущество этого процесса заключается в том, что он позволяет исключить из транспортного средства все остальные компоненты, включая проводку, что значительно облегчает интеграцию электродвигателя по сравнению с традиционными решениями. Эта концепция предназначена для легких мобильных приложений с пиковой мощностью двигателя порядка одного киловатта при скорости вращения от 100 до 200  об / мин . Первые приложения, представленные с помощью ez-Wheel, — это скутер, тачка, инвалидная коляска, тележка, велосипед и самокат для доставки.
Ez-Wheel работает в сотрудничестве с группой Saft SA (батареи) и группой Leroy-Somer (моторы).

Примечания и ссылки

1. ↑ Николя Менье, Следующие электромобили будут иметь моторы в колесах , Вызовы , 24 октября 2013 г.
2. ↑ Ален Morin, Lohner Porsche гибрид 111 лет … , Руководство автомобилей 1 — ^го мая 2010.
3. ↑ Жиль Прово и Паскаль Желинас, «  Электромобиль Hydro  » , на Discovery , Télévision de Radio-Canada ,
   9 марта 1997 г.(по состоянию на 30 марта 2009 г. ) .
4. ↑ copenhagenwheel на jamesdysonaward сайте .
5. ↑ copenhagenwheel на сайте MIT .

Смотрите также

Статьи по Теме

• Колесный мотор Hydro-Quebec
• Активное колесо

Внешние ссылки

• «  Противоречие между гидроэнергетикой и Квебеком  » ^{( Архив • Wikiwix • Archive.is • Google • Что делать? )}
• Мотор-колесо параллельно квазитурбине
• ez-Wheel изобретает колесо заново
• «  Первое самодостаточное энергетическое колесо  » ^{( Архив • Wikiwix • Archive.is • Google • Что делать? )}

<img src=»//fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1×1″ alt=»» title=»»>

Система внутриколесного двигателя.

Система внутриколесного двигателя — это разновидность электромобиля… | by WAVE OF IMAGINATION

Система привода в колесе — это тип системы привода EV (электромобиля). Электродвигатели напрямую подключены к колесу, в то время как обычные электромобили имеют конструкцию, а бензиновый двигатель заменен электродвигателем.

Что такое мотор-колесо?

Основной принцип работы автомобиля, оснащенного электродвигателем в колесе, прост. Двигатель внутреннего сгорания, обычно находящийся под капотом, просто не нужен, его заменяют как минимум двумя двигателями, расположенными в ступицах колес автомобиля, эти колеса содержат не только тормозные компоненты, но и все функции, которые раньше выполнялись двигатель, трансмиссия, сцепление, подвеска и другие сопутствующие детали.

Несмотря на то, что концепция относительно проста в теории, моторы могут вызвать ряд вопросов относительно рабочих характеристик и эффективности.

В последние годы мы наблюдаем, как некоторые разработчики транспортных средств переходят к конфигурации трансмиссии, в которой двигатель устанавливается внутри колеса, что представляет собой систему внутриколесного двигателя. Мы должны признать, что когда электродвигатели интегрированы в колеса, открывается впечатляющий объем нового пространства, и, конечно, эти так называемые мотор-колеса или внутриколесные двигатели имеют определенные преимущества, но они также создают некоторые проблемы.

Электродвигатели в колесах не новы, в начале 20-го века Фердинанд Порше в первом гибридном автомобиле использовал электродвигатели, установленные на ступицах, в каждом колесе. Эти двигатели приводят колесо непосредственно в колесо, нет необходимости в редукторе или приводном валу. При использовании редуктора скорость снижается, а крутящий момент увеличивается. Но с полноприводным двигателем снижения нет. В этой системе скорость вращения колеса равна скорости двигателя, поэтому требуемый крутящий момент и мощность должны передаваться в режиме прямого привода.

Мотор-колеса подвергаются прямому воздействию пыли, соленой воды и других дорожных жидкостей, а также вибраций и ударов, что сокращает срок их службы. Это одна из основных причин, по которой Ford в конце концов решил отказаться от концепций внутриколесных двигателей, над которыми они работали, для нового электрического F-150 в 2008 году.

Четыре полноприводных двигателя, также известных как Quad-Motor Drive. Эти четыре двигателя обеспечивают мгновенную мощность и независимо регулируют крутящий момент на каждом колесе для точного управления в любых условиях, а управление мощностью на индивидуальном уровне двигателей обеспечивает векторизацию крутящего момента.

Что такое векторизация крутящего момента?

По сути, векторизация крутящего момента — это технология, которая распределяет мощность двигателя между левой и правой сторонами автомобиля. При распределении крутящего момента одна сторона колеса на оси может вращаться быстрее или медленнее, чем другая.

Управление вектором крутящего момента направлено на улучшение реакции рулевого управления и управляемости за счет распределения крутящего момента между колесами автомобиля.

Чем In-Wheel Motor EV отличается от других автомобилей?

Для автомобилей с традиционным двигателем внутреннего сгорания система трансмиссии состоит из обычной механической системы, такой как двигатель, трансмиссия, выхлоп, приводной вал, дифференциал.

В обычном электромобиле двигатель заменен электродвигателем с инвертором и комплектом аккумуляторов, установленных сзади или в основании автомобиля.

В случае электромобилей, использующих внутриколесные двигатели, все механические подсистемы трансмиссии исключаются и заменяются прямым приводом, а двигатели не нуждаются в карданном валу, поскольку они соединены непосредственно с колесами.

О дизайне

Производство транспортного средства, в котором используются электродвигатели, установленные в колеса, — это процесс, который намного сложнее, чем просто вырвать двигатель, а затем втиснуть электродвигатели в неиспользуемое пространство внутри колеса. Этот тип электродвигателя предназначен для работы на гибридных транспортных средствах, чтобы повысить эффективность транспортных средств с полным аккумуляторным питанием и даже электромобилей на топливных элементах.

Количество энергии, генерируемой этими внутриколесными двигателями, может варьироваться в зависимости от производителя и размера используемого двигателя. Электродвигатель устанавливается внутри колеса и передает мощность на колеса напрямую, без какой-либо трансмиссии.

Идея установки двигателя внутри обода колеса электромобиля является правильным выбором, так как можно гарантировать, что полная выходная мощность двигателя доступна на колесе без каких-либо механических потерь в трансмиссии.

Обеспечивают ли эти внутриколесные электродвигатели достаточный крутящий момент для любого применения?

Крутящий момент играет важную роль в времени отклика любого автомобиля и его производительности. Фактически, в автомобиле, оснащенном электродвигателями в колесах, большой крутящий момент доступен почти мгновенно.

Электродвигатели создают большой крутящий момент, и, поскольку эта сила передается непосредственно на колесо, каждое колесо может быть оснащено датчиками для определения требуемого крутящего момента в любой момент времени.

Эффективность мотора-колеса

Мотор-колеса всегда будет страдать от потерь при холостом ходе и при частичных потерях нагрузки. потому что двигатели не могут быть отделены от колес. Некоторые компании заявляют, что эффективность полноприводных двигателей выше из-за отсутствия коробки передач, хотя коробка передач всегда вносит некоторую неэффективность. Одно- или двухступенчатые коробки передач, которые обычно используются для электромобилей, намного эффективнее сложных многоступенчатых ступенчатые трансмиссии в трансмиссии двигателя внутреннего сгорания.

Эта потеря эффективности транспортного средства компенсируется тем, что из-за коробки передач. Электродвигатель может работать в своей наиболее эффективной рабочей зоне, что приводит к увеличению запаса хода транспортного средства по сравнению с системой прямого привода в зависимости от варианта использования и ездового цикла.

Рекуперативная мощность торможения

Некоторые модели внутриколесных двигателей также обеспечивают рекуперативное торможение, что означает, что система улавливает часть собственной кинетической энергии при торможении и отправляет ее обратно для зарядки аккумулятора.

Некоторые гибриды, такие как Toyota Prius и Tesla Roadster, уже используют эту технологию рекуперативного торможения, которая увеличивает запас хода автомобиля. Одним из самых больших преимуществ внутриколесных двигателей является тот факт, что мощность передается прямо от двигателя непосредственно на колесо, что сокращает расстояние, на которое проходит мощность, повышает эффективность двигателя. Например, в городских условиях двигатель внутреннего сгорания может работать только с КПД 20%, что означает, что большая часть его энергии теряется или тратится впустую из-за механических методов, используемых для передачи мощности на колеса, но в двигателе в колесе в том же говорят, что среда работает примерно при 90% эффективность.

Это будущее электромобилей?

Инженеры Porsche разработали систему управления крутящим моментом для четырехмоторной трансмиссии электромобиля, которая позволяет электрическим внедорожникам управляться со способностями спортивного автомобиля даже в самых сложных условиях. Из-за гораздо более быстрой реакции электродвигателя по сравнению с двигателем внутреннего сгорания система контроля тяги электромобиля может реагировать намного быстрее.

В электромобиле крутящий момент полностью контролируется электроникой, которая работает значительно быстрее, чем механические сцепления. Интеллектуальное программное обеспечение каждую миллисекунду распределяет усилия таким образом, чтобы автомобиль всегда вел себя нейтрально, но решение porsche — это не просто полный привод, а использование отдельных двигателей, управляющих каждым колесом автомобиля.

Наличие нескольких двигателей имеет свои преимущества и недостатки, большее количество двигателей увеличивает стоимость и сложность, но устраняет необходимость в приводном валу и обеспечивает больший контроль. Двигатели также могут увеличить неподрессоренную массу, что может негативно сказаться на управляемости и ходовых качествах.

Например. Становится возможным поворачивать колеса на 90 градусов и двигаться влево или вправо или даже вращаться на месте вместо того, чтобы просто двигаться вперед или назад. Это добавляет еще одно измерение к тому, как автомобиль может двигаться, и позволяет легко перемещаться в ограниченном пространстве.

Новый rivian r1t имеет по одному двигателю на каждое колесо. Эта четырехмоторная трансмиссия позволяет грузовику rivian с легкостью управляться как спортивный седан на дороге и 4 на 4 на бездорожье, что, как сообщается, делает r1t самым быстрым грузовиком в мире.

Преимущества мотор-колес

Мотор-колеса просты в установке и замене, они добавляют гибкости, поскольку могут использоваться для привода заднего или переднего привода, а также полноприводных автомобилей без особых изменений в приводе. цепные имеют компактные размеры, так как весь двигатель находится внутри колеса. Внутриколесные двигатели обеспечивают высокий КПД за счет отсутствия механических потерь от трансмиссионного дифференциала и приводных валов, а также позволяют двигателю работать тише благодаря электронному управлению двигателем. Это означает, что такие функции, как ABS, контроль тяги и даже круиз-контроль, могут использоваться более эффективно.

Недостатки мотор-колес

Основной проблемой мотор-колес является проблема неподрессоренной массы, неподрессоренная масса – это масса всех компонентов, включая раму, двигатель, пассажиров и кузов, которые не поддерживаются рамой автомобиля. приостановка. Неподрессоренная масса включает в себя колеса, тормоза, и она перемещается вверх и вниз по любым неровностям и выбоинам, и она пытается следовать контурам дороги, а с мотор-колесами, являющимися частью неподрессоренной массы автомобиля, они будут воздействовать на каждую неровность выбоины и поворот на высокой скорости. .

Кроме того, они будут подвергаться воздействию дорожной грязи, грязи, пыли, воды и дорожной соли, что может сократить срок службы двигателей. Моторы в колесах дороже, чем одномоторное крепление на задней оси.

Словенская компания производит встраиваемые в колеса электродвигатели

Эрик С. Эвартс

21 июня 2018 г.

Посмотреть галерею

Эрик С. Эвартс

21 июня 2018 г.

Словенская компания Elaphe создала колесные электродвигатели, которые прошли испытания в самых неблагоприятных условиях зимы.

Одна из основных причин, по которой мы не видим серийных электромобилей с двигателями в колесах, заключается в том, что колесам приходится много терпеть, натыкаясь на разбитое дорожное покрытие, подъездные пути, иногда даже на бордюры, и врезаясь в выбоины. Электродвигатели в колесах не выдержали такого жестокого обращения.

Видео компании Elaphe показывает, как ее двигатели проходят испытания на покрытом льдом испытательном полигоне в Хэйхэ, Китай, предназначенном для проверки долговечности (и шума) автомобильных компонентов при сильных вибрациях.

ПРОВЕРКА: Protean запускает производство внутриколесного электродвигателя

Двигатели упакованы в виде полной ступицы колеса с дисковыми или барабанными тормозами, двигателем, подшипниками и всем, что может понадобиться автопроизводителю, чтобы прикрутить их к концу подвески.

Колесные двигатели могут помочь автопроизводителям воспользоваться одним из основных преимуществ электромобилей: они могут предложить много места внутри при относительно небольшой занимаемой площади. Им не нужен большой моторный отсек, достаточно места под полом для аккумуляторов. С двигателями в колесах им даже не нужно отдельное пространство в кузове автомобиля.

Без осей и коробок передач колесные двигатели также были бы более эффективными и увеличили запас хода электромобилей.

Электрический силовой агрегат Bosch

Другим преимуществом является то, что это упростило бы системы контроля тяги и устойчивости, поскольку инженеры могли бы напрямую контролировать крутящий момент или сопротивление на каждом колесе, а не контролировать мощность и торможение по отдельности, а иногда и увеличивать мощность централизованного двигателя, одновременно применяя тормоз в например, одно колесо, чтобы машина двигалась по снегу.

Крупные поставщики автомобилей также разрабатывают конкурирующие технологии, такие как электронная ось Bosch, которая объединяет двигатель, трансмиссию и блок управления мощностью на одной оси, которую можно встроить в существующую конструкцию автомобиля, например, для отдельной задней оси. полноприводного внедорожника.

Неясно, скоро ли колесные двигатели Elaphe превратятся в электромобиль или внедорожник, но видео показывает, что компания, возможно, находится на пути к решению одной из основных проблем с двигателями.

Метки:

Электромобили
Зеленый
Новости

Пожертвовать:

• Отправьте нам чаевые

• Связаться с редактором

• Не все штаты Калифорнии с экологически чистыми автомобилями согласны с запретом на использование газовых транспортных средств в 2035 г. называя политику «смехотворной».

• EV за 10 000 долларов, Niro Hybrid на 53 мили на галлон, обзоры Outlander PHEV, Q4 E-Tron, EQS SUV: The Week in Reverse

  Какой новый электрический пикап производится, но еще не может быть доставлен? Какой автопроизводитель выпустил адаптер, позволяющий использовать подавляющее большинство устройств быстрой зарядки в США? Это наш взгляд на Неделю в обратном направлении — прямо здесь, в Green Car Reports — за неделю, закончившуюся 30 сентября. ..

  Бенгт Халворсон 1 октября 2022 г.

• Обзоры внедорожников Audi Q4 E-Tron и Mercedes EQS, Грузоперевозки на водородных топливных элементах Среднего Запада: сегодняшние автомобильные новости — Семья Трон. И сумеет ли группа штатов Среднего Запада США создать собственную водородную экономику? Это и многое другое здесь, в Green Car Reports. В обзоре Audi Q4 2023 года…

  Бенгт Халворсон 30 сентября 2022 г.

• Обзор: внедорожник Mercedes-Benz EQS 2023 года утешает подающий надежды трехрядный электрический класс

  Внедорожник EQS — многообещающая перезагрузка роскошного внедорожного внедорожника для эпохи электромобилей.

  Роберт Даффер 30 сентября 2022 г.

• Обзор: Audi Q4 E-Tron SUV и Sportback 2023 года больше ориентированы на практичность, чем на производительность .

  Джон Фолькер 30 сентября 2022 г.

• Союз государств Среднего Запада по производству водорода, потенциально для производства полуфабрикатов на топливных элементах

  Коалиция также будет продвигать Средний Запад как многообещающую область для производства водорода с использованием автомобильных, железнодорожных, авиационных и морских перевозок в Великих озерах в качестве потенциальных применений.

  Стивен Эдельштейн 30 сентября 2022 г.

• Цены на Hyundai Ioniq 5

  , Tata EV за 10 000 долларов, производство Lordstown Endurance: сегодняшние автомобильные новости

  Бенгт Халворсон 29 сентября 2022 г.

  Hyundai Ioniq 5 2023 года получает повышение цен, поскольку дилерские наценки продолжаются. Лордстаун (медленно) производит серийные электрические грузовики Endurance. А где можно купить новый электромобиль примерно за 10 000 долларов? Это и многое другое здесь, в Green Car Reports. Индийский автопроизводитель Tata выпустил на внутренний рынок электромобиль стоимостью 10 000 долларов. С запланированными поставками, которые должны начаться в январе 2023 года, хэтчбек Tiago.ev не будет выделяться ни запасом хода, ни производительностью, но он подчеркивает ценность электромобилей, которые просто не представлены на рынке США. Наряду с новыми функциями, включая…

• Первые электрические грузовики Endurance в Лордстауне еще не поступили в продажу

  Лордстаун выпустил два первых серийных грузовика Endurance, хотя отсутствие сертификатов пока не позволяет осуществить поставки.

  Бенгт Халворсон 29 сентября 2022 г.

• Цена на Hyundai Ioniq 5 2023 года выросла на 1500 долларов — до того, как дилеры наценят 10 000 долларов.

  Стивен Эдельштейн 29 сентября 2022 г.

• Tata выпускает электромобиль стоимостью 10 000 долларов для Индии

  Электрический хэтчбек Tiago.ev от индийского автопроизводителя считается одним из самых доступных новых электромобилей в мире; несколько моделей в Китае стоят еще ниже.

  Стивен Эдельштейн 29 сентября 2022 г.

• Цены Nissan Ariya, Niro Hybrid на 53 мили на галлон, производительность Polestar 3: сегодняшние автомобильные новости

  Kia Niro Hybrid с расходом топлива 53 мили на галлон стоит намного меньше 30 000 долларов. Nissan Ariya 2023 года стоит около 45 000 долларов, но не имеет права на налоговый кредит на электромобиль. И Polestar готовится к презентации своей следующей модели 12 октября. Это и многое другое здесь, в Green Car Reports. Polestar раскрыла еще несколько деталей…

  Бенгт Халворсон 28 сентября 2022 г.

• Kia Niro Hybrid 2023 года стоит 27 785 долларов США, расход топлива в смешанном цикле составляет до 53 миль на галлон чем у предыдущей модели.

  Стивен Эдельштейн 28 сентября 2022 г.

Крутящий момент и скорость вращения колес автомобилей с мотор-колесами

Для просмотра полной статьи нажмите здесь.

Транспортные средства, приводимые в движение электродвигателями в колесах, не имеют дифференциала, но передают крутящий момент напрямую и независимо на колеса.

Большинство дорожных транспортных средств приводятся в движение одним двигателем или двигателем с трансмиссией, передающей эту мощность на колеса, создавая крутящий момент на ступицах колес. Колеса должны свободно двигаться с разной скоростью относительно друг друга, чтобы можно было проходить повороты и менять дорожное покрытие.

Это достигается с помощью дифференциала, механического устройства, которое в своей простейшей форме передает одинаковый крутящий момент на оба колеса на оси, позволяя им вращаться с разной скоростью. Затем колеса могут вращаться со своей естественной скоростью, определяемой кинематикой транспортного средства.

Так называемый «открытый дифференциал» допускает любую разницу скорости вращения колес на оси. Там, где сила трения между шиной и дорогой сильно отличается на одном колесе от другого, колесо с более низким коэффициентом трения может потерять сцепление с дорогой и быстро раскрутиться. Это может произойти при прохождении поворотов, когда вес автомобиля смещается на внешние колеса, так что внутренние колеса имеют мало сцепления с дорожным покрытием, или когда одно колесо находится на поверхности с плохим сцеплением, например, на льду или рыхлых камнях.

Такая ситуация явно нежелательна, поэтому было разработано несколько систем для противодействия потере сцепления с дорогой, при этом позволяя передавать крутящий момент на колесо с хорошим сцеплением с дорогой. Чаще всего используется «дифференциал повышенного трения» или противобуксовочная система (TCS) для предотвращения пробуксовки колес. Первый представляет собой более сложный механический эквивалент открытого дифференциала, который ограничивает дифференциал скорости вращения колес, а второй притормаживает колесо, теряющее сцепление с дорогой, чтобы предотвратить его раскручивание.

Рис. 1: Электродвигатель Protean Electric с электроникой и тормозом.

Более сложные системы «управления вектором крутящего момента» обеспечивают дальнейшее улучшение управляемости транспортного средства, но встречаются редко из-за их сложности и стоимости.

Транспортные средства с двигателями в колесах не имеют дифференциала, поэтому возникает вопрос, как будет вести себя транспортное средство с точки зрения скорости вращения колес и как можно решить проблемы, связанные с отсутствием тяги. Ответы довольно прямолинейны.

Если колеса-моторы управляются одинаковым крутящим моментом каждого из моторов, транспортное средство будет вести себя точно так же, как если бы был открытый дифференциал. Систему контроля тяги можно использовать для контроля потери тяги, как в обычном автомобиле. С другой стороны, улучшенные плавность хода и управляемость автомобиля могут быть достигнуты за счет динамического изменения распределения крутящего момента между колесными двигателями.

Система мотор-колес

Для целей настоящей статьи система мотор-колес считается состоящей из двух блоков, установленных на противоположных сторонах транспортного средства, по одному на каждое переднее колесо или по одному на каждое заднее колесо рулевое колесо. Каждый блок состоит из электрической машины, инвертора с микропроцессорным управлением и фрикционного тормоза. В случае продуктов Protean Electric они объединены в единый блок, полностью размещенный внутри обода колеса (см. рис. 1), но можно также разместить инвертор в другом месте автомобиля.

Двигатель может обеспечивать как положительный (ускоряющий), так и отрицательный (тормозной) крутящий момент, но фрикционные тормоза сохраняются, поскольку потребности в торможении обычно превышают возможности двигателя, а также в случаях, когда электрическая система автомобиля не может принять ток, который восстанавливается при торможении.

Рис. 2: Схема управления внутриколесными электродвигателями.

Мотор-колесо представляет собой устройство, создающее крутящий момент. В примере с двигателем Protean Electric блок управления транспортным средством (VCU) связывается с системой двигателя через шину локальной сети контроллеров (CAN), отправляя запросы крутящего момента каждые несколько миллисекунд (см. рис. 2). В ответ система двигателя развивает требуемый крутящий момент на ступице колеса. По возврату двигатель сообщает о своем состоянии и максимально доступном крутящем моменте. Он также может сообщать о своей скорости, которую VCU может использовать для расширенных функций контроля тяги.

В отличие от двигателей внутреннего сгорания, электродвигатели могут создавать положительный и отрицательный крутящий момент в обоих направлениях. Это называется работой в четырех квадрантах и ​​позволяет трансмиссиям с электродвигателями улучшать функции контроля тяги и устойчивости автомобиля. Кроме того, системы электродвигателей имеют очень быстрое время отклика. Обычно они способны переключаться с максимального положительного крутящего момента на максимальный отрицательный крутящий момент или наоборот менее чем за 10 мс. Возможен высокочастотный контроль, который может повысить безопасность и управляемость автомобиля, особенно с двигателями в колесах с прямым приводом, которые обеспечивают крутящий момент непосредственно на ступицах колес без каких-либо промежуточных валов, осей или шестерен.

Обратите внимание, что двигатель не является устройством с регулируемой скоростью. VCU не может запрашивать скорость от системы двигателя. Как и в случае с обычными трансмиссиями, скорость вращения колес является следствием крутящего момента, приложенного к ступице колеса, в сочетании с сопротивлением вращению, в котором преобладает инерция транспортного средства.

Дифференциал и связанные с ним функции

Дифференциал требуется там, где один силовой агрегат, двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель используется для привода двух колес на оси. Без него два колеса на оси были бы вынуждены вращаться с одинаковой скоростью, что привело бы к неприемлемой управляемости автомобиля и износу шин. Дифференциал также является конечным передаточным числом, усиливающим крутящий момент от карданного вала к полуосям (см. рис. 3).

Рис. 3: Обычный заднеприводный автомобиль с дифференциалом.

Дифференциал для неприводных колес не требуется, поскольку они физически не связаны между собой и поэтому могут свободно вращаться с разными скоростями.

Открытый дифференциал

Открытый дифференциал — это самый простой и наиболее распространенный тип дифференциала на дорожных транспортных средствах. Скорости колес определяются кинематикой автомобиля, слегка измененной динамикой шин.

Если не учитывать проскальзывание колес, при прохождении поворотов внешнее колесо будет вращаться быстрее, чем внутреннее. В транспортном средстве с шириной колеи t и радиусом качения r , движущимся со скоростью v по повороту радиусом R , приблизительные угловые скорости внутреннего и внешнего колес определяются уравнением 1

(1)

Обратите внимание, что это чисто результат геометрии ситуации и того факта, что колеса могут свободно вращаться независимо; здесь нет зависимости от крутящего момента, подводимого к колесам (см. рис. 4).

Учет динамики шин изменяет уравнение. 1 немного. Приложение крутящего момента к колесу приводит к так называемому проскальзыванию колеса [1]. Это не означает потери сцепления между шиной и дорогой; скорее, это особенность динамики шины. В результате соотношение между скоростью вращения колеса и скоростью транспортного средства изменяется в соответствии с:

, где s — коэффициент скольжения. Коэффициент скольжения зависит от прилагаемого крутящего момента, а также от свойств шины и поверхности контакта шина-дорога [2]. Коэффициент скольжения может превышать 0,1, в то время как хорошее сцепление сохраняется на хорошем дорожном покрытии и при приложении высокого крутящего момента. С учетом проскальзывания, которое может быть разным для внутренних и внешних колес из-за различий в дорожном покрытии, получаем скорости колес в уравнении 2.

(2)

Поскольку скольжение является функцией крутящего момента, теперь существует некоторая зависимость от крутящего момента на каждом из колес.

Есть дальнейшие незначительные изменения в формуле. 1, которые являются результатом недостаточной или избыточной поворачиваемости транспортного средства и неровностей дорожного покрытия, но они не относятся к данному обсуждению.

Важные выводы, касающиеся поведения ведущих колес с открытым дифференциалом, следующие:

• Скорости колес полностью определяются после допущения, что на каждое колесо передается одинаковый крутящий момент и что два колеса на оси могут свободно вращаться. вращаться с разной скоростью.
• Колеса обретают свою «естественную» скорость, что обеспечивает хорошую управляемость и поведение шин на поворотах.

Пока эти два предположения верны, не имеет значения, как они достигаются.

Моторы-колеса и открытый дифференциал

Самый простой способ управления парой электродвигателей-колес на оси — потребовать равный крутящий момент обоих двигателей.

Оба колеса будут приводиться в движение с одинаковым крутящим моментом независимо от разницы скоростей, если VCU требует от обоих двигателей одинаковый крутящий момент.

В автомобиле с мотор-колесами ведущие колеса физически не связаны полуосями, поэтому они не вынуждены вращаться с одинаковой скоростью. Как и в случае с открытым дифференциалом, они могут свободно вращаться с разными скоростями без ограничений.

Таким образом, два допущения верны для транспортного средства, приводимого в движение электродвигателями в колесах, и поэтому также применимо уравнение 1: поведение колес в транспортном средстве, приводимом в движение электродвигателями в колесах, точно такое же, как и в транспортное средство с центральной силовой установкой, приводимой в движение через открытый дифференциал, если VCU требует одинакового крутящего момента от каждого двигателя в колесе.

Рис. 4: Аккермановская геометрия вращающегося транспортного средства.

Хотя физико-механического дифференциала нет, мы будем называть этот режим управления двигателями в колесах «электронным открытым дифференциалом».

Ограничения открытого дифференциала

Открытый дифференциал и электронный открытый дифференциал подвержены тем же ограничениям, которые возникают, когда одно колесо на оси имеет значительно лучшее сцепление с дорогой, чем другое, и в этом случае:

• Максимальный крутящий момент, который может передаваться на любое колесо, ограничивается колесом с более низким пределом сцепления.
• Нет ничего, что могло бы предотвратить пробуксовку колеса с более низким сцеплением, если крутящий момент был больше, чем может выдержать контакт шины с дорогой.

Существует несколько обстоятельств, которые могут привести к асимметричному ограничению тягового усилия по оси:

• Прохождение поворотов, когда вес смещается на внешние колеса, что снижает предел тягового усилия на внутренних колесах.
• «Сплит- μ » дорожное покрытие, у которого одно колесо находится на хорошем дорожном покрытии, а другое — на рыхлых камнях, льду или воде.
• Вождение по бездорожью.

В обычных транспортных средствах используется ряд технологий для предотвращения пробуксовки колес и потери крутящего момента в этих обстоятельствах. Некоторые из них и их аналоги для колесных двигателей обсуждаются в этой статье.

Противобуксовочная система

Противобуксовочная система предназначена для предотвращения пробуксовки колеса из-за отсутствия сцепления с поверхностью дороги. Он реализован как часть системы электронного контроля устойчивости (ESC), которая может задействовать тормоза отдельно для каждого колеса с помощью блока антиблокировочной тормозной системы (ABS). ESC становится все более распространенным явлением и в настоящее время является обязательным в Европе и США для легковых автомобилей.

Система контроля тяги обнаруживает, что колесо пробуксовывает, и притормаживает это колесо. Помимо контроля потери тяги, это позволяет передавать крутящий момент на противоположное колесо даже при открытом дифференциале или электронном открытом дифференциале, поскольку тормоз противодействует крутящему моменту, прикладываемому трансмиссией к пробуксовывающему колесу.

TCS можно использовать с мотор-колесами точно так же, как и в обычных автомобилях, с теми же результатами. VCU не требует специальных действий.

Ручная тяга, с другой стороны, может контролироваться без использования тормозной системы ESC в транспортном средстве с приводом от мотора-колеса. VCU использует информацию о скорости вращения колес, передаваемую двигателями в колесах, чтобы определить, когда теряется сцепление с дорогой, и уменьшает требуемый крутящий момент на этом колесе. Это может быть сделано без уменьшения потребности в крутящем моменте на другом колесе. Результат может быть лучше, чем у обычной TCS, из-за быстрого времени отклика системы двигателя в колесе и способности двигателей создавать как положительный, так и отрицательный крутящий момент. Мы можем назвать это электронной системой контроля тяги (eTCS).

eTCS чем-то похожа на системы Antriebsshlupfregelung (ASR), которые являются частью системы контроля тяги в некоторых обычных автомобилях и включают модуляцию крутящего момента двигателя.

Самоблокирующийся дифференциал

Самоблокирующийся дифференциал представляет собой более сложную форму механического дифференциала. В производстве находится ряд различных реализаций, в том числе с элементом электронного управления. Здесь они обсуждаются отдельно как «активные дифференциалы».

В отличие от открытого дифференциала, который всегда равномерно распределяет крутящий момент между двумя колесами на оси, дифференциал повышенного трения распределяет крутящий момент в соответствии с относительными скоростями двух колес, что достигается путем добавления механизма, который сопротивляется относительной скорости различия между двумя выходными валами. Крутящий момент уменьшается на более быстром колесе и увеличивается на более медленном колесе, что предотвращает раскручивание колеса, но не снижает общий крутящий момент. Хотя это преодолевает основные ограничения открытого дифференциала, это также приводит к большему крутящему моменту, передаваемому на внутренние колеса во время прохождения поворотов, что вызывает недостаточную поворачиваемость.

В транспортных средствах, приводимых в движение двигателями в колесах, VCU может требовать неодинакового крутящего момента от двух двигателей в ответ на скорость, сообщаемую двигателями, точно так же, как дифференциал повышенного трения. Однако на практике это не обеспечивает оптимального распределения крутящего момента при отсутствии потери тяги. Система eTCS с векторизацией крутящего момента обеспечит превосходную управляемость и контроль тяги.

В обычном автомобиле с дифференциалом повышенного трения можно обеспечить асимметричный крутящий момент на оси без существенного снижения максимального общего крутящего момента на оси. С другой стороны, в мотор-колесах уменьшение крутящего момента на одном колесе не позволяет увеличить крутящий момент на противоположном колесе сверх его максимального крутящего момента. Это неизбежно означает, что общий крутящий момент на оси, создаваемый двумя мотор-колесами, уменьшается из-за асимметрии крутящего момента.

Заблокированный дифференциал

Заблокированный дифференциал может быть эффективен для внедорожников, у которых тяговое усилие на колесах плохое и очень непостоянное. Заблокированный дифференциал заставляет два колеса на оси вращаться с одинаковой скоростью. Затем крутящий момент естественным образом перемещается туда, где есть тяга.

С моторами в колесах VCU может реализовывать контуры управления скоростью на каждом из ведущих колес для достижения того же эффекта. Как описано здесь, сами двигатели не включают управление скоростью, но связь между двигателями и VCU имеет достаточную пропускную способность, чтобы позволить блоку управления транспортным средством (VCU) запускать контуры управления для регулирования скорости вращения колес.

Активный дифференциал

Активный дифференциал — это современная система, применяемая на некоторых автомобилях с высокими характеристиками, которая улучшает управляемость и управляемость за счет активного управления распределением крутящего момента. Система реагирует на различные датчики вокруг автомобиля, которые отслеживают намерения водителя и реакцию автомобиля, которые интерпретируются электронным блоком управления (ЭБУ). Затем ECU дает команду дифференциалу с электронным управлением, который может распределять крутящий момент в соответствии с требованиями. Помимо контроля тяги, такая система может улучшить управляемость и устойчивость. Механически активный дифференциал реализован как самоблокирующийся дифференциал с электронным управлением. Двумя пакетами сцепления обычно можно управлять с помощью электроники для передачи крутящего момента с одной полуоси на другую, тем самым изменяя поведение основного открытого дифференциала под управлением систем управления динамикой автомобиля в автомобиле. Примером такой системы является электронный модуль векторизации крутящего момента GKN, реализованный в BMW X63.

Дифференциал с электронным управлением — сложный и дорогой компонент. Подобная функциональность может быть достигнута без добавления механических компонентов в транспортном средстве с приводом от электродвигателя. В этом случае VCU выполняет расчеты, аналогичные тем, которые ECU выполнял бы для активного дифференциала, и соответственно предъявляет асимметричные требования к крутящему моменту для двух колесных двигателей. Это иногда называют векторизацией крутящего момента, и его можно использовать для:

• Улучшения устойчивости автомобиля на высоких скоростях.
• Повысить устойчивость автомобиля при наличии таких препятствий, как боковой ветер или колеи на дороге.
• Улучшить маневренность автомобиля на низких скоростях.
• Улучшение ощущения при прохождении поворотов и управляемости.

Управление вектором крутящего момента с помощью двигателей в колесах имеет преимущество перед активным дифференциалом в обычном автомобиле не только с точки зрения стоимости компонентов и массы, но и потому, что система более чувствительна и может лучше реагировать на переходные ситуации. Он также может плавно вводить тормозной момент, не используя тормозную систему, что расширяет возможности системы по поддержанию контроля над автомобилем.

Эквивалентность обычного транспортного средства и полноприводного транспортного средства

В таблице 1 приведены различные дифференциальные и связанные с ними системы, используемые в обычных транспортных средствах с двигателем центрального сгорания или электродвигателем, а также описана реализация на полноприводном транспортном средстве, которое приводит к такому же поведению.

В целом, управление скоростью вращения колес и, следовательно, управление транспортным средством в колесном автомобиле может быть лучше, чем в обычном транспортном средстве, и реализовано с меньшими затратами и сложностью.

Полный привод

В данном обсуждении рассматривается пара ведущих передних колес или пара ведущих задних колес транспортного средства. Все выводы в равной степени относятся к транспортному средству с двигателями на всех четырех колесах.

Например, отправка одинакового крутящего момента на все четыре двигателя в колесах дает точно такое же поведение, как у обычного полноприводного автомобиля с открытыми передним и задним дифференциалами и открытым межосевым дифференциалом. Все четыре колеса могут свободно вращаться независимо друг от друга, и на каждую ступицу колеса действует одинаковый крутящий момент.

Заключение

Колёсные электродвигатели позволяют улучшить управление динамикой автомобиля при меньших затратах и ​​сложности по сравнению с обычными автомобилями, передающими мощность на колёса через дифференциал.

Простейшая реализация управления двигателем в колесах, всегда требующая одинакового крутящего момента от всех двигателей, приведет к поведению точно так же, как в автомобиле с открытым дифференциалом, но без необходимости в механическом дифференциале. или полуоси. На это поведение можно наложить те же системы контроля тяги и/или устойчивости на основе тормозов, которые используются в обычных транспортных средствах, чтобы предотвратить пробуксовку колес во время прохождения поворотов или на поверхностях с низким сцеплением. С другой стороны, улучшенные функции контроля тяги и управления вектором крутящего момента могут быть достигнуты без добавления дополнительных материалов за счет модуляции крутящего момента, требуемого от электродвигателей, в отличие от обычных транспортных средств, которые требуют сложных, тяжелых и дорогих механических систем, таких как активный дифференциал для достижения аналогичного результата.

Ссылки

[1] М. Бланделл и Д. Харти: Подход многотельных систем к динамике транспортных средств, Оксфорд, Великобритания: Butterworth-Heinemann, 2004.
[2] HB Pacejka: Динамика шин и транспортных средств, Оксфорд, Великобритания: Butterworth-Heinemann, 2002.
[3] GKN plc. (2016 г. , 10 марта): «Электронное управление вектором крутящего момента» (онлайн). -vectoring.aspx

Свяжитесь с Габриэлем Дональдсоном, Protean Electric, [email protected]

Системы внутриколесных двигателей будут повышать производительность электромобилей

Новые системы двигателей в колесах модифицируют ступицу каждого колеса электромобиля (EV), добавляя полную трансмиссию, которая передает крутящий момент на соответствующую шину (рис. 1) . В эти системы мотор-колес также включены тормозные компоненты и электроника моторного привода. Дорожные испытания продемонстрируют производительность и долговечность системы двигателя в колесе, что в конечном итоге повлияет на производительность электромобиля.

1. Установка подвесных двигателей создает дополнительное пространство на шасси для пассажиров или груза.

В настоящее время кажется, что мотор-колеса могут обеспечить преимущества в нескольких областях. Обычные автомобили реализуют такие функции, как контроль тяги и устойчивости, замедляя колесо, которое вращается быстрее, чем должно. Но этот подход довольно медленно реагирует и ограничивается применением тормозящей силы. Чтобы разблокировать скользящую шину, было бы предпочтительнее приложить некоторый крутящий момент. С моторами в колесах вы можете это сделать. Вы можете обеспечить точно контролируемый тормозной или автомобильный крутящий момент в миллисекундной шкале и тем самым значительно улучшить контроль тяги и устойчивости, сократить тормозной путь и повысить управляемость и безопасность.

Мотор-колеса также допускают векторизацию крутящего момента — приложение разного крутящего момента к разным колесам, что может заметно улучшить управляемость. В автомобиле с мотор-колесом эта аппаратная возможность практически бесплатна и требует только подходящего программного обеспечения. В результате автомобиль может проходить повороты как по рельсам; тот, который может чувствовать себя как шустрым в городском потоке, так и стабильным на высоких скоростях.

In-Wheel Evolution

На самом деле, основная технология производства колесных двигателей восходит к концу 19 века. века, когда Фердинанд Порше (нынешней компании) в Вене и Джозеф Ледвинка и Фред Ньюман в Чикаго прикрепили электродвигатель к каждому колесу безлошадной повозки, чтобы просто, эффективно и контролируемо обеспечивать мощность (рис. 2) . Их рудиментарная конструкция не отличалась изощренностью нынешних технологий внутриколесных двигателей.

2. Показана реконструированная версия автомобиля Lohner-Porsche Semper Vivus начала 20-го века с двумя электродвигателями в колесах спереди.

Современные разработчики колесных технологий, такие как Protean Electric, утверждают, что они преодолели или близки к преодолению проблем, связанных с использованием этих двигателей: стоимость, дополнительная масса и дорожные удары. Программное обеспечение для управления двигателем также является ключевой задачей проектирования. Он должен принимать решения о том, какой крутящий момент требуется от каждого двигателя в каждый момент времени, исходя из состояния автомобиля и команд водителя.

В нормальных условиях запустить два двигателя вместо одного несложно. Но если в одном двигателе возникает неисправность, контроллер должен предотвратить развитие опасной асимметрии, которая может привести к неконтролируемому уводу транспортного средства в одну сторону.

В ответ на эту проблему безопасности компания Protean Electric внедрила две полностью независимые системы, способные обнаруживать неисправности и выравнивать крутящий момент между двумя или более двигателями. Транспортные средства должны соответствовать стандарту безопасности ISO 26262, который требует доказательства того, что опасный технический сбой будет чрезвычайно маловероятным. Соответствовать этому стандарту чрезвычайно сложно, но компания Protean уверена, что ее двигатели помогут автопроизводителям в соблюдении этих требований.

Двигатели Protean устанавливаются за колесами автомобиля, поэтому их можно использовать как часть системы привода, не требующей коробки передач, дифференциала или приводных валов. Это создает энергоэффективную трансмиссию, которая потенциально снижает затраты, снижает вес и освобождает место на борту автомобиля, которое ранее предназначалось для компонентов трансмиссии. По данным Protean Electric, ее двигатели в колесах могут увеличить экономию топлива более чем на 30%, в зависимости от размера батареи и ездового цикла в гибридном или подключаемом гибридном автомобиле. Он также способен обеспечивать векторизацию крутящего момента, прикладывая индивидуальный крутящий момент на оптимальном уровне к каждому колесу, чтобы повысить безопасность и управляемость автомобиля.

В колесных двигателях необходимо решить две проблемы:

• Уменьшение неподрессоренной массы, поскольку вес двигателя приходится на каждое приводное колесо.
• Защита от дорожных ударов и тепла при торможении из-за близости мотор-колеса к колесам.

Борьба с неподрессоренной массой

Моторы в колесах добавляют неподрессоренную массу, что является врагом управляемости. Каждый раз, когда автомобиль наезжает на кочку, выбоину или лежачего полицейского, весь этот вес должен двигаться в одном направлении, а затем двигаться в противоположном направлении, как только пружина, к которой он прикреплен, достигает предела своего хода.

Неподрессоренная масса — это все, что находится между системой подвески автомобиля и дорогой. В обычном транспортном средстве это тормоза, подшипники, колеса, шарниры равных угловых скоростей (устройства на концах ведущих осей, которые позволяют им передавать мощность под углом) и шины. Сведение неподрессоренных масс к минимуму — это хорошо. Его уменьшение улучшает качество езды для водителя и пассажиров, а подвеске легче удерживать шины в контакте с дорогой.

Чтобы решить проблему неподрессоренных масс, компания Protean обратилась в английскую компанию Lotus Engineering, признанного эксперта в области плавности хода и управляемости, и попросила ее инженеров объективно исследовать влияние неподрессоренных масс на управляемость автомобиля. Lotus добавил массу до 30 кг к каждому из четырех колес Ford Focus и оснастил автомобиль приборами для измерения вибрации и движения.

Его работа была подкреплена компьютерным моделированием, чтобы получить более глубокое понимание эффектов добавления как статической, так и вращающейся массы к колесам. Кроме того, обученные водители выполнили стандартизированные оценки, чтобы предоставить дополнительную информацию о том, как дополнительная масса повлияла на плавность хода и управляемость.

Компания Lotus обнаружила, что воздействие увеличенной неподрессоренной массы, хотя и заметное для подготовленного водителя, на самом деле не так уж значительно. Добавленная масса заставила автомобиль чувствовать, что его подвеска и рулевое управление еще не подверглись обычной настройке, которая является стандартной частью разработки автомобиля.

Инженеры Lotus смогли устранить большую часть эффекта дополнительной неподрессоренной массы, добавив немного больше демпфирования подвески. Более того, они обнаружили, что, когда эта неподрессоренная масса исходила от реальных двигателей, прикрепленных к колесам, способность независимо приводить в действие каждую сторону автомобиля существенно улучшала управляемость автомобиля.

ProteanDrive

Новейшая система внутриколесных двигателей Protean, называемая ProteanDrive, представляет собой полноценную трансмиссию в колесе. Нет ни передач, ни трансмиссии. Вместо этого ротор электродвигателя соединяется непосредственно со ступицей, передавая крутящий момент от двигателя к колесу. Это помогает максимизировать эффективность и компактность (рис. 3) .

3. Protean Electric Pd18 подходит для 18-дюймового. (46 см) обод колеса. Двигатель может генерировать до 75 кВт или чуть более 100 л.с. на каждое приводное колесо.

Pd18, флагманский продукт Protean, предназначен для установки на обод колеса диаметром 18 дюймов (около 46 см). Pd18, который весит 36 кг (79 фунтов), может развивать крутящий момент 1250 ньютон-метров (Нм) или 922 фунта-фута и 75 кВт мощности на руле. Это означает, что два из них могут предложить до 2500 Нм крутящего момента и 150 кВт мощности.

Это может показаться чрезмерно большим крутящим моментом, учитывая, что типичный автомобильный двигатель внутреннего сгорания может развивать лишь несколько сотен ньютон-метров. Но в обычном автомобиле крутящий момент двигателя умножается на любое передаточное число между двигателем и колесами. На первой передаче это может быть число вроде 10; на более высоких передачах множитель будет ниже. Таким образом, пара Pd18 может соответствовать типичному уровню крутящего момента, обеспечиваемому обычным автомобилем.

В основе ProteanDrive лежит синхронный двигатель с постоянными магнитами и набор тесно интегрированной электроники. Электроника посылает точно контролируемый ток в обмотки двигателя, создавая магнитные поля, которые взаимодействуют с постоянными магнитами из редкоземельных металлов, прикрепленными к ротору. Таким образом, каждый двигатель в колесе может обеспечить требуемый крутящий момент всего за миллисекунду.

Электронные схемы в общем корпусе двигателя охлаждаются вместе с двигателем, обмотки которого могут выдерживать до 90 А, поэтому они рассеивают отработанное тепло. Это тепло вместе с теплом от электроники отводится водой, протекающей через канал охлаждающей жидкости в корпусе двигателя. Хладагент находится в хорошем тепловом контакте как с электронными компонентами, так и с обмотками двигателя. Эти обмотки заключены в защитную эпоксидную смолу, которая помогает отводить тепло. Тесная интеграция двигателя и электроники привода позволяет очень маленькому двигателю генерировать большую мощность.

Программное обеспечение, работающее на микропроцессоре, поддерживаемом программируемой пользователем вентильной матрицей, принимает 16 000 решений в секунду о том, какое напряжение следует подавать на обмотки. Они основаны на измерениях датчиков, которые предоставляют информацию об электрическом и тепловом состоянии двигателя, а также о его положении и скорости. Программное обеспечение гарантирует, что ток, протекающий через двигатель, точно соответствует плавной и бесшумной работе.

Поскольку двигателю не требуется трансмиссия, дифференциал или шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) для соединения с колесами, он теряет гораздо меньше энергии на трение. Таким образом, он может использовать меньшую батарею для обеспечения того же диапазона, что приводит к значительной экономии. Это также обещает снизить эксплуатационные расходы, что оценит любой автовладелец, которому приходилось заменять порванный пыльник CV.

Чтобы достичь всего этого, Protean пришлось преодолеть несколько технических проблем. Одним из них была миниатюризация и интеграция инвертора. Большинство инверторов для автомобильных приложений имеют размер большой коробки для обуви. Версия Protean занимает вдвое меньше места, поэтому ее можно аккуратно разместить за электродвигателем. При такой упаковке для каждого двигателя требуется всего два кабеля постоянного тока. Если бы инвертор был установлен в другом месте, потребовалось бы передавать переменный ток по шести кабелям.

Двигатель Protean сконфигурирован с ротором снаружи. При этом зазор между статором и ротором (через который развиваются магнитные силы) имеет максимально доступный радиус, тем самым создавая максимально возможный крутящий момент в пределах обода колеса. Такой подход позволяет двигателю развивать достаточный крутящий момент без необходимости в зубчатой ​​передаче, которая снизила бы эффективность и создала шум.

Воздействие окружающей среды

Колёсная система должна выдерживать различные условия окружающей среды, которым может подвергаться колесо в течение всего срока службы автомобиля, например, удары, вибрация, попадание воды и камней. Когда водитель требует питания от автомобиля, электроника быстро нагревается, а затем остывает; это повторяющееся термоциклирование может привести к преждевременной деградации компонентов.

Компания Protean использовала специальные установки для проверки электроники и выявления слабых мест. Команда инженеров теперь имеет то, что они считают очень надежной конструкцией, которая будет служить в течение всего срока службы автомобиля. Компания определяет срок службы как 300 000 км, 15 лет и 8 000 часов работы — это общие ожидания для этой очень требовательной отрасли.

Какой бы уникальной ни была технология, ее стоимость может быть непомерно высокой. Компания Protean сравнила стоимость типичной электрической трансмиссии с коробкой передач, двигателем, дифференциалом и карданным валом со стоимостью двух колесных двигателей. Хотя два двигателя несколько дороже, чем один центральный двигатель и трансмиссия, внутриколесная система более эффективна, поскольку имеет меньшую массу и не страдает от потерь на трение в трансмиссии. Таким образом, во многих случаях автопроизводитель может поставить автомобиль, который едет быстрее или дальше (или и то, и другое), при этом его стоимость не выше, чем у конкурирующих моделей.

Еще одна проблема, связанная с моторами, установленными в колесах, — это предполагаемый недостаток долговечности. Размещение двигателей в колесах, а не под капотом, означает, что они будут повреждены, когда автомобиль будет двигаться по неровной дороге. Они также будут заброшены водой, песком, гравием и всем другим мусором, по которому мы регулярно проезжаем. Эти условия могут создать проблемы, но испытания Protean показали, что можно разработать продукт, способный выдержать удары.

4. Стратегическое партнерство Protean Electric с LM Industries позволит поставлять двигатели для автономных пассажирских шаттлов этой компании, получивших название Olli.

Компания Protean и американский разработчик транспортных средств с открытым исходным кодом LM Industries заключили партнерское соглашение, чтобы предоставить технологию в колесах для Olli — первый в мире совместно созданный самоуправляемый, электрический и когнитивный шаттл (рис. 4) .

Автономный электрический шаттл Fisker Orbit будет использовать технологию двигателя в колесе для увеличения внутреннего пространства (рис. 5) . В колесе используется технология Protean Electric.

5. В Fisker Orbit, автономном маршрутном автобусе, используются мотор-колеса.

Competition

Словенская компания Elaphe также производит колесные технологии для использования в электромобилях (рис. 6) . Компания Elaphe испытала свой полностью электрический привод на замерзшей реке в Китае при температуре ниже −30 °C (–22 °F), чтобы доказать, что контроль тяги на льду лучше, чем в автомобилях с ДВС

Немецкая компания Ziehl-Abegg создал двигатель для ступицы колеса, который можно было бы использовать в серийных гибридных, аккумуляторных и коммерческих автомобилях на топливных элементах.

Компания Nissan разработала мотор-колеса для BladeGlider — рабочего прототипа своего футуристического концепт-кара.

Can переднеприводная мощность двигателя автомобиля задний привод f…

Can переднеприводная мощность двигателя автомобиля задний привод f…

Задайте вопрос, получите ответ как можно скорее!

☰

×

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ

спросил

Али

на
10 июля 2016 г.

Привет, сэр, у меня есть один вопрос, можно ли преобразовать двигатель toyota corolla в задний привод, двигатель, который находится в toyota corolla, приводит в движение переднее колесо, но можем ли мы взять этот двигатель и преобразовать его в задний привод? и установка этого двигателя в средней компоновке двигателя заключается в том, что возможна замена двигателя каждого переднеприводного автомобиля на задний привод, потому что основная цель двигателя — дать мощность, но это зависит от производителя, чтобы дать ему переднее, заднее или все колеса привод, но могут ли все переднеприводные двигатели, такие как двигатели toyota nissan honda, могут быть преобразованы в заднеприводные, жду ответа, действительно спасибо

Джей Саффорд

Автомобильный механик

16 лет опыта

Все возможно при достаточном уровне техники. Изменения, на которые вы смотрите, потребуют серьезных структурных изменений и определенно не будут легкой задачей. Возможно, вы могли бы проконсультироваться с инженером-технологом, чтобы получить более подробную информацию о том, как это может быть выполнено на самом деле и будет ли это возможно.

Заявления, приведенные выше, предназначены только для информационных целей и должны быть проверены независимо. Пожалуйста, смотрите наш
условия обслуживания
подробнее

Получите мгновенную смету для вашего автомобиля

К вам приедут наши сертифицированные механики ・Гарантия на 12 месяцев и пробег 12 000 миль・Справедливые и прозрачные цены

Узнать цену

Механик со стажем?

Зарабатывайте до
$70/час

Подать заявку

Что спрашивают другие

Сильный шум двигателя, автомобиль слишком новый, чтобы иметь эту проблему

Проблема, с которой вы столкнулись, связана с двигателем и коробкой передач во время цикла холодного запуска и прогрева. Ваш опыт вождения до прогрева двигателя может отличаться от опыта после того, как он прогреется. Есть отзыв производителя, что…

Окно со стороны пассажира не работает.

Невозможность опустить окно вашего Tahoe — это не только неприятная ситуация, но и проблема безопасности. Если вы пытаетесь опустить окно автомобиля с помощью электрической кнопки, и либо ничего не происходит, либо вы…0003

Звуковой сигнал и круиз-контроль не работают.

К сожалению, у меня нет под рукой электрической схемы этого автомобиля. Однако я предполагаю, что часовая пружина каким-то образом была повреждена. Если сигнальная лампа SRS (подушки безопасности) также горит, это еще больше указывает на то, что часовой пружине требуется…

Кондиционер, вызывающий перегрев автомобиля

просто неправильно читает. Если ваш автомобиль перегревается; у вас, несомненно, будет кипение из радиатора или резервуара. Тот факт, что ваш калибр…

Датчик продувочного потока, код

Здравствуйте, это довольно редко случается с проблемой продувочного потока. Поток продувки относится к системе EVAP автомобиля. Эта система собирает топливо, которое испаряется внутри бензобака, чтобы обеспечить почти 100%…

Толщина тормозного диска перед заменой

Стандартная толщина новых передних дисков составляет 28 мм или 1,102 дюйма. Минимальная толщина до или после обработки составляет 25,0 мм или 0,983 дюйма. Это означает, что вы не можете снять более 3 мм или 0,10 дюйма, если…

Коробка передач не переключается на вторую передачу

Возможно, ваша коробка передач находится в аварийном режиме. Если контроллер обнаружил проблему со второй передачей, например, пробуксовку, он может пропустить вторую передачу, чтобы вы могли управлять автомобилем. Сканирование автомобиля на наличие неисправностей. ..

Что может быть причиной того, что ваш автомобиль не включает передачу?

Судя по вашему описанию, проблема может быть в двигателе, трансмиссии или в обоих. Если это связано с коробкой передач, это может быть просто низкий уровень трансмиссионной жидкости или сложная внутренняя неисправность в коробке передач…

В моей машине возникла проблема с датчиком положения дроссельной заслонки, поэтому я заменил весь корпус дроссельной заслонки, и индикатор снова загорелся. Любые идеи?

Существует процедура повторного обучения/калибровки, которая обычно выполняется при замене датчика положения дроссельной заслонки. Если эта процедура не была выполнена, она может иметь значение в вашем случае. Код (P0121), на который вы ссылаетесь, подразумевает не только…

Статьи по Теме

Сравнение трансмиссий — FWD, RWD, AWD

Трансмиссия автомобиля состоит в основном из двигателя и трансмиссии. Остальное — части, которые берут мощность от трансмиссии и передают ее на колеса — это те части, которые действительно…

Что такое передний привод?

Если транспортное средство имеет передний привод, то вся мощность двигателя передается на землю через два передних колеса. Эта схема чрезвычайно популярна в современных транспортных средствах для ряда…

Моделирование поведения клиентов при бронировании

Мотивация Мотивация Моделирование помогает нам, когда мы хотим узнать больше о проблемах реального мира, подобно хрустальному шару, помогающему волшебнику предсказывать будущее. В YourMechanic мы каждый день сталкиваемся с реальными вопросами, такими как: Должны ли мы…

Просмотрите другой контент

Техническое обслуживание

Города

Смета

Услуги

Как настроить транспорт в Unreal Engine

Выберите свою операционную систему:

Windows

macOS

Linux

См. также

На этой странице

Транспортное средство состоит из следующих отдельных активов.

• A Скелетная сетка

• Актив физики

• .

• Актив плавающей кривой, представляющий кривую крутящего момента двигателя.

Они одинаковы независимо от того, создаете ли вы автомобиль или мотоцикл. Этот документ проведет вас через процесс настройки транспортного средства.

1. Включение плагина Chaos Vehicles.

2. Создание и редактирование чертежей колеса хаоса.

3. Создание объекта кривой для крутящего момента двигателя.

4. Импорт сетки транспортных средств.

5. Создание и редактирование физического объекта.

6. Создание Animation Blueprint с помощью узла Wheel Controller.

7. Создание чертежа автомобиля.

8. Настройка входов управления транспортным средством.

9. Настройка игрового режима «Транспорт».

Включение плагина Chaos Vehicles

Перед использованием Chaos Vehicles необходимо включить плагин Chaos.

1. Нажмите Настройки > Плагины , чтобы открыть Меню плагинов .

2. Щелкните категорию Physics и включите ChaosVehiclesPlugin.

Создание и редактирование чертежей колеса хаоса

Чертеж колеса — это место, где настраивается конфигурация комбинации колеса/подвески/тормоза.

В большинстве случаев вам потребуется как минимум два типа колес на транспортное средство. Колесо (или ось), на которое действует руль/двигатель/ручник, и то, на которое нет. Кроме того, это может иметь место при наличии передних или задних колес разного размера, и в этом случае у вас есть полный контроль над настройкой различных радиусов, массы, ширины, эффекта ручного тормоза, подвески и многих других свойств, чтобы дать вашему автомобилю желаемое обращение.

Количество колес на транспортном средстве не ограничено. Несколько транспортных средств могут использовать одни и те же чертежи колес, но эта стратегия действительна только в том случае, если размеры колес и пределы подвески одинаковы.

Создание схемы колеса

1. В обозревателе содержимого щелкните правой кнопкой мыши и выберите Blueprint Class в разделе Create Basic Asset .

2. В Окно выбора родительского класса , в разделе Все классы найдите «колесо» и выберите ChaosVehicleWheel . Щелкните . Выберите , чтобы создать актив.

3. Новый актив будет создан в Content Browser . Дайте ему узнаваемое имя, чтобы вы могли легко найти его позже (например, «BP_ChaosFrontWheel»).

4. ( Необязательный шаг ) Повторите эти шаги еще раз, чтобы получить передний и задний колесный тип. Думайте о каждом как о настройке на ось.

Редактирование чертежа колеса

Дважды щелкните ресурсы в обозревателе содержимого , чтобы открыть их в редакторе чертежей, где есть параметры для редактирования колес.

Для начала необходимо изменить пять свойств для каждого колеса, так как остальные свойства зависят от поведения автомобиля (и должны быть изменены позже) во время испытаний.

Пример значений класса по умолчанию для чертежа Chaos Wheel.

Для примера с багги установите Радиус колеса на 58 для чертежей переднего и заднего колеса.

Создание актива кривой для крутящего момента двигателя

Кривая крутящего момента представляет величину крутящего момента, выдаваемого двигателем при заданных оборотах. Ось X графика представляет число оборотов двигателя (оборотов в минуту) в диапазоне от 0 до максимального числа оборотов двигателя. Ось Y представляет выходной крутящий момент двигателя в Нм (Ньютон-метры). Типичная кривая крутящего момента представляет собой перевернутую U-образную форму с пиком крутящего момента около середины диапазона оборотов и спадом с обеих сторон.

Чтобы создать кривую крутящего момента, выполните следующие действия:

1. В обозревателе содержимого щелкните правой кнопкой мыши и выберите Разное > Кривая . Выберите тип Curve Float и нажмите кнопку Select , чтобы создать актив.

2. Назовите актив TorqueCurve .

3. В Content Browser дважды щелкните TorqueCurve , чтобы открыть его в Curve Editor . Добавьте точки, чтобы создать форму кривой по своему вкусу.

Импорт сетки автомобиля

В этом руководстве используется модель автомобиля Buggy из примера проекта Vehicle Game . В программе запуска Epic Games щелкните вкладку «Обучение» , чтобы найти проект.

Редактор физики транспортных средств

После импорта сетки транспортного средства в проект выполните следующие действия, чтобы просмотреть сетку в редакторе физических активов .

1. В Content Browser , дважды щелкните транспортное средство Skeletal Mesh , чтобы открыть его.

2. Щелкните вкладку Physics , чтобы открыть редактор Physics Asset Editor .

Создание и редактирование физического актива

Создание физического актива

Если у вас есть скелетная сетка, которая не имеет связанного физического актива, вы можете создать физический актив, выполнив следующие действия:

1. В контент браузере щелкните правой кнопкой мыши актив скелетной сетки и выберите Create > Physics Asset > Create and Assign .

2. Щелкните раскрывающийся список Primitive Type и выберите Single Convex Hull . Нажмите Create Asset , чтобы создать новый физический актив.

   Это создаст физический актив с формами столкновения по умолчанию для каждой из костей. Первоначальная настройка коллизии, скорее всего, не будет идеальной, так как будет использоваться один и тот же тип примитива для представления всех костей в физическом ассете.

3. В браузере содержимого щелкните правой кнопкой мыши физический ресурс , чтобы открыть его в редакторе Physics Asset Editor .

4. В редакторе Physics Asset Editor вы можете настроить примитивы столкновения, используемые на каждой кости, чтобы они лучше подходили к сетке транспортного средства.

Редактирование объекта Physics

1. В окне Skeleton Tree щелкните значок шестеренки и выберите Показать примитивы .

2. Выберите все кости колеса в окне дерева скелетов.

3. Перейдите в окно Tools и в разделе Body Creation щелкните раскрывающийся список Primitive Type и выберите Sphere . Нажмите Повторно создать тела .

4. Теперь вы можете видеть примитивы сферы на каждом из колес.

5. Выберите подвеску кости внутри окна Skeleton Tree . Щелкните правой кнопкой мыши и выберите Collision > No Collision , чтобы удалить столкновение с подвеской автомобиля.

Создание Animation Blueprint с помощью узла Wheel Controller

Animation Blueprints используются для управления анимациями Vehicle Skeletal Mesh, характерными для данного автомобиля, такими как вращающиеся шины, подвеска, ручные тормоза и анимации рулевого управления. Чтобы разгрузить большую часть работы по созданию анимаций такого типа, вы можете использовать Узел контроллера колеса для управления анимацией.

Узел контроллера колес

Там, где для получения и управления анимацией автомобиля используется Animation Blueprint, узел Wheel Controller упрощает управление всеми анимациями автомобиля практически без дополнительной настройки.

Узел получает необходимую информацию от колес (например, «Как быстро оно крутится?» или «Влияет ли на него ручной тормоз?» или «Какие настройки подвески для этого колеса?») и переводит результатом запроса является анимация кости, с которой связано колесо.

Создание схемы анимации

1. В контент браузере щелкните правой кнопкой мыши и выберите Animation > Animation Blueprint .

2. В окне Create Animation Blueprint выберите родительский класс VehicleAnimationInstance и выберите из списка транспортное средство Skeleton . Щелкните Create , чтобы создать новый актив Animation Blueprint.

3. В обозревателе содержимого дважды щелкните анимационный чертеж , чтобы открыть его.

4. Щелкните правой кнопкой мыши Anim Graph и найдите, затем выберите Mesh Space Ref Pose .

5. Щелкните правой кнопкой мыши Anim Graph и найдите, затем выберите Wheel Controller for WheeledVehicle . Соедините узел Mesh Space Ref Pose с узлом Wheel Controller .

6. Щелкните правой кнопкой мыши Anim Graph и выполните поиск, затем выберите Component To Local . Соедините узел Wheel Controller с узлом Component To Local . Соедините узел Component To Local с узлом Output Pose .

7. ( Дополнительный шаг ) Если у вас есть дополнительные стойки или другие потребности в подвеске (например, образец багги из Vehicle Game ), вам потребуются дополнительные узлы в Animation Graph для обработки соединений, влияющих на эти полигоны. Например, в багги дополнительные шарниры используются для управления соединениями осей с колесами. Они управляются узлами Look At , которые при задании колесных шарниров будут управляться узлом Wheel Controller . Узлы Look At гарантируют, что подвеска останется прикрепленной к колесам, как показано в следующем примере.

Багги использует следующую композицию узла Look At:

Создание чертежа автомобиля

В этом разделе вы создадите чертеж транспортного средства, в котором будут использоваться все активы, созданные в предыдущих разделах.

1. В Content Browser щелкните правой кнопкой мыши и выберите Blueprint Class из категории Create Basic Asset .

2. В окне Pick Parent Class разверните раздел All Classes , найдите и выберите WheeledVehiclePawn . Нажмите Выберите для создания нового актива Blueprint.

3. В Content Browser дважды щелкните Vehicle Blueprint , чтобы открыть его.

4. В окне Components щелкните компонент Mesh Skeletal Mesh Component. Перейдите на панель Details и в разделе Mesh щелкните раскрывающийся список Skeletal Mesh . Выберите актив Skeletal Mesh вашего автомобиля.

5. На панели Details прокрутите до раздела Animation и щелкните раскрывающийся список Anim Class . Выберите Animation Blueprint вашего автомобиля.

6. На панели Details перейдите к разделу Physics и установите флажок Simulate Physics .

7. В окне Components нажмите Добавьте компонент , найдите и выберите Пружинный рычаг .

8. Выбрав компонент Пружинный рычаг , нажмите Добавить компонент и выполните поиск, затем выберите Камера .

9. В Viewport выберите Camera и расположите ее по своему вкусу.

10. Выберите компонент Camera и перейдите к Details 9Панель 0102. Прокрутите до раздела Настройки камеры и убедитесь, что Использовать поворот управления пешкой отключен.

    Это гарантирует, что камера будет привязана к своему направлению обзора, а не к направлению обзора контроллера игрока.

11. Выберите компонент «Движение транспортного средства» в окне « Компоненты «.

12. Перейдите на панель Details и перейдите к Vehicle Setup 9раздел 0102. Разверните стрелку рядом с Wheel Setups и установите следующие параметры для каждого колеса:

    Порядок, который вы назначаете колесам, не имеет отношения к тому, переднее это колесо или заднее, только Bone Name и Wheel Class имеют какое-либо значение. В организационных целях мы рекомендуем сохранять колеса в одном и том же порядке для каждой новой машины (например: FL, FR, BL, BR). Сохранение стандарта помогает при доступе к данным колеса по индексу колеса (индекс в массиве Wheel Setup).

    Если транспортному средству требуется более 4 колес, щелкните значок + рядом со свойством Настройки колес , чтобы добавить больше колес или, наоборот, удалить колеса по мере необходимости.

1. В окне Components выберите компонент Movement и перейдите на панель Details . Прокрутите вниз до раздела Механическая настройка и разверните категорию Настройка двигателя . Расширение кривой крутящего момента и добавьте актив кривой крутящего момента в раскрывающийся список Внешняя кривая .

Настройка входов управления транспортным средством

1. Щелкните Настройки > Настройки проекта , чтобы открыть окно Настройки проекта .

2. Перейдите в категорию Input и настройте управляющие входы для рулевого управления, газа, тормоза и ручного тормоза. На изображении ниже показаны входные данные для багги в игре с транспортными средствами.

3. В Content Browser дважды щелкните Vehicle Blueprint , чтобы открыть его.

4. Щелкните правой кнопкой мыши на графике событий и выполните поиск, затем выберите Throttle , чтобы добавить событие ввода Throttle.

5. Соедините узел InputAxis Throttle с узлом Set Throttle Input . Подключите Axis Value контакт от InputAxis Throttle к контакту Throttle узла Set Throttle Input .

6. Выполните шаги, описанные выше, и добавьте узлы для Set Brake Input и Set Steering Input и соедините их с соответствующими входными событиями.

7. Выполните шаги, описанные выше, и добавьте узлы для Set Pitch Input , Set Roll Input и Set Yaw Input и соедините их с соответствующими входными событиями.

8. Выполните шаги, описанные выше, и добавьте узлы для Set Change Up Input и Set Change Down Input и соедините их с соответствующими входными событиями.

9. Выполните шаги, описанные выше, дважды добавьте узел для Set Handbrake Input и соедините каждый узел с контактами Pressed и Released узла InputAction Handbrake . Включить новый ручной тормоз на узле Set Handbrake Input , подключенном к контакту Pressed .

Настройка игрового режима автомобиля

1. В обозревателе содержимого щелкните правой кнопкой мыши и выберите Blueprint Class из категории Create Basic Asset .

2. В окне Pick Parent Class выберите Game Mode Base , чтобы создать схему игрового режима.

3. В Content Browser дважды щелкните новый Game Mode Blueprint , чтобы открыть его.

4. Перейдите на панель Details и перейдите к разделу Classes .

Двигатель EmDrive проверят в космосе / Хабр

Спутник компании Cannae из шести юнитов CubeSat. Рендер: Cannae Inc.

Эксперты и энтузиасты с 2003 года спорят о возможности существования гипотетического «волшебного» электромагнитного двигателя EmDrive. Принцип его работы очень простой: магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, а факт наличия стоячей волны электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги. Так создаётся тяга в замкнутом контуре, то есть в системе, полностью изолированной от внешней среды, без выхлопа.

С одной стороны, этот двигатель вроде бы нарушает закон сохранения импульса, на что указывают многие физики. С другой стороны, британский изобретатель Роджер Шойер (Roger Shawyer) свято верит в работоспособность своего EmDrive — и у него много сторонников (см. несколько сотен страниц обсуждений на форуме NASASpaceFlight). Проведённые испытания на Земле (результаты 22 испытаний) как будто подтверждают работоспособность EmDrive.

Пришло время положить конец спорам.

Окончательную точку в спорах намерен поставить Гвидо Петта (Guido Fetta) — единомышленник Шойера и конструктор ещё одного гипотетического двигателя Cannae Drive, который работает на том же принципе: генерация микроволн и создание тяги в замкнутом контуре без выхлопа.

17 августа 2016 года Гвидо Петта объявил, что намерен запустить экспериментальный образец Cannae Drive на орбиту — и проверить его в действии. Гвидо Петта является исполнительным директором компании Cannae Inc. Сейчас компания Cannae Inc. лицензировала технологию электромагнитного двигателя фирме Theseus Space Inc., которая выведет на низкую околоземную орбиту спутник CubeSat.

Среди основателей компании Theseus Space — сама Cannae Inc., а также малоизвестные фирмы LAI International, AZ и SpaceQuest.

Дата запуска пока не объявлена. Возможно, энтузиастам удастся собрать деньги и построить экспериментальный аппарат в 2017 году.

Единственная задача этого спутника — испытания двигателя Cannae Drive в течение шести месяцев. Спутник попробует передвинуться с помощью электромагнитной тяги Cannae Drive.

Разработчики Cannae Drive заявляют, что их двигатель способен генерировать тягу до нескольких ньютонов и «более высоких уровней», что лучше всего подходит для использования в маленьких спутниках. Двигателю не требуется топлива, у него нет выхлопа.

Объём двигателя на спутнике CubeSat — не более 1,5 юнитов, то есть 10×10×15 см. Источник питания — менее 10 Вт. Сам спутник будет состоять из шести юнитов.

Спутник компании Cannae. Рендер: Cannae Inc.

Сразу после успешной демонстрации на орбите компания Theseus Space намерена предложить новый двигатель сторонним производителям для использования на других спутниках.

По расчётам Cannae, более массивная версия электромагнитного двигателя весом 3500 кг способна доставить груз массой 2000 кг на расстояние 0,1 светового года за 15 лет. Общая масса такого аппарата вместе с системами охлаждения и другими деталями составит 10 тонн.

Испытания электромагнитного двигателя Cannae с гелиевым охлаждением. Фото: Cannae

Если работоспособность двигателя подтвердится в результате надёжного повторяемого научного эксперимента, то учёным придётся найти объяснение этому феномену. Сам Роджер Шойер предполагает, что принцип работы двигателя основан на специальной теории относительности. Двигатель преобразовывает электричество в микроволновое излучение, которое испускается внутри закрытой конической полости, что приводит к тому, что микроволновые частицы прилагают к большей, плоской части поверхности полости, большее усилие, чем в более узком конце конуса, и тем самым создают тягу.

Шойер уверен, что такая система не противоречит закону сохранения импульса.

Гвидо Петта предлагает похожее объяснение в описании патента США № 20140013724, упоминая силу Лоренца — силу, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу.

Исследователи НАСА, которые испытывают EmDrive, предполагают, что тяга создаётся благодаря «квантовому вакууму виртуальной плазмы» частиц, которые появляются и исчезают в замкнутом контуре пространства-времени. То есть система на самом деле не изолированная, поэтому она не нарушает закон сохранения импульса благодаря эффектам квантовой физики.

EmDrive

Разработка EmDrive в целом игнорируется научным сообществом, хотя некоторые эксперименты всё-таки проводятся. Например, в 2012 году группа китайских физиков опубликовала результаты измерений тяги электромагнитного двигателя, которая составила 70-720 мН при мощности микроволнового излучателя 80-2500 Вт, при ошибке измерений менее 12%. Это слегка превышает тягу ионного двигателя.

Энтузиасты уверены: если EmDrive работает, то в перспективе станет возможным создание не только эффективных космических двигателей, но и летающих автомобилей, а также кораблей, самолётов — любого транспорта на электромагнитной тяге.

Компания Cannae — не единственная, кто хочет проверить работу электромагнитного двигателя в космосе. Немецкий инженер Пол Коцыла (Paul Kocyla) сконструировал маленький карманный EmDrive, а сейчас собирает деньги в рамках краудфандинговой кампании. Чтобы запустить прототип в космос на мини-спутнике PocketQube, требуется 24 200 евро. За три месяца удалось собрать 585 евро.

Прототип EmDrive немецкого инженера Пола Коцылы

Недавно научные работы Шойера были опубликованы в открытом доступе. «По всему миру люди измеряли тягу. Одни строили двигатели у себя в гаражах, другие — в крупных организациях. Все они выдают тягу, тут нет великой тайны. Кто-то думает, что здесь некая чёрная магия, но это не так. Любой нормальный физик должен понять, как оно работает. Если кто не понимает, ему пора менять работу», — категорично заявил британский инженер.

Ученые создали работоспособный «невозможный» двигатель

?

Ученые создали работоспособный «невозможный» двигатель

p_i_f

August 3rd, 2015

Немецкие физики из Дрезденского технологического университета подтвердили, что «невозможный» электромагнитный двигатель (EmDrive) действительно способен создавать тягу. Эта тяга в несколько тысяч раз больше, чем у гипотетической фотонной ракеты.

Космический аппарат с электромагнитным двигателем мог бы добраться до Марса за 70 дней, до Плутона — за 18 месяцев, а путешествие к Альфе Центавра заняло бы 100 лет — в отличие от десятков тысяч лет при использовании существующих технологий.

Электромагнитный двигатель был изобретен около 15 лет назад британским инженером Роджером Шойером и до недавнего времени не вызывал у специалистов ничего, кроме шуток. Однако в прошлом году за дело взялись эксперты NASA, к которым позже присоединились и другие ученые.

Двигатель Шойера создает тягу благодаря отражению электромагнитного излучения от стенок замкнутой камеры. При этом ему не требуется никакого ракетного топлива — достаточно солнечного излучения. При этом, на первый взгляд, он нарушает один из основополагающих законов физики — закон сохранения импульса, поскольку не создает никакого реактивного выброса.

Однако в прошлом году ученые NASA сообщили, что по результатам их испытаний двигатель действительно создает тягу.

В этом году к таким же выводам пришла команда немецких физиков из Дрезденского технологического университета под руководством профессора Мартина Таджмара.

По словам профессора, лабораторные тесты подтвердили наличие тяги, при этом он добавил, что если выводы подтвердятся, двигатель Шойера может произвести революцию в освоении космоса.

Результаты немецких физиков были представлены на конференции по двигателям и энергетике, прошедшей в Американском институте аэронавтики и астронавтики на этой неделе.

Между тем сам изобретатель заявил, что через несколько месяцев готов опубликовать новые результаты, подтверждающие работоспособность его двигателя, в серьезном научном журнале.

В мае этого года румынский инженер собрал собственный аналог электромагнитного двигателя и провел эксперимент, который также подтвердил наличие тяги.

Tags: Техно

• Как работают атомные часы

  Исидор Раби, профессор физики из Колумбийского университета, предложил невиданный доселе проект: часы, работающие по принципу атомного пучка…

• Телепортация, нейросети, искусственный интеллект

  Что может быть производительней современных компьютеров, которыми мы пользуемся ежедневно? Только их квантовые аналоги. Это более совершенные…

• Технология древнего Египта

  Мастер уверяет, что смог понять по какой технологии древние египтяне резали огромные плиты камня для пирамид. Он показывает, как мягкая медь при…

• Мечта советского подростка: кассетные магнитофоны 70-80-х

  …

• Сами зашнуруются!

  Компания Nike уже давно выпускает кроссовки, которые сами «шнуруются» и затягиваются на ноге. Первая из подобная разработка для игры в…

• Как не остаться без мобильного интернета на даче.

  Пока зима была еще относительно теплой решил максимальное количество времени провести на даче, за городом. Касалось бы каких-то 32 километра от…

• 9 знаковых изобретений, которые потрясли мир в 2019 году

  Какими находками ушедшего года порадовали ученые и изобретатели? Вот 9 занимательных изобретений, которые увидели мир в 2019-м. 1.…

• Samsung представили первый 8К безрамочный телевизор в мире

  За сутки до открытия выставки CES 2020, корейский электронный гигант Samsung, на специальном мероприятии в Лас-Вегасе, представили безрамочный…

• Японцы исследователи обучили робота ремонтировать и улучшать самого себя

  Когда роботы и другие робототехнические устройства станут самой обыденной и повседневной вещью, их возможности к самостоятельному ремонту и…

В мечтах о космосе — ЖЖ

?

ubpskh
Источник : https://arstechnica. com/science/2021/04/nasa-selects-spacex-as-its-sole-provider-for-a-lunar-lander/

Год назад НАСА заключило контракты на создание предварительных проектов лунных кораблей для программы Артемида с компаниями SpaceX (на сумму 135 млн. долл), Dynetics (253 млн. долл), и с консорциумом тяжеловесов в составе Blue Origin (главный подрядчик), Локхид Мартин и Нортроп Груманн (579 млн долл.).

Проект Dynetics:

Проект Blue Origin:

Предполагалось, что весной 2021 года будет сделан выбор из этих трех вариантов и в работе останутся два из них. Осенью 2020 года НАСА запросило финансирование этого проекта на 2021 год в размере 3,3 миллиарда долларов. Конгресс, выразив решительную поддержку планам НАСА и администрации Трампа, выделил 850 миллионов долларов (чуть менее 26% от запршенной суммы)

И вот теперь, за несколько дней до утверждения нового директора НАСА, агентство приняло решение. Проект СпейсИкс оказался лучшим как с технической стороны, так и с точки зрения прогресса в разработке. Что еще важнее, это проект оказался единственным, который НАСА могло себе позволить при текущем уровне финансирования (и даже в этом случае пришлось вести переговоры со СпейсИКС по извменению графика платежей).

Сумма контракта составляет 2.89 миллиарда долларов, он оплачивает частично расходы на создание корабля, на котором американские астронавты будут иметь возможность летать от окололунной станции на поверхность Луны и обратно, а также два полёта: тестовый без экипажа и первую в этом веке пилотируемую экспедицию на Луну.

С большой вероятностью, это решение будут встречено в штыки в Конгрессе, так как затрагивает интересы традиционных военно-космических подрядчиков и связанных с ними политиков. К которым, кстати, традиционно относят и кандидата на должность нового администратора НАСА — бывшего сентатора Билла Нельсона. Процесс его утверждения обещает быть очень интересным.

smirnov_vasilii

Бессмертие не проблема! По крайней мере для миллиардов людей, верящих в бессмертие души или ее переселение. Добавьте сюда философов от солипсистов до убежденных «материалистов» — количество беспроблемных увеличится, хотя и не намного. Проблема возникнет, если остро встанет вопрос о сохранении человечества при неизбежном разогреве, а затем и затухании Солнца. Хотя до этого может и не дойти ввиду стремительного движения в сторону самоуничтожения современного человека в термоядерной войне, развязанной амбициозными элитами конфликтующих государств. Так что проблема бессмертия индивидуального человека крайне не актуальна. Хотя чрезвычайно интересна с позиции физиосоциологии.

( Читать дальше…Свернуть )

Дальний космос может освоить только бессмертный человек. Или способный к долголетию, необходимому для того, что бы добраться до подходящей для жизни планете и закрепиться на ней. Или искусственно созданная раса, представители которой будет адаптирована к трансгалактическим перелетам и формированию культурной среды на других планетах.

alexey47

Вячеслав Докучаев — старший научный сотрудник, доктор ф–м.наук на вопрос корреспондента радиостанции «Говорит Москва»,
ответил:
— «Для науки экспедиции людей на другие планеты не несут никакого смысла. Всё то же самое могут сделать современные роботы. «
«Ну, слетают они туда, и что? Научной цели полёта человека на Марс абсолютно нет. На Луну – тем более. Там делать нечего с научной точки зрения»

И тут же.
Докучаев отметил, что с большой долей вероятности живые существа на нашей планете произошли за счёт инопланетного вмешательства.

источник

• Местонахождение:Севастополь

alexey47
Wenn Planeten passieren zwischen der Erde und dem Mond
на расстоянии около 200 000 км

( Кстати,Свернуть )

• Местонахождение:Севастополь

universe_viewer
Первый этап миссии, который предусматривает беспилотный полет установленного на ракету SLS корабля Orion вокруг Луны и его возвращение на Землю, теперь намечен на 2021 год, а второй — облет естественного спутника Земли с экипажем на борту — на 2023 год

Источник — https://tass. ru/kosmos/9515363

Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) представило в понедельник обновленный план своей лунной программы Artemis, первый этап которой (Artemis 1) теперь намечен на 2021 год, а второй (Artemis 2) — на 2023 год. Об этом сообщил на телефонном брифинге для журналистов глава ведомства Джеймс Брайденстайн.

Сама высадка на Луну, которая считается третьим этапом миссии (Artemis 3), должна произойти, как и планировалось ранее, в 2024 году. «Все элементы, которые нам нужны для успешной высадки на Луну в 2024 году, находятся в процессе реализации, и мы быстро движемся к достижению этой цели», — подчеркнул Брайденстайн.

Artemis 1 предусматривает беспилотный полет установленного на ракету SLS (Space Launch System) корабля Orion вокруг Луны и его возвращение на Землю. Второй этап (Artemis 2) — облет естественного спутника Земли с экипажем на борту.

Изначально первый этап программы был намечен на конец 2020 года, а второй — на 2022 год, однако помощник заместителя директора NASA Том Уитмайер в середине мая информировал, что начало реализации Artemis 1 будет перенесено на конец 2021 года в связи с задержками при создании ракеты-носителя SLS из-за распространения коронавируса.

universe_viewer
Среди уже известных экзопланет больше всего субнептунов — как правило, они в два с половиной раза крупнее Земли, расположены очень близко к родительским звездам и подвержены их жесткому излучению. Тем не менее у них сохранились остатки первичной атмосферы — в том числе из паров воды. Недавно ученые предположили, что на поверхности таких планет формируются океаны — а значит, нельзя исключать появления жизни.

Источник — https://ria.ru/20200816/1575824866.html
Автор — Татьяна Пичугина

Парадокс с атмосферой

Примерно четыре тысячи экзотических планет открыто сейчас в далеких системах, совсем не похожих на Солнечную. У нас есть каменистые Меркурий, Венера, Земля и Марс, газовые Юпитер и Сатурн, ледяные гиганты Уран и Нептун, а также пояс астероидов. Большинство экзопланет — переходные типы между каменистыми и гигантами, которых нет в нашей системе.

«Данные наблюдений показывают: экзопланеты, чей радиус равен от одного до четырех земных, очень многочисленны, а в Солнечной системе между этими крайними значениями — провал», — говорит Валерий Шематович, заведующий отделом исследований Солнечной системы Института астрономии РАН.

Еще одна странность — экзопланеты очень близки к своим звездам: периоды их обращения не превышают ста дней, а чаще ограничиваются десятками. Для сравнения: у Меркурия — 88 суток.

У многих звезд — компактные планетные системы, где объекты расположены на сходных орбитах. Все они испытывают сильное воздействие звездных ветров и были бы буквально стерильными, если бы не атмосферы. Как они там сохранились — эту загадку пытаются разгадать многочисленные исследовательские группы.

«Согласно теории формирования систем, все начинается с протопланетного облака из легких газов — молекулярного водорода и гелия, пылевой фракции и большого количества водяного льда. Близко к звезде большое силикатное ядро планеты образоваться просто не успевает — лед быстро испаряется. Но за так называемой линией снега, где излучение молодой звезды не такое сильное, формируются более массивные ядра. Они притягивают окружающий газ, накапливают первичную атмосферу и становятся газовыми гигантами», — объясняет ученый.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Звёзды солнечного типа могут иметь до шести обитаемых миров, но этому мешают планеты-гиганты вроде Юпитера. Таков новый вывод астрономов, и он подсказывает, где искать внеземную жизнь. Подробности изложены в научной статье, опубликованной в издании Astronomical Journal.

Источник — https://www.vesti.ru/nauka/article/2436207
Автор — Анатолий Глянцев

Для жизни, какой мы её знаем, нужна жидкая вода. Это значит, что на планете должна быть подходящая температура, чтобы влага не замерзала и не превращалась в пар. А температура зависит прежде всего от расстояния до звезды. Зона вокруг светила, в которой могут существовать миры с океанами жидкой воды, называется зоной обитаемости.

В Солнечной системе жидкой водой на поверхности может похвастаться только Земля. Однако, например, у звезды TRAPPIST-1 в зоне обитаемости находятся целых три планеты (хотя дотошные исследования и заставляют учёных умерить оптимизм по поводу их климата).

«Это заставило меня задуматься о максимальном количестве обитаемых планет, которое может быть у звезды, и о том, почему у нашей звезды есть только одна, – рассказывает первый автор новой статьи Стивен Кейн (Stephen Kane) из Калифорнийского университета в Риверсайде. – Это не казалось справедливым!»

Сколько планет земного типа может уместиться в зоне обитаемости, и как это зависит от характеристик светила? Чтобы ответить на этот вопрос, учёные провели компьютерное моделирование. Они учитывали массу и светимость разных звёзд и гравитационное влияние планет друг на друга.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Сегодня, 30 июля 2020 года, стартовала миссия Mars-2020, главная цель которой – поиск следов жизни на Красной планете. Также исследователи рассчитывают провести лётные испытания первого марсианского вертолёта и собрать образцы грунта для последующей доставки их на Землю.

Источник — https://www.vesti.ru/nauka/article/2434925
Автор — Анатолий Глянцев

Основной аппарат миссии – ровер Perseverance («Настойчивость»). Именно он несёт на борту все приборы для изучения планеты. Вместе с ним в космос отправился вертолёт Ingenuity («Изобретательность»). Это первый аппарат тяжелее воздуха, которому предстоят полёты в атмосфере другой планеты.

Планируется, что посадочный модуль с ровером и вертолётом в феврале 2021 года примарсится в кратере Езеро. Исследования с орбиты показали, что миллиарды лет назад там было озеро и дельта реки. Учёные полагают, что в геологических отложениях этих мест могли сохраниться следы живых организмов, и задача миссии – их найти.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Ракета-носитель CZ-5 («Чанчжэн-5») с первым китайским аппаратом для изучения Марса «Тяньвэнь-1» стартовала в четверг с космодрома Вэньчан приблизительно в 12:40 по местному времени (07:40 мск). Спустя примерно 36 минут после старта ракета вышла на заданную орбиту. Для запуска миссии использовалась модификация CZ-5 Y4 со стартовой массой около 870 тонн. Общая масса «Тяньвэнь-1» – 5 тонн, из которых 1,3 тонны приходится на спускаемый модуль, в то время как вес орбитальной станции составит 3,7 тонны.

Источники — https://nplus1.ru/material/2020/07/21/tianwen-1-explained (автор — Александр Хохлов) ,
https://tass.ru/kosmos/9032499

«Тяньвэнь-1» — не просто исторически важная миссия для китайской космонавтики, на ней будет также отработан ряд технологий, которые прежде марсианские миссии не использовали. «Тяньвэнь-1» — это часть масштабного проекта по исследованию Солнечной системы, объявленного властями Китая еще в 2017 году. Для межпланетных миссий к Луне, Марсу, Юпитеру и астероидам, а также для запуска на орбиту модулей околоземной орбитальной станции был построен четвертый, самый южный китайский космодром — Вэньчан, который расположен в восточной части острова Хайнань.

Календарь «Тяньвэня-1»

23 июля — старт на ракете «Чанчжэн-5» с космодрома Вэнчан, Хайнань.
5 октября 2020 года — первая коррекция траектории полета.
11 февраля 2021 года — торможение и выход на орбиту искусственного спутника Марса.
23 апреля 2021 — отделение посадочного модуля от орбитального аппарата, его посадка на планету через 5 часов, спуск марсохода на поверхность.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Ученые предлагают новую классификацию внеземных цивилизаций — по степени их интеграции с природой. Общество, достигнув высокого уровня развития, экономит энергию и бережет окружающую среду, а не наоборот. Захотят ли в таком случае братья по разуму, чтобы их заметили?

Источник — https://ria. ru/20200710/1574134495.html
Автор — Татьяна Пичугина

© capnhack

Отказ от энергетической иглы

В 1964 году советский астрофизик Николай Кардашев предложил разделить все цивилизации на три класса в зависимости от того, сколько энергии им требуется: вся энергия планеты, звезды или галактики.

Фримен Дайсон предложил идею искусственной конструкции вокруг звезды, преобразующей ее энергию. Построить такую под силу только технологически очень развитой цивилизации. Сфера Дайсона поглощает излучение, нагревается и сама излучает в инфракрасном диапазоне. Поэтому ее можно обнаружить в Галактике.

Хотя почти шестьдесят лет поисков инопланетян в рамках проекта SETI (Search-for-Extra-Terrestrial-Intelligence) ничего не дали, ученые не опускают руки. За последнюю четверть века астрономы открыли порядка четырех тысяч планет в других звездных системах. Расчеты показывают, что некоторые из них расположены в зоне обитаемости своих звезд — там, где есть условия для развития жизни.

Но что, если прогресс зависит не от количества затрачиваемой энергии? На это намекает и история человечества. Исчерпаемость запасов ископаемого топлива заставила задуматься над энергосбережением, поисками альтернативных источников. На наших глазах произошла настоящая «зеленая революция». Теперь мы изобретаем технологии, которые бы не вредили природе, думаем, как залечить раны, нанесенные предыдущими поколениями.
( Читать дальше…Свернуть )

alexey47
NASA Teases ‘Psyche,’ A Robot To Explore An Asteroid Worth More Than Our Global Economy

NASA скоро приступит к строительству космического корабля «Psyche» (16) Психея для исследования астероида под названием «(16) Психея»

Астероид расположен в поясе астероидов между Марсом и Юпитером и очень богат металлами: железом, никелем, золотом. Диаметр астероида 226 километров. Предположительно, что это остаток ядра планеты.

Если бы весь металл этого астероида сконвертировать в деньги, то получилось бы по некоторым оценкам 10 000 000 000 000 000 000 долларов (10 квинтиллионов). Что дороже всей совокупной экономики Земли.

Старт экспедиции намечен на Август 2022 года с помощью SpaceX Falcon Heavy. Прибытие на орбиту астероида — в январе 2026.

Понятно, что это чисто научная экспедиция, но магия больших золотых сокровищ — как–то подсознательно действует. Пожелаем NASA удачи в их исследованиях

• Местонахождение:Севастополь

universe_viewer
Гравитационный маневр у Венеры поможет значительно сэкономить топливо при полете на Марс, а также сократить длительность миссий, сообщают исследователи в докладе, подготовленном для Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032. Кроме того, это позволит упростить изучение Венеры, позволив космонавтам контролировать отправленные к ней космические аппараты в режиме реального времени.

Источник — https://nplus1.ru/news/2020/07/08/fly-by-venus-to-get-to-mars
Автор — Кристина Уласович

Гравитационные маневры часто используются для разгона автоматических межпланетных станций, отправляемых к отдаленным объектам Солнечной системы. Без них многие современные миссии просто неосуществимы, так как гравитационные потери при полете в космос просто огромны. Чтобы с низкой околоземной орбиты (для ее достижения надо развить скорость 8 километров в секунду) добраться до Марса по гомановской траектории, надо разогнаться до 3,5 километра в секунду, а чтобы долететь до Юпитера — уже 6 километров в секунду. При этом по формуле Циолковского, каждые 3 километра в секунду дополнительного разгона втрое увеличивают стартовую массу космической системы.

С учетом того, что для космических полетов сегодня, как и шесть десятилетий назад, используются химические двигатели (что накладывает ограничения на количество энергии, которое можно из них извлечь), в конечном итоге полезная нагрузка при дальних полетах составляет лишь несколько процентов от выведенной на орбиту массы, а та, в свою очередь, лишь несколько процентов стартовой массы ракеты.

Именно поэтому инженеры для экономии топлива используют гравитацию других массивных небесных тел. Например, аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» использовали гравитационные маневры у Юпитера и Сатурна, а «Розетта» выполнила четыре маневра у Земли и Марса. Теперь же ученые предлагают использовать для полета на Красную планету гравитацию Венеры.
( Читать дальше…Свернуть )

alexey47
Из карликовой галактики в созвездии Водолея внезапно пропала гигантская звезда

Астрономы впервые стали свидетелями неожиданного исчезновения крупной звезды в одной из соседних карликовых галактик, расположенной в созвездии Водолея.

Как передаёт 30 июня ТАСС,  авторы статьи, опубликованной в научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, предполагают, что звезда стала чёрной дырой, «пропустив» превращение в сверхновую.

«Столь крупные звезды обычно становятся источником ярких вспышек сверхновых в конце своего существования. Поэтому исчезновение этого светила стало для нас сюрпризом. Если оно действительно напрямую превратилось в чёрную дыру, то мы стали первыми свидетелями того, как жизнь гигантской звезды закончилась таким образом», — отмечает астрофизик из Тринити-колледжа в Дублине (Ирландия) Эндрю Аллан.

Учитывая расстояние до галактики PHL 293B в 75 млн. световых лет, исчезла звезда за 10 млн. лет до исчезновения динозавров.
Совпадение? )

• Местонахождение:Севастополь

universe_viewer
Астрономы выяснили причину, по которой огромная звезда Бетельгейзе недавно испытала беспрецедентное падение блеска. Дело в громадных пятнах, покрывших поверхность светила. Достижение описано в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal Letters.

Источник — https://www.vesti.ru/doc.html?id=3277157

Напомним, что Бетельгейзе — видимая невооружённым глазом звезда в созвездии Ориона. Её масса превосходит солнечную в 13-17 раз. У таких массивных светил жизнь короткая, и, по прогнозам учёных, Бетельгейзе осталось не более десяти тысячелетий. Для сравнения: нашему Солнцу около пяти миллиардов лет.

Сейчас светило находится в стадии красного сверхгиганта. На этом предсмертном этапе жизни звезда неимоверно раздувается. Радиус Бетельгейзе превышает солнечный примерно в тысячу раз. Если бы она располагалась на месте Солнца, границы этой звезды простирались бы почти до орбиты Юпитера (!).

При этом красные сверхгиганты часто меняют яркость. Они пульсируют, сжимаясь и расширяясь, выбрасывают облака пыли, вспыхивают и покрываются пятнами. Всё это влияет на блеск звезды.

И всё же падение яркости с октября 2019 года по апрель 2020 года, на пике которого светило потускнело на 40% (!), застало учёных врасплох. Такого они ещё не наблюдали.

Что это было? Выброшенное звездой облако пыли, затмившее её? Или Бетельгейзе сжалась? А быть может, по каким-то причинам временно остыла её поверхность?
( Читать дальше. ..Свернуть )

universe_viewer
Источники — https://in-space.ru/v-sisteme-blizhajshej-k-nam-molodoj-zvezdy-otkryta-planeta/ ,
https://in-space.ru/astronomy-nashli-dve-planety-v-11-svetovyh-godah-ot-zemli/ ,
http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5Btt_news%5D=9615&cHash=88eee01bdda843d69a6b11316736644e

AU Microscopii: В системе близкой к нам молодой звезды открыта планета

Используя данные космических и наземных телескопов, астрономы обнаружили в системе молодой звезды AU Microscopii экзопланету, сопоставимую по размеру с Нептуном. Она располагается на расстоянии всего 31,9 светового года от нас и станет уникальной природной лабораторий по изучению процессов образования планет и их атмосфер, а также взаимодействия молодых миров с газопылевым диском, в котором они формировались. Исследование, описывающее захватывающее открытие, представлено в журнале Nature.

Звезда AU Microscopii является красным карликом, масса которого вдвое меньше солнечной. Ее возраст оценивается всего в 20-30 миллионов лет, что делает AU Microscopii «младенцем» по сравнению с нашим Солнцем, которое как минимум в 150 раз старше.

Первые намеки на существование планеты в системе AU Microscopii были найдены в данных космического телескопа NASA «Transiting Exoplanet Survey Satellite» (TESS), который зафиксировал два транзита по диску звезды. Последующий анализ наблюдений за красным карликом с космической обсерваторией NASA «Spitzer» и несколькими наземными телескопами подтвердил существование внесолнечного мира, получившего обозначение AU Mic b, а также помог уточнить его параметры.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Среднее расстояние до этих цивилизаций составляет 17 000 световых лет, что затрудняет их обнаружение и потенциальный контакт.

Источник — https://in-space.ru/nazvano-chislo-razumnyh-tsivilizatsij-v-nashej-galaktike/

Один из самых больших и самых давних вопросов в истории человечества – есть ли в нашей Вселенной другие разумные формы жизни. Однако получить хорошие оценки числа возможных внеземных цивилизаций было очень сложно. Исследование, проведенное Ноттингемским университетом (Великобритания) и опубликованное в The Astrophysical Journal, предлагает новый подход к этой проблеме.

Используя предположение, что разумная жизнь формируется на других планетах так же, как и на Земле, исследователи получили оценку числа разумных общающихся цивилизаций в Млечном Пути. Они подсчитали, что в нашей Галактике это заветное число – 36.

«В нашей Галактике должно быть не менее нескольких десятков активных цивилизаций, если предположить, что для формирования разумной жизни на других планетах требуется 5 миллиардов лет, как на Земле, и посмотреть на эволюцию в космическом масштабе», – рассказывает Кристофер Конселис, ведущий автор исследования.

Два ключевых астробиологических ограничения, определивших расчет, заключаются в металличности и возрасте звезды и опираются на предположение, что разумной форме жизни потребуется около 5 миллиардов лет – аналогично Земле, где общающаяся цивилизация сформировалась за 4,5 миллиарда лет. По строгому критерию, при котором требуется содержание металла, подобное Солнцу, астрофизики рассчитали, что в нашей Галактике должно быть около 36 активных цивилизаций.
( Читать дальше…Свернуть )

alexey47
Кратер Королёв в сравнении с городскими агломерациями:

Все три части изображения — в одинаковом масштабе, коллаж сделан из скриншотов Google Earth.

Как известно, Илон Маск собирается построить город–миллионник на Марсе.

При всей смелости задумки, всегда интересовало, как в SpaceX собираются решить проблему нехватки воды.
Как оказалось, нехватки воды не будет, на планете она содержится в избытке — на поверхности Марса обнаружено более 21 миллиона кубических километров льда.
Одного подобного кратера, как Королёв, теоретически должно с лихвой хватить для поддержания жизни города на протяжении тысяч лет (при условии жесткой экономии и повторного использования воды).

( Читать дальше…Свернуть )

• Местонахождение:Севастополь

ubpskh
Источник

Собственно, к чему вот эти вот картинки. Ну, конечно, хотелось бы поздравить Гватемалу, но наврядли она это прочитает. Поэтому, пару замечаний о том, к чему сейчас пришла SpaceX.

Во-первых, использование новой первой ступени у них становится диковинкой: в этом году такая была всего одна, в пилотируемом запуске к МКС, и до конца полугодия может быть еще один такой запуск (GPS-III), в обоих случаях это было требование заказчика (хотя на днях НАСА разрешило использование в пилотируемых запусках ранее летавших ракет и космических кораблей).

Во-вторых, SpaceX все больше превращается из пускового оператора в спутникового и, одновременно, в производителя космических аппаратов. Все, что они в этом году запустили в космос, они сами же разработали и произвели.

universe_viewer
У звезды CD Cet методом лучевых скоростей обнаружена планета с проективной массой ~4 массы Земли и температурным режимом Меркурия.

Источник — http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5Btt_news%5D=9596&cHash=ecaa970d53e9b879b28c71b8d6c36cd3
Автор — Владислава Ананьева

Поиск небольших экзопланет с массами, всего в несколько раз превышающими массу Земли, до сих пор является очень трудной задачей. Чем меньше масса планеты, тем слабее она влияет на свою звезду. Обнаружение аналогов Земли у аналогов Солнца до сих пор находится за пределами возможностей самых лучших современных спектрографов – так, Земля, вращаясь вместе с Солнцем вокруг общего центра масс, заставляет его двигаться со скоростью всего ~9 см/с. Однако при уменьшении массы родительской звезды ее отклик на влияние планет становится больше, поэтому легкие планеты ищут прежде всего у красных карликовых звезд.

Одним из обзорных проектов, занимающихся поиском планет у красных карликов, является обзор CARMENES. Он основан на измерениях, проводимых одноименным спектрографом, установленном на 3.5-метровом телескопе Calar Alto в обсерватории CAHA. Спектрограф CARMENES имеет два канала – визуальный с диапазоном 520-960 нм и инфракрасный с диапазоном 960-1710 нм. Инструментальная точность визуального канала составляет 1.2 м/с, инфракрасного – 3.7 м/с, поэтому в большинстве случаев исследователи используют лишь визуальный канал.

3 июня 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию планеты у близкого красного карлика CD Cet. С января 2016 года авторы получили 112 замеров лучевой скорости этой звезды в визуальном канале спектрографа CARMENES и 111 – в инфракрасном канале. Также авторы получили 17 замеров с помощью спектрографа ESPRESSO – самого точного на данный момент. Лучевая скорость звезды продемонстрировала колебания с периодом 2.29 земных суток, не сопровождающиеся никакими признаками звездной активности.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Соединенные Штаты впервые после девятилетнего перерыва осуществили запуск пилотируемого корабля к Международной космической станции (МКС).

Источники — https://tass.ru/kosmos/8609361 ,
https://www.youtube.com/watch?v=tikZjwdhtSk ,
https://www.youtube.com/watch?v=bIZsnKGV8TE

Корабль Crew Dragon компании SpaceX с астронавтами Дагласом Хёрли и Робертом Бенкеном на борту стартовал в 15:22 по времени Восточного побережья США (22:22 мск) с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида). Впервые астронавты будут доставлены на МКС при помощи корабля, разработанного частной компанией.

За несколько часов до старта астронавты позавтракали, облачились в разработанные экспертами SpaceX специально под их фигуры скафандры и прошли предполетный инструктаж и необходимые проверки. Затем они попрощались с родственниками и друзьями и на автомобилях компании Tesla отправились к стартовой площадке 39А, где поднялись на борт корабля.

Незадолго до старта состоялся разговор экипажа со специалистами NASA. Астронавты подчеркнули, что для них честь участвовать в миссии по запуску Crew Dragon. «Позвоним с орбиты, спасибо», — отметил Хёрли.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Астрономы заново изучили землеподобную планету у ближайшей к Солнцу звезды, используя самый большой оптический телескоп в мире. Это позволило определить её параметры с рекордной точностью.

Источник — https://www.vesti.ru/doc.html?id=3268635
Автор — Анатолий Глянцев

Достижение описано в научной статье, принятой к публикации в журнал Astronomy & Astrophysics и доступной в виде препринта.

Напомним, что Проксима Центавра — ближайшая к Солнцу звезда. Дистанция до неё составляет примерно 4,2 светового года. В 2016 году у неё была обнаружена планета Проксима b.

Учёные очень заинтересовались этой экзопланетой. Ведь она получает от своего светила примерно столько же тепла, сколько Земля от Солнца, да и по массе напоминает земной шар. Дискуссии о возможной обитаемости этого небесного тела не прекращаются.

Однако этот далёкий мир был обнаружен на самом пределе точности приборов. Трудно было поручиться за оценки его массы и периода обращения. Теоретически даже само существование экзопланеты можно было подвергнуть сомнению.

Поясним. Когда планета обращается вокруг звезды, её гравитация действует на светило, и то, так сказать, пританцовывает на месте. Точные измерения спектра звезды помогают обнаружить это периодически повторяющееся движение.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Размеры транснептунового объекта 2002 TC302 в проекции на небесную сферу оказались равными 543×460 км, эквивалентный диаметр – 499.6 км. Возможно, у этого тела есть крупный спутник размером 100-300 км.

Источник — http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5Btt_news%5D=9584&cHash=6aa575cfce58abd28618d979f05b59d8
Автор — Владислава Ананьева

Транснептуновые объекты меньше всего изменились с момента формирования Солнечной системы, поэтому их изучение необходимо для лучшего понимания условий в ту далекую эпоху. Одним из ключевых методов изучения ТНО является наблюдение покрытий этими объектами фоновых звезд. Наблюдение даже одного покрытия из разных точек на земной поверхности позволяет определять размеры и форму ТНО с километровой точностью, а также обнаруживать кольца и следы атмосферы (при их наличии).

19 мая 2020 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная наблюдениям покрытия транснептуновым объектом 2002 TC₃₀₂ звезды 15.3 звездной величины. 28 января 2018 года тень астероида прошла через Западную Европу. Покрытие удалось наблюдать из 14 точек, еще 4 безуспешные попытки вблизи краев тени оказались полезными для анализа, поскольку помогли исследователям очертить этот край. Видимая звездная величина самого 2002 TC₃₀₂ в момент покрытия составила +20.7 (т.е. астероид был в ~145 раз слабее затмеваемой звезды).

Размеры 2002 TC₃₀₂ оказались равными 543.2 ± 18 км на 459.5 ± 11 км, с диаметром эквивалентного круга 499.6 км. Геометрическое альбедо 2002 TC₃₀₂ оценили в 0. 147. Ни колец, ни следов атмосферы не обнаружено.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Астронавты НАСА Даг Харли и Боб Бенкен прибыли в космический центр имени Кеннеди во Флориде и начали подготовку к старту корабля Dragon компании Space X, который должен отправить их на Международную космическую станцию (МКС). Старт ракеты Falcon должен состояться 27 мая в 16.33 по местному времени (23.33 по Москве).

Источник — https://eadaily.com/ru/news/2020/05/21/korabl-dragon-gotov-k-poletu-na-mks-astronavty-nasa-pribyli-na-kosmodrom

Харли и Бенкен 21 мая прибыли на космодром на мысе Канаверал из центра управления пилотируемыми полетами имени Джонсона в Техасе, где они находились в карантине. В центре Кеннеди астронавты также будут соблюдать карантинные меры, чтобы не допустить заражения перед стартом, передает BBC.

Ракету Falcon-9 производства Space X вместе с капсулой Dragon, которая доставит астронавтов на орбиту, выкатят на днях на стартовый комплекс номер 39, который использовался для запуска большинства американских космических миссий с участием экипажа — от полетов на Луну до стартов «Шаттлов».

В ближайшее время предположительно будет проведено статическое огневое испытание ракеты Falcon-9, когда на короткое время будут запущены все девять двигателей первой ступени, чтобы проверить их готовность к полету. Также будет отрепетирована вся процедура доставки экипажа на космический корабль. Для этого оба астронавта наденут скафандры, их отвезут на стартовую площадку, а затем они займут свои места в капсуле.
( Читать дальше. ..Свернуть )

universe_viewer
Учёные испытали парус из графена, предназначенный для космических кораблей. Испытания проходили в вакууме и невесомости. Под давлением лазерного луча устройство приобрело немалое ускорение.

Источник — https://www.vesti.ru/doc.html?id=3266720
Автор — Анатолий Глянцев

«Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) уже рассказывали о космических парусах. Напомним, что такой парус движется под давлением солнечного света, как обычный — под давлением ветра. Тяга подобного двигателя невелика, но он не нуждается в топливе и может беспрестанно работать многие годы. А поскольку в космосе практически нет сопротивления среды, небольшое непрерывное ускорение в конце концов может придать зонду колоссальную скорость.

Подобная техника уже испытывалась на околоземной орбите. Но теперь исследователи опробовали парус из графена — слоя углерода толщиной в один атом. Этот необычайно лёгкий и вместе с тем потрясающе прочный материал как будто специально создан для межпланетных каравелл.
( Читать дальше…Свернуть )

alexey47
SPACEX — ISS Docking Simulator

• Местонахождение:Севастополь

universe_viewer
Космическое ведомство США решило в рамках снижения затрат и уменьшения технических рисков пересмотреть план запуска ключевых элементов космической станции Lunar Gateway.

Источник — https://naked-science.ru/article/cosmonautics/nasa-reshilo-peresmotret-programmu-sozdaniya-lunnoj-orbitalnoj-stantsii

Как заявил заместитель главы NASA по программам пилотируемых полетов Даг Ловерро, в космическом ведомстве хотят решительно пересмотреть программу строительства лунной орбитальной станции. Самым существенным изменением стал новый план запуска начальных элементов. Вместо того, чтобы запускать первые два модуля — Power and Propulsion Element (PPE) и Habitation and Logistics Outpost (HALO) — отдельно и провести их стыковку на орбите Луны, теперь их намерены интегрировать в единый комплекс на земле и запустить на одной ракете.

«Это одновременно и снижение риска, но, что более важно, это огромное сокращение расходов для нас», — заявил Ловерро. Схожей точки зрения придерживается Дэн Хартман, руководитель программы Gateway. По его словам, новая схема устраняет потребность в сервисном модуле для HALO, который ранее был необходим для проведения стыковки элементов на орбите Луны.

Обновленный план предполагает запуск комбинированного «ядра» станции в 2023 году. Американское космическое ведомство уже опубликовало предварительный запрос предложений для будущего запуска и рассчитывает подписать контракт в этом году.
( Читать дальше. ..Свернуть )

alexey47
ПЕРВЫЙ КИТАЙСКИЙ МАРСОХОД [KOSMO STORY]

• Местонахождение:Севастополь

universe_viewer
Учёные предложили идею, звучащую как научная фантастика. Предлагается запустить в космос целый флот парусников, который будет дежурить в ожидании межзвёздных астероидов и комет. В это трудно поверить, но за смелым проектом стоит самая обычная физика.

Источник — https://www.vesti.ru/doc.html?id=3263298
Автор — Анатолий Глянцев

Гости издалека

До сего дня только два объекта на глазах астрономов прошли Солнечную систему транзитом — Оумуамуа или комета Борисова. Астрономы считают, что таких гостей должно быть гораздо больше, просто их трудно заметить: очень уж они маленькие и быстрые. Но быстродействующие автоматические телескопы всё увереннее берут небо под контроль, так что таких открытий вскоре должно стать больше.

Однако разглядывать небесное тело с Земли хорошо, а запустить к нему зонд лучше. Космические аппараты, «разглядывающие» объект вблизи, дают куда больше информации, чем телескопы. Иначе никто не отправлял бы орбитальных зондов к другим планетам и астероидам.

Ну а если речь идёт об объекте, который родом из другой звёздной системы, то тем более нужно собрать как можно больше сведений. Просто обидно упускать такой случай, ведь долететь до другой звезды мы пока не можем, а тут он, как говорится, сам пришёл.
( Читать дальше…Свернуть )

universe_viewer
Вчера Китай совершил успешный запуск модернизированной тяжёлой ракеты-носителя Long March 5B. Одной из главных задач для этой РН на следующие два года станет вывод на низкую околоземную орбиту модулей для сборки перспективной космической станции. На состоявшейся вчера по этому поводу пресс-конференции руководитель проекта заявил, что успешный запуск Long March 5B позволяет рассчитывать на завершение работ по сборке станции в 2022 году.

Источники — https://3dnews.ru/1010229 , https://3dnews.ru/1010180
Автор — Геннадий Детинич

Всего для постройки перспективной космической станции будет совершено 11 пусков (12 со вчерашним). Не все они будут проводиться с использованием РН Long March 5B (другое название ― CZ-5B или Чанчжэн-5В). В ряде случаев ― для отправки грузов и экипажей ― будут также использоваться менее тяжёлые РН Long March 2F и Long March 7. Но основные модули орбитальной станции на низкую околоземную орбиту будет выводить модернизированная тяжёлая РН Long March 5B (до 22 т полезной нагрузки).

До конца 2022 года для сборки станции на орбиту будут выведены базовый модуль, два лабораторных модуля и орбитальный телескоп-лаборатория (модуль с телескопом будет стыковаться со станцией только на время технического обслуживания). Для проведения работ по сборке и обслуживанию на строящуюся станцию будет отправлено четыре пилотируемые миссии на действующих кораблях Шэньчжоу и четыре грузовика Тяньчжоу.

Интересно отметить, что участвующий вчера в первой миссии РН Long March 5B пилотируемый корабль нового поколения не будет задействован для сборки орбитальной космической станции. Это может означать, что его берегут для более сложных миссий, например, для лунной.
( Читать дальше…Свернуть )

alexey47
Тунгусский метеорит может быть железным болидом

Красивую модель, объясняющую Тунгусский феномен, представили  _{1 2}   сотрудники ФИЦ КНЦ СО РАН.
Железный астероид размером 100–200 метров пролетел сквозь атмосферу на высоте 10–15 километров со скоростью около 20 км/с, потеряв при этом половину своей массы.
Именно при этих параметрах возникают наблюдавшиеся 111 лет назад эффекты.

Ну, я так понимаю, болид\метеорит не просто пролетел мимо, а почти весь взрывообразно  испарился, породив сферическую ударную волну.

• Местонахождение:Севастополь

• ubpskh : НАСА выбрало Starship единственным победителем конкурса на создание лунного модуля [+20]
• smirnov_vasilii : Бессмертие? Не проблема! [+0]
• alexey47 : В институте ядерных исследований РАН считают бессмысленность полетов человека на Марс и на Луну [+23]
• alexey47 : (без темы) [+0]
• universe_viewer : NASA утвердило обновленный план лунной программы Artemis [+1]
• universe_viewer : Ученые нашли на далеких нептунах океаны воды. Они могут быть обитаемы [+0]
• universe_viewer : У Солнца могло бы быть шесть обитаемых планет, если бы не Юпитер [+3]
• universe_viewer : К Красной планете отправился первый марсоход для поиска жизни и вертолёт [+21]
• universe_viewer : Китай успешно запустил свой первый марсоход [+1]
• universe_viewer : В «зеленой зоне». Ученые повысили шансы найти внеземные цивилизации [+3]
• alexey47 : NASA готовит миссию к астероиду, который стоит 10 квинтиллионов долларов [+5]
• universe_viewer : Космонавтам предложили летать на Марс через Венеру [+3]
• alexey47 : Непонятные новости из созвездия Водолея [+5]
• universe_viewer : Бетельгейзе тускнеет из-за гигантских пятен [+0]
• universe_viewer : Открытие планет, вращающихся вокруг трёх красных карликов [+0]
• universe_viewer : Названо число разумных цивилизаций в нашей Галактике [+5]
• alexey47 : Как оказалось, нехватки воды на Марсе не будет [+10]
• ubpskh : Занимательная инфографика: SpaceX и не только [+20]
• universe_viewer : CD Cet b: суперземля у близкого красного карлика [+0]
• universe_viewer : США впервые за девять лет осуществили запуск пилотируемого корабля к МКС [+1]
• universe_viewer : Ближайшую к Земле экзопланету исследовали с помощью крупнейшего в мире телескопа [+0]
• universe_viewer : Определены размеры, форма и альбедо крупного ТНО 2002 TC302 [+0]
• universe_viewer : Корабль Dragon готов к полету на МКС: астронавты НАСА прибыли на космодром [+3]
• universe_viewer : Испытан графеновый парус для путешествий к другим звёздам [+4]
• alexey47 : Тренируемся стыковке [+2]
• universe_viewer : NASA решило пересмотреть программу создания лунной орбитальной станции Lunar Gateway [+1]
• alexey47 : А что там у китайцев? [+0]
• universe_viewer : Флот космических парусников будет исследовать межзвёздные астероиды [+1]
• universe_viewer : Китайская орбитальная космическая станция будет построена в 2022 году [+1]
• alexey47 : Тунгусский метеорит улетел [+2]

2mars — Сообщество добровольцев для путешествия на Марс
4humanity — Проблема выживания человечества
ru_fenomen — Охотники за феноменами
ru_spacegiraffe — Сообщество для родителей, чьи дети интересуются космосом

Разработано LiveJournal. com

«Невозможный» электромагнитный двигатель может произвести революцию в освоении космоса

Оригинал взят у ilion_skiv в «Невозможный» электромагнитный двигатель может произвести революцию в освоении космоса

Немецкие физики из Дрезденского технологического университета подтвердили, что «невозможный» электромагнитный двигатель (EmDrive) действительно способен создавать тягу, сообщает The Telegraph. Эта тяга в несколько тысяч раз больше, чем у гипотетической фотонной ракеты. Космический аппарат с электромагнитным двигателем мог бы добраться до Марса за 70 дней, до Плутона — за 18 месяцев, а путешествие к Альфе Центавра заняло бы 100 лет — в отличие от десятков тысяч лет при использовании существующих технологий.

Электромагнитный двигатель был изобретен около 15 лет назад британским инженером Роджером Шойером и до недавнего времени не вызывал у специалистов ничего, кроме шуток. Однако в прошлом году за дело взялись эксперты NASA, к которым позже присоединились и другие ученые.
Двигатель Шойера создает тягу благодаря отражению электромагнитного излучения от стенок замкнутой камеры. При этом ему не требуется никакого ракетного топлива — достаточно солнечного излучения. При этом, на первый взгляд, он нарушает один из основополагающих законов физики — закон сохранения импульса, поскольку не создает никакого реактивного выброса.
Однако в прошлом году ученые NASA сообщили, что по результатам их испытаний двигатель действительно создает тягу.
В этом году к таким же выводам пришла команда немецких физиков из Дрезденского технологического университета под руководством профессора Мартина Таджмара.
По словам профессора, лабораторные тесты подтвердили наличие тяги, при этом он добавил, что если выводы подтвердятся, двигатель Шойера может произвести революцию в освоении космоса.
Результаты немецких физиков были представлены на конференции по двигателям и энергетике, прошедшей в Американском институте аэронавтики и астронавтики на этой неделе.
Между тем сам изобретатель заявил, что через несколько месяцев готов опубликовать новые результаты, подтверждающие работоспособность его двигателя, в серьезном научном журнале. В мае этого года румынский инженер собрал собственный аналог электромагнитного двигателя и провел эксперимент, который также подтвердил наличие тяги. Видеозапись эксперимента была опубликована на YouTube.

(«Немецкие ученые подтвердили работоспособность «невозможного» двигателя, который может произвести революцию в освоении космоса«: http://www.newsru.com/world/29jul2015/emdrive.html)

Двигатель EmDrive не нуждается в топливе, поскольку в нем используется энергия микроволн. Первая экспериментальная модель была построена еще в 2003 году, тогда устройство дало тягу 16 миллиньютонов. Над изобретателем продолжали смеяться даже тогда, когда эксперимент в 2009 году успешно повторила группа китайских исследователей. Теперь отчет об испытаниях опубликован на сайте NASA.

В статье американских исследователей, работавших под руководством доктора Гарольда Уайта из космического центра Линдона Джонсона, описаны восемь дней августа 2013 года, в течение которых была продемонстрирована жизнеспособность невероятной идеи. Как поясняет Hi-News, двигатель Шоера генерирует тягу путем колебаний микроволн вокруг вакуумного контейнера. Электричество, необходимое для создания микроволн, добывается с помощью солнечного света. Таким образом, устройство не требует использования топлива и фактически может работать вечно, до момента механической поломки.

Портал Gizmodo поясняет, что идея такого двигателя кажется бредовой, а в теории он просто не должен работать. Тем не менее испытания подтвердили жизнеспособность идеи.

«Тестовые испытания показали, что уникальная конструкция микроволнового двигателя действительно позволяет создавать силу, которую невозможно описать с классической точки зрения электромагнетического явления, и все же установка предполагает взаимодействие с квантовым вакуумом виртуальной плазмы», — говорится в представленном NASA отчете. Замеры показали наличие тяги в 30-50 миллиньютонов.

Как поясняет Gizmodo, идея этого двигателя противоречит основным принципам закона о сохранении импульса. Теоретически можно было бы допустить, что двигатель работает из-за того, что при конструировании была допущена ошибка, однако модель тестировали две независимые команды исследователей. А в недалеком будущем идею наверняка захотят проверить российские и европейские ученые.

The Guardian Liberty Voice напоминает, что NASA давно ищет возможности для прорыва в области космических путешествий. EmDrive может сделать миссии по освоению дальнего космоса значительно более реальными.

До сих пор космические разработки опирались на законы Исаака Ньютона, которые говорят о том, что даже при бесконечном использовании солнечных батарей для приведения в движение космических аппаратов потребуется топливо. Известны многочисленные попытки обойти это требование, в том числе эксперименты с антигравитацией и сверхпроводниками. Все эти эксперименты не удались и стали источником насмешек в научном мире. Принципиально новый двигатель Шоера основан на специальной теории относительности Энштейна и принципах движения импульсов света.

Издание полагает, что в EmDrive заложена концепция, которая может изменить будущее космических полетов.

(В NASA протестировали двигатель, работающий без топлива и опровергающий законы физики: http://www.newsru.com/world/04aug2014/emdrive.html)

В чем секрет магнитного двигателя

Идея разработки вечного бестопливного двигателя не нова, за разработку такого агрегата во все времена брались именитые ученые своего времени. Однако ни технических средств для реализации задумки, не возможностей того времени не хватало.

В некоторых случаях дело доходило только до теоретического обоснования, но существуют примеры реально разработанных альтернативных двигателей, которые призваны создать конкуренцию классическим электрическим машинам.

Одним из таких вариантов является  магнитный двигатель.

Миф или реальность?

Вечный двигатель знаком практически каждому еще со школьной скамьи, только на уроках физики четко утверждалось, что добиться практической реализации невозможно из-за сил трения в движущихся элементах.

Среди современных разработок магнитных моторов представлены самоподдерживающие модели, в которых магнитный поток самостоятельно создает вращательное усилие и продолжает себя поддерживать в течении всего процесса работы.

Но основным камнем преткновения является КПД любого двигателя, включая магнитный, так как он никогда не достигает 100%. Со временем мотор все равно остановится.

Поэтому все практические модели требуют повторного вмешательства через определенное время или каких-либо сторонних элементов, работающих от независимого источника питания.

Наиболее вероятным вариантом бестопливных двигателей и генераторов выступает магнитная машина.

В которой основной движущей силой будет магнитное взаимодействие между постоянными магнитами, электромагнитными полями или ферромагнитными материалами.

Актуальным примером реализации являются декоративные украшения, выполненные в виде постоянно двигающихся шаров, рамочек или других конструкций. Но для их работы необходимо использовать батарейки, которые питают постоянным током электромагниты. Поэтому далее рассмотрим тот принцип действия, который подает самые обнадеживающие ожидания.

Устройство и принцип работы

Сегодня существует достаточно большое количество магнитных двигателей, некоторые из них схожи, другие имеют принципиально отличительную конструкцию.

Для примера мы рассмотрим наиболее наглядный вариант:

Принцип действия магнитного двигателя

Как видите на рисунке, мотор состоит из следующих компонентов:

• Магнит статора здесь только один и расположен он на пружинном маятнике, но
  такое размещение требуется только в экспериментальных целях. Если вес ротора
  окажется достаточным, то инерции движения хватит для преодоления самого малого
  расстояния между магнитами и статор может иметь стационарный магнит без
  маятника.
• Ротор дискового типа из немагнитного материала.
• Постоянные магниты, установленные на роторе в форме улитки в одинаковое положение.
• Балласт  — любой увесистый предмет,
  который даст нужную инерционность (в рабочих моделях эту функцию может
  выполнять нагрузка).

Все, что нужно для работы такого агрегата — это придвинуть магнит статора на достаточное расстояние к ротору в точке самого наибольшего удаления, как показано на рисунке.

После этого магниты начнут притягиваться по мере приближения формы улитки по кругу, и начнется вращение ротора. Чем меньше размер магнитов и чем более плавная форма получится, тем легче произойдет движение.

В месте максимального сближения на диске установлена «собачка», которая сместит маятник от нормального положения, чтобы магниты не притянулись в статическое положение.

Разновидности магнитных двигателей и их схемы

Сегодня существует много моделей бестопливных генераторов, электрических машин и моторов, чей принцип действия основан на природных свойствах постоянных магнитов. Некоторые варианты были спроектированы именитыми ученными, достижения которых стали основополагающим камнем в фундаменте науки. Поэтому далее мы рассмотрим самые популярные из них.

Николы Тесла

В данном примере мы рассмотрим одну из разработок известного ученого, конструкция которой приведена на рисунке ниже:

Магнитный двигатель Тесла

Конструктивно магнитный двигатель Тесла состоит из таких элементов:

• электрического генератора, который представлен двумя дисками из проводника, помещенными в униполярной магнитной среде;
• гибкого ремня, изготовленного из проводящего материала, расположенного по периферии дисков;
• независимых магнитов, сохраняющих униполярность полей при вращении дисков.

Такой двигатель, по словам изобретателя, может функционировать и в качестве генератора, вырабатывая электрическую энергию при вращении дисков.

Минато

Этот пример нельзя назвать самовращающимся двигателем, так как для его работы требуется постоянная подпитка электрической энергией. Но такой электромагнитный мотор  позволяет получать значительную выгоду, затрачивая минимум электричества для выполнения физической работы.

Схема двигателя Минато

Как видите на схеме, особенностью этого вида является необычный подход к расположению магнитов на роторе. Для взаимодействия с ним на статоре возникают магнитные импульсы за счет кратковременной  подачи электроэнергии через реле или полупроводниковый прибор.

При этом   ротор будет вращаться, пока его элементы не размагнитятся. Сегодня все еще ведутся разработки по улучшению и повышению эффективности устройства, поэтому назвать его полностью завершенным нельзя.

Николая Лазарева

Это не только простейший гравитационный двигатель, но и одна из реально работающих моделей вечного двигателя. Пример приведен на рисунке ниже:

Двигатель Лазарева

Как видите, для изготовления такого двигателя или генератора вам потребуется:

• колба;
• жидкость;
• трубка;
• прокладка из пористого материала;
• крыльчатка и нагрузка на вал.

Принцип действия заключается в том, что вода по тонкой трубке из-за избытка давления будет подниматься вверх и скапывать на прокладку и вращать крыльчатку.

Далее вода будет просачиваться сквозь губку и под воздействием магнитного поля Земли  дальше стекать в нижний резервуар.

Цикл будет повторяться до тех пор, пока жидкость не исчезнет, что в идеально герметичном контуре не произойдет никогда. Для усиления момента на вращаемый вал добавляют магнитные усилители.

Говарда Джонсона

В своих исследованиях Джонсон руководствовался теорией потока непарных электронов, действующих в любом магните. В его двигателе обмотки статора формируются из магнитных дорожек. На практике эти агрегаты получили реализацию в конструкции роторного и линейного двигателя. Пример такого устройства приведен на рисунке ниже:

Двигатель Джонсона

Как видите, на оси вращения в двигателе устанавливаются сразу и статор и ротор, поэтому классически вал вращаться здесь не будет. На статоре магниты повернуты одноименным полюсом к роторным, поэтому они взаимодействуют на силах отталкивания. Особенность работы ученого заключалась в длительном вычислении  расстояний и зазоров между основными элементами мотора.

Перендева

Данный вид двигателя, как и предыдущий, представляет собой еще одну модель магнитного взаимодействия между статором и ротором, где обе части содержат постоянные магниты. Схема конструкции обоих представляет собой диск или кольцо, в котором точечно устанавливаются вектолиты.

Магниты статора и ротора в двигателе Переднева

Как видите на рисунке, положение активных элементов имеет угол смещения, который и определяет эффективность вращения машины. Взаимодействие магнитных потоков в двигателе происходит  при задании начального крутящего момента. Точность положения и угла наклона можно отстроить только в лабораторных или заводских условиях.

Василия Шкондина

Получить вечный генератор Василию Шкодину не удалось, КПД такого магнитного двигателя и сегодня не превышает 83%. Но и этого более чем достаточно, чтобы его повсеместно применяли для велосипедов, байков и самокатов. Он может эксплуатироваться как в режиме тяги, так и для рекуперации электроэнергии.

Двигатель Шкондина

На рисунке приведена конструкция магнитного двигателя Шкодина. Как видите, и ротор и статор представляют собой кольца. Из магнитных деталей он содержит 11 пар неодимовых магнитов. Ротор устройства содержит 6 электромагнитов, смещенных на одинаковое расстояние друг относительно друга.

Свинтицкого

Еще в конце 90-х украинский конструктор предложит модель самовращающегося магнитного двигателя, который стал настоящим прорывом в технике. За основу им был взят асинхронный двигатель Ванкеля, которому не удалось решить проблему с преодолением 360° оборота.

Игорь Свинтицкий эту проблему решил и получил патент, обратился в ряд компаний, однако асинхронное магнитное чудо техники никого не заинтересовало, поэтому проект был закрыт и за его масштабное тестирование ни одна компания не взялась.

Джона Серла

От электрического мотора такой магнитный двигатель  отличает взаимодействие исключительно магнитного поля статора и ротора. Но последний выполняется наборными цилиндрами с таблетками из специального сплава, которые создают магнитные силовые линии  в противоположном направлении. Его можно считать синхронным двигателем, так как разница частот в нем отсутствует.

Двигатель Серла

Полюса постоянных магнитов расположены так, что один толкает следующий и т.д. Начинается цепная реакция, приводящая в движение всю систему магнитного двигателя, до тех пор, пока магнитной силы будет хватать хотя бы для одного цилиндра.

Алексеенко

Интересный вариант магнитного двигателя представил ученый Алексеенко, который создал устройство с роторными магнитами необычной формы.

Двигатель Алексеенко

Как видите на рисунке, магниты имеют необычную изогнутую форму, которая максимально сближает противоположные полюса. Что делает магнитные потоки в месте сближения значительно сильнее. При начале вращения отталкивание полюсов получается значительно большим, что и должно обеспечить непрерывное движение по кругу.

Видео в помощь

Немецкие физики подтвердили работоспособность «невозможного» двигателя на электромагнитной тяге

Немецкие учёные подтвердили, что «невозможный» двигатель на базе электромагнитных волн действительно может создавать ненулевую тягу. Результаты своего исследования они презентовали 27 июля на конференции, посвящённой двигателям и энергетике, которую проводил Американский институт аэронавтики и астронавтики. Представлял работу профессор Мартин Таджмар из Дрезденского технологического университета.

Британский подданный и инженер Роджер Шойер основал компанию Satellite Propulsion Research Ltd в 2001 году специально для разработки электромагнитного двигателя (EmDrive) собственной конструкции. Инженер ранее работал в военной промышленности, принимал участие в космических проектах, включая разработку европейской системы глобальной навигации «Галилео».

Придуманный им двигатель на первый взгляд нарушает закон сохранения импульса — он создаёт тягу из-за отражения электромагнитного излучения от стенок отражательной камеры без какого бы то ни было реактивного выброса. Из-за сомнительной природы двигателя его долго не принимали всерьёз, однако, за проверку работоспособности в конце концов принялось НАСА — агентство с достаточно хорошей репутацией. Испытания были проведены в прошлом году, и по их результатам агентство в апреле 2014 на конференции по двигателям подтвердило, что двигатель, испытанный ими, действительно создаёт (пусть и небольшую, 30-50 мкН) тягу. Отсутствие нарушений законов физики создатели двигателя объясняют тем, что движущиеся с околосветовыми скоростями магнитные волны подчиняются СТО, поэтому волны и камера находятся в разных системах отсчёта.

За проверку отвечал профессор Гарольд Уайт, который представил свою теоретическую модель работы двигателя. Он считает, что ускорение системе придают виртуальные частицы, которые рождаются в квантовом вакууме и ведут себя так же, как рабочее тело в ионных двигателях — только в данном случае рабочее тело извлекается из «самой ткани пространства-времени», что позволяет не тащить его с собой.

В презентации этого года профессор Мартин Таджмар указывает, что он с командой провели в лаборатории все тесты и подтвердили наличие реальной тяги у двигателя. При этом, как честно указывает учёный, «природа наблюдаемой тяги пока не ясна». Как говорится в презентации: «Мы пронаблюдали тягу, совпадающую с предсказанными значениями, устранив при этом очень много возможных источников ошибок, что даёт основание для дальнейших исследований. На следующих этапах необходимо будет применить улучшенную магнитную изоляцию, дальнейшее проведение тестов в вакууме и улучшенные модели двигателя с увеличенными показателями тяги, и применением электронного управления, которое позволит настраивать устройство для поиска оптимального режима работы». Придётся ли учёным переписать кое-какие представления о физических процессах, или же работа этого двигателя вполне объяснима с текущих научных позиций — покажет время. Но повторное подтверждение достаточно авторитетными исследователями даёт повод для осторожного оптимизма. Интерес к устройству постоянно усиливается. Если на первых порах никто не принимал Шойера всерьёз, в частности, из-за отсутствия у него опубликованных научных работ, то сейчас у него есть и научная работа, и подтверждения работоспособности его детища. Конструкция аппарата гораздо проще, чем, например, те же ионные двигатели, и находится ближе к возможности создания «у себя в гараже».

На тему EmDrive существует уже неплохо наполненная википедия (на английском языке). В мае 2015 года румынский инженер собрал EmDrive самостоятельно и провёл независимое исследование работы этого «ведра с магнетроном», в результате чего также получил подтверждение работоспособности.

Если представить на минуту, что таким двигателем получится оснастить реальный межпланетный аппарат, это откроет невиданные доселе возможности для изучения Солнечной системы.

Тот же полёт к Плутону, который у New Horions занял 9 с половиною лет, может быть осуществлён с двигателем типа EmDrive за 18 месяцев. И это только с учётом той тяги, которая была получена в лаборатории на сегодняшний день.

Секрет в том, что такой двигатель сможет постоянно ускоряться, а не просто лететь по баллистической траектории.

Секрет магнитного генератора Перендева.

Делаем своими руками

Секрет магнитного генератора Перендева. Делаем своими руками

Всем доброго вечера, мы  с отцом уже давно ломаем голову над знаменитым двигателем Perendev перепробовали много вариантов, был у нас один двигатель суть его в том чтобы на роторе разместить магниты как можно плотнее и все с одним полюсом наружу а на статоре разместить три полюса магнитов которые будут сдвинуты друг от друга (во общем то что Perendev сделал за счет трех дисков):  http://www.fdp.nu/perendev/thomas.asp  http://www.fdp.nu/perendev/simreplication.aspВот статья неплохая по поводу принципа роботы двигателя Perendev которая дает ответы на многие вопросы.При внимательном изучении патента перендева (ссылка на патент находится на российский странице, вход с немецкого сайта) обнаружился рисунок собственно «единичного элемента», то-бишь экранированного магнита. Судя по чертежу, цилиндрический магнит находится внутри не просто толстостенного железного цилиндра, а внутри цилиндра, на торце которого добавлено кольцо металла. Таким образом края магнита, (с максимальными магнитными потоками) спрятаны в железо. Для взаимодействия оставлена только площадка в центре магнитной «таблетки».Видимо, для проверки принципа достаточно промоделировать несколько вариантов единичного элемента — учесть геометрию цилиндра, изображенного в патенте, и изготовить его из нержавейки (как утверждает автор) и из обычного магнитомягкого железа. Скорее всего, сам магнит должен удерживаться внутри цилиндра неким кольцом из изолятора, чтобы не соприкасался с железом, иначе пойдет намагничивание цилиндра со всеми последствиями.Что касается графита, согласно утверждению автора, то я сомневаюсь, чтобы сочетание нержавейки с графитом в любых геометрических положениях смогло хотя бы частично экранировать магнит.Однако, можно попробовать проверить и это.Я проверил с обычным цилиндром из нержавейки с таблеткой внутри, экранирования нету.———————————В интервью Брэди нашел фразу, что все магниты срезаны на конус, изолированы прослойкой и вставлены в экранирующие цилиндры……Основная идея в следующем:Поясню без рисунка. На пальцах.Возьмем отрезок времени 5 секунд, (для простоты).на цилиндрическом роторе находится скажем 9 или 11 магнитов. а на статоре соответственно 8 или 10.в первую секунду 1й магнит ротора находится в мертвой точке. На него действует максимальная сила противодействия движению =х. В эту-же секунду магнит 2 уже прошел свою мертвую точку,и тянет с некоторым плюсовым усилием . соответственно №3 тоже находится после мертвой точки, и тоже в плюсе. и так до №9. во вторую секунду в мертвую точку входит №2, а все остальные в эту же вторую секунду (или любую другую минимальную единицу времени) тянут с положительным усилием, компенсируя мертвую точку.Смысл в том, что при разном количестве магнитов в статоре и роторе, их расположение должно быть таким, чтобы в ЛЮБОЙ момент времени в МТ находился ТОЛЬКО ОДИН магнит, а все остальные, количество которых не может быть меньше какого-то определенного чмсла, должны своим суммарным тяговым усилием компенсировать прохождение этой единичной мертвой точки. Количество магнитов нужно подсчитывать в каждом конкретном случае отдельно.Несомненно одно, построить модель на 3-5 магнитах не получится по определению.Количество роторных должно быть таким, чтобы сумма находящихся в разном положении магнитов ротора относительно статора была БОЛЬШЕ усилия мертвой точки для единичного магнита, или, если угодно, пары ротор-статор, зависших в МТ.Нужно просто понять этот принцип.Три кольца прототипа у Perendev создаст только повышенную мощность, для раскрутки генератора в 20 квт (видео). Но каждое отдельно взятое кольцо, вернее- пара, ротор-статор имеют как раз такой расклад сил.Безусловно, нужно очень точно позиционировать магниты на кольце, чтобы соблюсти это условие.а добавки Perendev в виде изолирующих железных цилиндров просто убирают паразинтые влияния магнитов друг на друга, оставляя в голом виде этот самый принцим, поскольку при подходе к МТ , имея экран, магнит ротора взаимодействует только со своим статорным магнитом, не чувствуя паразитных полей соседних магнитов статора и ротора. Т.е принцип в чистом виде.Совершенно понятно, что такие конструкции возможны только в цилиндрических формах, однако проверить правильность этого моего утверждения можно и на линейной модели.Для этого расстояния между магнитами ротора на линейке должны быть больше на какую-то величину, чем расстояние между магнитами статора на другой линейке.Но ни в коем случае НЕ равными.Для примера можно разместить на линейном статоре 30 магнитов с интервалом 10 мм, а на роторной линейке штук 9-11 с интервалом в 11 мм.

Вот наша модель магнитного двигателя:

Принцип двигателя был основан на статье которую я опубликовал выше, но модель так и не заработала.Вот еще одна модель магнитного двигателя на тему Perendev которая не работает.http://quanthomme.free.fr/qhsuite/2007News/PrototypePerendev.htmАнализируя статьи в интернете по поводу двигателя Perendev я сделал для себя не мало важные как на мой взгляд заключения, первое то что когда использовать магниты на статоре с диаметральной намагниченностью а на роторе с поперечной (может и из за этого очень трудно найти магниты в продаже с диаметральной намагниченностью), то тогда экраны для магнитов не нужны, разве что могут быть использованы на роторе для того что бы каждый магнит работал отдельно как один магнит а не сливался со всеми магнитами на роторе в один большой магнит. Соответственно модель должна производится на трех роторах и трех статорах которые сдвинуты друг от друга на некоторый угол (он высчитывается при настройке двигателя), да вот еще не мало важный фактор (почему то все на него не обращают внимание) то что расстояние между магнитами на роторе должно быть равно радиусу магнита на роторе. Что касается угла наклона магнитов то я считаю что их можно поставить даже в лоб, ели модель рабочая то двигатель закрутится, угол нам дает мощность двигателя, судя по моделям которые делают ребята в нете то он варьируется от 31-24 градуса, на данный момент работа ведется над моделью этого вариант магнитного двигателя.  

Вот верный, на мой взгляд вариант рабочего двигателя Perendev:

• Я поделился своим опытом в разработке двигателя Perendev и хотел бы послушать мнения людей их варианты и результаты которые было достигнуты в разработках магнитных двигателей, заранее благодарен.
• Скачать фото чертежей от Перендева:
• Brady_Plans_Printout. zip
• Smailic777

x-F.A.Q.

Магнитный двигатель. Реальность против Иллюзии

Предыстория.

Итак, что мы имеем на сегодняшний день.

По запросу в поисковике, на тему «рабочий магнитный двигатель», выдается чуть меньше одного миллиона страниц. О чем это говорит? Скорее всего, это говорит о том, что только в России сотни тысяч человек смогли создать прототип, проверить его, испытать… Или?

Тут сам по себе навалился вопрос. Почему все знают, как сделать магнитный двигатель, а мы до сих пор заливаем бензин в наши авто, до сих пор вкладываем огромные деньги в развитие и поддержание атомных и гидроэлектростанций. Почему, все покупают дизельный электрогенератор на дачу,  если есть магнитная альтернатива? Почему?

Я задавался этим вопросом долго, и каждый раз получал один и тот же ответ. Магнитный двигатель не выгоден нефтедобывающим корпорациям, производителям двигателей внутреннего сгорания, управляющим компаниям на электростанциях и т. д. Логично и понятно.

Магнитный двигатель, по мнению миллиона человек в России —  есть, он очень прост, а главное, кроме как смазки для подшипников ничего не требует.Но, бдительные нефтяники «отстреливают всех, кто их изготавливает»)))

В интернете, да по знакомым, я нашел как минимум с пол сотни чертежей. Все они однотипные по принципу работу. То есть,  вращательное движение осуществляется за счет взаимодействия магнитных полей. 

Сама расстановка магнитов, угол, размер и т.д. зависит от воображения создателя чертежа.

Все гениальное – просто!

Практика.

Купил неодимовые магниты. Специально выбирал помощнее, чтоб уж запустить, так запустить. Теория магнитного поля более менее понятно. То есть, есть «Север», есть «Юг». «Север» притягивает «Юг», «Юг» отталкивает «Юг»

Я решил собрать опытный образец по принципу «Юг» отталкивает «Юг».

Итак, по материалу для сборки у меня получилось так:

1.    Неодимовые магниты  20 шт. (Усилие на отрыв до 3,0 кг.)

2.    CD диск

3.    Медная проволока (для экранирования «Севера», точнее снижения мощности. Полное экранирование не возможно.

• 4.    Клей (и на всякий случай двух сторонний скотч)
• 5.    Крепеж для магнитов
• 6.    Подшипник

► Начал все с чертежа. Предварительно оценив силу магнита, решил, что при такой мощности хватит 8 штук на диск. 

► Распечатал чертеж, вырезал, наклеил на диск, перенес с помощью канцелярского ножа рисунок непосредственно на диск.

 ► Изготовил медные скобы (для попытки минимизировать притяжение с противоположного полюса)

 ► Наклеил крепеж

 Каркас собран.

Но, к подшипнику крепить я его уже не стал. Конечно от досады и разочарования я навесил диск на карандаш и попробовал покрутить магнитом с целью привести в действие двигатель, НО, это уже было как бы для успокоения мозга.

Доклеив последний магнит, мне вдруг подсознание сказало: «Ну-ну… думаешь самый умный?»

За какую то доле секунду я понял, что двигатель не будет работать, даже не попробовав. Не только у меня, а вообще у всех, кто пытается его собрать по принципу толкать (или тянуть) с помощью магнитного поля.

Я это осознал так же ясно, как и то, что человек не может ходить по поверхности воды (хотя из далека кажется, что почему бы и нет))).

Бывают такие моменты в жизни – озарения. Когда вдруг становится понятно. Это, то самое «понятно», когда уже проверять не нужно.

Соответственно я выдрал магниты (потому что прикольные), конструкцию в мусорное ведро и пошел спать.

Утром, уже следующего дня, я сделал зарисовку взаимодействия двух магнитов, что бы ответить на вопрос, почему, мы до сих пор не можем перейти на магнитную тягу.)

Описание взаимодействия

1. На рисунке показано взаимодействие магнитных полей. При взаимодействии «Юга» с «Югом», магниты отталкиваются, но при этом, «Юг» притягивает «Север».

Простой эксперимент. Если взять два магнита, по магниту в каждую руку и направить их друг к другу одним зарядом, то создается отталкивающий эффект.

Но при этом, каким бы сильным отталкивающий эффект не казался, магниты одновременно притягивают друг друга разными полюсами.

В подтверждение этого говорит тот факт, что если отпустить один из магнитов, то он не улетит под действием отталкивающей силы, а мгновенно перевернется противоположным полюсом и прилипнет к магниту, который остался не подвижен в другой руке.

2. Как бы мы магниты не расставляли, взаимодействие между ними всегда происходит по обоим полюсам. «Юг» толкает, а «Север» в этот момент притягивает. Оба полюса по своей природе равнозначны, а само поле является одним целым. Поэтому, если так можно выразится КПД равен нулю.

А что если предположить, что при наличии однополярного магнита можно запустить двигатель.Возможен ли однополярный магнит? С одной стороны многие утверждают, что это тоже самое, что палка с одним концом.

С другой стороны, по подсказке приятеля, нашел несколько статей на эту тему. Точнее есть вот такая новость:—— 

Исследователи из Имперского Колледжа Лондон получили структуру, которая работает как однополюсный магнит, совершив подвиг, который не удавался ученым в течение многих десятилетий. Исследователи говорят, что их новое исследование, опубликованное в Nature Physics, делает их ближе к изоляции ‘магнитного монополя.’

—— 

Где его можно купить я не нашел. Но сделал «теоретический» рисунок. То есть как бы взаимодействовали два однополярных магнита в двигателе.

 3. На картинке видно, что если мы построим двигатель на однополярных магнитах, по тому же принципу, то он так же не сможет крутится.

1. Получается это потому, что, для того чтобы магниты оттолкнулись друг от друга и продолжали это делать, каждый раз при сближении, во время вращения, магнит должен преодолеть сопротивление / торможение равнозначное по силе толчка.
2. Конечно я не утверждаю, что все написанное — истина, но на мой взгляд, магнитный двигатель по описанному принципу не возможен.
3. Комментарий от ЦАИ Око Планеты:Центр аномальных исследований ОКО ПЛАНЕТЫ — приглашает читателей принять участие в его работе.В задачи группы входит:1) Сбор информации;2) Анализ информации;3) Написание тематических статей;
4. Для активного участия в группе присылайте свои заявки в ПС Landgraf или Sarkey а также на почту anomalya@oko-planet. su
5. Интересные фото, видео материалы а также ссылки, присылайте кураторам группы.

Магнитный двигатель Перендева: на шаг ближе к мечте о вечном двигателе

17 января 2020

Открытие явления постоянных магнитов имело немало положительных последствий для мировой науки и экономики, открыв перед инженерами возможность создания уникальных механизмов электротехнических устройств.

Но те, кто предпочитает смотреть в далекое будущее, увидели в новой технологии реальный шанс на веки прославить свое имя, создав мечту человечества — вечный двигатель. Один из них, инженер из ЮАР Майкл Брэди сумел не только рассчитать, но и собрать подобное устройство, презентовать его широкой аудитории и получить патент на собственное изобретение.

Прошло более 50 лет, а продвинутые умы до сих пор пытаются реализовать его план в домашних или промышленных условиях, собрав фирменный двигатель Перендева своими руками.

Немного исторических фактов

Впервые попытка сконструировать магнитный вечный двигатель была предпринята в середине прошлого столетия.

1969 год стал переломным для данного направления научной мысли: публике был представлен полностью работоспособный мотор, цикл которого был конечным, но значительно отличался от других образцов продолжительностью действия.

Оправданием этому стали слабые магниты, задействованные в конструкции, и высокая сила трения, погасившая полезную энергию устройства.

Решив погреться в лучах капризной славы на волне всеобщего энтузиазма, специалист Майкл Брэди из Африки сумел сконструировать рабочий движок на 6 кВт.

Чтобы развеять любые сомнения в своей изобретательности и смекалке, он снял видеоролик про собственный альтернативный двигатель Перендева и выложил его в Интернет, где с разработкой успели ознакомиться миллионы пользователей сервиса YouTube.

Либо они были одурманены увиденным и дали волю мечтам, либо изобретатель сумел мастерски обвести зрителей вокруг пальца, но разработка имела головокружительный успех.

Пользуясь случаем, Брэди инициировал сбор средств на изготовление генераторных установок Perendev на 100 и 300 кВт, чего вполне хватило бы для бесперебойной работы масштабного производства. Миллион долларов — неплохо для стартапа, даже если это очередной мыльный пузырь.

С внушительной суммой смекалистый инженер успел переселиться в Швейцарию и признал себя банкротом, чтобы провести остаток дней в роскоши и комфортной жизни. Однако вскоре в отношении горе-изобретателя был начат уголовный процесс, где в адрес главного героя было сказано слово «мошенник».

До сих пор его открытие будоражит пытливые умы, а попытки создания двигателя Перендева на магнитах активно обсуждаются на тематических форумах.

Принцип действия и конструкция магнитного двигателя Перендева

На деле магнитные устройства вполне могут стать прообразом настоящего вечного двигателя. Они практически не нуждаются в энергии, приходя в движение за счет силы притяжения и отталкивания.

Но стартовый импульс должен дать именно внешний источник энергии, что противоречит основному принципу вечного двигателя — автономности работы.

Популярные сегодня офисные безделушки в виде сталкивающихся намагниченных шариков на тонкой проволоке или «плывущих» дельфинов олицетворяют принцип действия такого механизма, но запускаются в работу от обычной батарейки-«таблетки».

Первым человеком, сумевшим создать прообраз вечного двигателя, стал Никола Тесла. Но даже его устройство не было идеальным, поскольку начинало работать только от электрического импульса. Двигатель Брэди продолжает эту идею. Устранив силу трения, на которую расходуется значительная часть КПД устройства, он пытается довести коэффициент до 100%.

Элементы и сборка двигателя Перендева

• Основные узлы модели представлены на схеме:
• 1 — Раздел силовых линий
  2 — Вращающийся ротор
  3 — Статор, находящийся вне магнитного поля
• 4 — постоянный магнит кольцевой формы

5 — Постоянные магниты плоской формы
6 — Металлический корпус вне действия магнитного поля

В качестве ротора можно задействовать шарик от подшипника, а на место кольцевого магнита установить элемент громкоговорителя. Полюса постоянного магнита находятся на обеих плоскостях.

Его ограничивают кольца-барьеры из материалов, не подверженных намагничиванию. Между кольцами помещают стальной шарик, призванный играть роль вращающегося ротора.

Он притягивается к магниту за счет взаимодействия противоположных полюсов.

Статор магнитного двигателя Perendev представляет собой экранируемую металлическую пластину. На ней закрепляют небольшие плоские магниты, ориентируясь на размеры кольцевого магнита.

При приближении шарика к статору в магнитах поочередно возникает сила притяжения и отталкивания, запуская ротор по траектории кольцевого магнита.

Пока электромагнитные свойства элементов будут сохраняться на высоком уровне, вращение шарика обеспечено.

Полезные советы, схему двигателя Перендева и информацию по сборке можно уточнить, просмотрев следующий видеосюжет:

Перспективы дальнейших усовершенствований двигателя Перендева на магнитах

Скептики, с изрядной долей сомнений относящиеся к громким изобретениям, доказывают невозможность создания вечного двигателя. По их авторитетному мнению, постоянное получение энергии из ниоткуда невозможно ни с точки зрения науки, ни с позиций здравого смысла.

Однако в отношении магнитного поля стоит сделать исключения: это особый вид материи с плотностью до 280 кДж/куб.м, внутри которого действуют физические законы. Указанного значения достаточно, чтобы смело рассчитывать на получение энергетического потенциала для запуска и работы движка.

Это подтверждают многочисленные научные труды и запатентованные изобретения. А вот действующие механизмы, к сожалению, пока присутствуют только в мечтах изобретателей или хранятся в обстановке строгой секретности.

Возможно, увидеть их в действии не получится: через несколько десятков лет даже сильный магнит теряет силу, и мотор окажется бесполезным куском металла.

К звёздам без топлива! NASA и её невозможный двигатель [дополнено]

Мечта о звёздах постоянно откладывается. Химия — стараниями Цандера, Королёва, Малины, фон Брауна — выведшая нас за атмосферу и к другим планетам, увы, на большее не способна. Чтобы добраться даже до ближайшей к нам Проксиме Центавра — нищего красного карлика! — потребуются время и объём топлива не просто фантастические, а делающие экспедицию бессмысленной. Иных же технологий, могущих составить конкуренцию химическому двигателю, пока не существует. Или, если быть точным, не существовало до прошлой недели, когда не кто иной, как NASA, опубликовало отчёт, задокументировавший опыты с уникальным ракетным двигателем, способным привести человека к звёздам… без топлива. Беда с этим двигателем одна: подавляющим большинством физиков он признаётся антинаучным.

Вообразите обычную «микроволновку» необычной конструкции: вместо привычного «кирпича», пусть она будет выполнена в форме рупора. Экранирующую сетку со стенок сдирать не надо, за пределы такой «печки», как и прежде, микроволновое излучение просачиваться не должно. Теперь включим питание и отправим устройство за пределы атмосферы и земного тяготения. Что произойдёт?

Забегая вперёд: это EmDrive конструкции Роджера Шаера. В NASA испытывали не его, но принцип действия тот же.

Классическая физика утверждает, что для создания движения необходимо от чего-нибудь оттолкнуться, а уж что это будет — дело десятое: может быть ноги и земля, может быть винт и вода или атмосфера, может быть атомы сгоревшего или ионизированного газа (ионный двигатель, пусть маломощный, уже в космонавтике применяется, вспомните Deep Space 1). Так что с описанным нами устройством не случится ровным счётом ничего: раз периметр устройства ничто не покидало, суммарный его импульс останется нулевым (см. Закон сохранения импульса).

Однако, некоторые исследователи с этим не согласны. Они уверены, что за счёт возникающей внутри нашей «печки» «квантовой несбалансированности» возникнет тяга. Энергия для такого движка, естественно, по-прежнему нужна, это не вечный двигатель, но её можно получить от солнечных батарей (пока до ближайшей звезды недалеко), либо атомного реактора на борту. Зато топливо — в смысле расходное вещество, которое нужно выбрасывать за борт для создания движения — не понадобится. Отсюда и выгоды. Мало того, что максимальная скорость ограничена только скоростью света, мало того, что мощность импульса можно наращивать бесконечно, так ещё и тащить с собой бесполезные тонны рабочего вещества (потребные только затем, чтобы выбросить их потом через дюзы!) не надо — а значит, оно не кончится, а значит, ускорение пойдёт быстрей.

NASA не автор идеи «электромагнитного движка». Её «отцом» считается британский инженер Роджер Шаер, который конструирует прототипы не первый год и даже как-то выбил на свой EmDrive государственный грант (помогло, вероятно, то, что он не настаивает, что законы физики ошибочны, он утверждает, что в чём-то ошибаются сами физики). Глядя на него, при поддержке государства ведут аналогичные эксперименты китайские исследователи. И те и другие зафиксировали в своих опытах тягу в доли грамма, а китайцы вот-вот собирались проводить генеральную проверку на орбите. На этом история обрывалась год назад (см. «Провал как топливо успеха»), а за прошедшее время к работе подключились американцы. Некто Гвидо Фетта, изобретатель из США, тоже болеющий темой ЭМ-драйва, убедил NASA испытать свои аппараты. И вот результат.

Это Cannae Drive конструкции Гвидо Фетты. Именно его испытывали в NASA.

28 июля на официальном подсайте NASA был опубликован, а парой дней позже на конференции по реактивному движению озвучен, отчёт группы сотрудников NASA под названием «Аномальная тяга от радиоволнового тестового устройства, измеренная на чувствительном маятнике». В полном объёме, к сожалению, он доступен только за деньги (распространённая проблема в наши дни…), но конспект есть на упомянутом сайте, а пробелы восполнили западные научные журналисты, читавшие или слышавшие отчёт целиком. Суть: подвесив «микроволновку» на чувствительные весы и включив её, испытатели зафиксировали берущуюся неизвестно откуда тягу — правда, слабее, чем в британских или китайских опытах, но всё-таки заметную. Видимо, чтобы не быть уволенными сразу, авторы отчёта обошли вниманием причину возникновения тяги (на этот счёт высказаны уже минимум две теории, обе так или иначе связаны с квантовой механикой), сосредоточившись на описании самого двигателя и процесса измерений. И случилось всё это ровно прошлым летом, а сейчас, наконец, результаты опыта обнародованы.

Если вы уже слышали про отчёт NASA, то, конечно, знаете, в чём там подвох. Американцы «взвешивали» «печку» не только во включённом состоянии, но и выключенную (они назвали такую «нулевым устройством»). Для чего? Для чистоты опыта, конечно: если вдруг и в таком эксперименте появится тяга, будет понятно, что причина кроется вовсе не в «неизвестных физических свойствах закрытой камеры с микроволновым излучением». И в самом деле, даже выключенный ЭМ-двигатель показал некоторую тягу. И многие журналисты поспешили объявить это свидетельством неработоспособности ЭМ-драйва: мол, как и ожидалось, электромагнитный двигатель никакого импульса не создаёт, всё дело в погрешностях. Но журналисты ошиблись.

Тот факт, что даже выключенный ЭМ-драйв отклонял стрелку весов, говорит лишь, что в процедуре измерений были учтены не все факторы. Вероятно, на весы влияет магнитное поле, возникающее в силовых кабелях, питающих установку — что сотрудники NASA и выяснили, тогда как китайцы и Шаер, возможно, заметить не смогли. Но эти помехи не перекрывают главного результата, без всяких двусмысленностей завершающего отчёт. Цитирую: «устройство … создаёт силу … которую нельзя приписать никакому из известных электромагнитных явлений». Точка.

Проксима Центавра. 4,2 световых года от Земли. 270 тысяч расстояний от Земли до Солнца. Фото: ESA/Hubble.

Можно не верить Шаеру. Можно не доверять китайцам. Но NASA — не самоучка, не любитель, не мастер клонирования чужих решений. Уж там-то понимают, как и что можно и нужно измерять. Ошибка, конечно, не исключена и здесь. В конце концов то же NASA совсем недавно изучало антигравитацию. Но теперь, наконец, идею ЭМ-двигателя перепроверят другие авторитетные исследователи (к чему авторы отчёта и призывают, параллельно собираясь заняться этим самостоятельно) и, вероятно, поставят опыты в космосе. Ведь главный аргумент противников такого движка (не считая противоречия с физикой) состоит во взаимодействии с подвесом: в настоящей невесомости, мол, никакой тяги не будет.

Так с чем мы столкнулись? С заблуждением, ошибкой? Возможно. Но третье по счёту подтверждение и авторитет испытателей даёт право предположить не ошибку, а — дыру в понимании физики. И — прорыв в исследованиях космического пространства. Нет, конечно, такой двигатель можно будет применить и для постройки летающих автомобилей, но те, в конце концов, могут быть построены и другими способами.

А вот в космосе ЭМ-движок незаменим. Станет проще и дешевле корректировать орбиты спутников и орбитальных станций. Полёты даже внутри Солнечной системы станут намного быстрей: на тот же Марс можно будет добраться за несколько недель. И наконец-то мы полетим к звёздам. С приемлемыми перегрузками на разгон и торможение дорога, вероятно, займёт годы. Но хорошо уже то, что такими расчётами можно заняться всерьёз.

P.S. (дополнено 8.08.2014) Всплыли подробности опытов — и всё оказалось даже интересней. «Нулевым устройством» в NASA обозвали не выключенную, как считалось ранее, а экспериментальную модификацию ЭМ-драйва — с особой структурой стенок. Так что тяга в опыте с «нулевым устройством» показывает только, что учёные до сих пор не понимают, что именно тягу вызывает. Но кроме того, в отдельном опыте они заменяли ЭМ-драйв обычным резистором — и вот там-то тяги не возникало.

Что такое EmDrive, новый космический двигатель НАСА?

Бесплатная статья

Присоединяйтесь к более чем 1 миллиону премиум-пользователей и получайте более подробные рекомендации по акциям и исследования

Рич Смит
–
4 декабря 2016 г. , 10:13

Вы читаете бесплатную статью с мнениями, которые могут отличаться от премиальных инвестиционных услуг The Motley Fool. Станьте участником Motley Fool сегодня, чтобы получить мгновенный доступ к рекомендациям лучших аналитиков, углубленным исследованиям, инвестиционным ресурсам и многому другому.
Учить больше

Aerojet Rocketdyne Holdings, Inc.

Рыночная капитализация

$ 3B

Сегодняшние изменения

(-2,03%)-$ 0,82

Текущая цена

$ 39,57

Цена по состоянию на 29 сентября, 2022, 2:44. ЕТ

Подсказка: это двигатель космического корабля… для работы которого не требуется топливо.

НАСА отправляется на Марс, возможно, уже в 2033 году. Однако это не будет коротким путешествием, по крайней мере, с современными технологиями.

Согласно последним Презентация Boeing (BA -6,80%) о плане НАСА по пилотируемой миссии на Марс, лучшее время для запуска космического корабля с Земли на Марс — во время «Марсианской оппозиции», времени года, когда Марс ближе всего к Земле, и прямо напротив Земли по отношению к Солнцу. Однако такие подходы приходят только раз в 26 месяцев. И даже тогда, в точке наибольшей близости между планетами, современные технологии двигателей, основанные на сжигании жидкого топлива для приведения в движение космического корабля, означают, что путешествие на Красную планету займет не менее шести месяцев — в одну сторону.

Но что, если бы существовал лучший способ путешествовать?

«Безумные ученые» НАСА в Eagleworks продолжают работать над созданием бестопливного электромагнитного двигателя для космического корабля (не изображен). Источник изображения: Getty Images.

Представляем EmDrive

Одна из технологий, которую НАСА оценивает для запуска такой миссии на Марс, называется «EmDrive», сокращение от «Электромагнитный привод». Мы впервые познакомили вас с EmDrive в прошлом году. Проще говоря, это устройство для преобразования электрической энергии в микроволны, которые, в свою очередь, создают тягу для перемещения космического корабля в космосе.

Изначально тяга мизерная — около 1,2 миллиньютона на киловатт. (Таким образом, один киловатт производит достаточную тягу, чтобы разогнать один грамм массы на один метр в секунду за секунду.) Но по мере того, как тяга продолжается с течением времени, скорость увеличивается. В конечном счете считается, что космический корабль с двигателем EmDrive может позволить совершить путешествие с Земли на Марс всего за 10 недель.

И вот самая удивительная часть: ученые до сих пор не могут точно понять, как EmDrive согласуется с Третьим законом движения Ньютона, поскольку он создает тягу без необходимости выбрасывать топливо. Только электричество (вырабатываемое, например, бортовым ядерным реактором или солнечными панелями), по-видимому, способно привести корабль в движение. Таким образом, нет необходимости тратить миллионы долларов и миллионы галлонов топлива на подъем топлива из гравитационного колодца планеты для заправки и питания космического корабля.

Слишком хорошо, чтобы быть правдой?

Движение без топлива? «Двигатель», работающий без «газа»? EmDrive звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой, но, как бы ни старались, НАСА не смогло доказать, что EmDrive — это обман (пока).

Не то чтобы он не пробовал. Впервые предложенная британской компанией Satellite Propulsion Research Ltd в 2001 году, а затем испытанная в Китае, передовая физическая лаборатория NASA «Eagleworks» приступила к изучению EmDrive в 2013 году. В прошлом месяце The Christian Science Monitor подтвердил, что отчет Eagleworks об EmDrive «выдержал экспертную оценку» и был опубликован в Journal of Propulsion and Power Американского института аэронавтики и астронавтики.

Монитор поясняет, что просто прохождение проверки не является окончательным доказательством того, что EmDrive работает, как описано. Однако это подтверждает, что методология Eagleworks была «надежной», и поддерживает план НАСА по следующим испытаниям EmDrive в космосе.

Что это значит для инвесторов

Вот здесь-то и может возникнуть интерес для инвесторов в космической сфере. В настоящее время несколько компаний вкладывают миллиарды долларов в разработку двигателей на обычном топливе для космических кораблей в межпланетном полете — все, от двигателя RL10 Aerojet Rocketdyne (AJRD -2,03%) и его преемников до новых межпланетных двигателей, которыми занимается Илон Маск. проектирует свой марсианский колониальный транспорт в SpaceX.

С одной стороны, если EmDrive выдержит испытания в космосе и продолжит подтверждать концепцию бестопливного двигателя, это может сделать все остальные инвестиции в обычные технологии двигателей устаревшими. С другой стороны, разработка работающей двигательной установки EmDrive может открыть новые возможности для исследований космических компаний. А сделав космические путешествия более эффективными и дешевыми, это может способствовать дальнейшему созданию частных компаний, стремящихся развивать космос в коммерческих целях.

Короче говоря, EmDrive может звучать как «технология Звездного Пути» и к тому же надуманная. Но до тех пор, пока EmDrive продолжает проходить все тесты, которые НАСА может устроить, эта технология остается заслуживающей внимания.

Рич Смит  не владеет акциями какой-либо компании, указанной выше, и не является короткой. Вы можете найти его на  Motley Fool CAPS , где он публично выступает под ником TMFDitty , где в настоящее время он занимает 336-е место из более чем 75 000 участников.

Пестрый Дурак не имеет позиций ни в одной из упомянутых акций. Попробуйте любой из наших сервисов новостной рассылки Foolish бесплатно в течение 30 дней. Мы, дураки, возможно, не все придерживаемся одного и того же мнения, но все мы верим, что рассмотрение разнообразных идей делает нас лучшими инвесторами. У Motley Fool есть политика раскрытия информации.

Упомянутые акции

Aerojet Rocketdyne Holdings, Inc.

AJRD

$39,57
(-2,03%)
0,82 $

Компания Боинг

ВА

$124,37
(-6,80%)
$-9,07

*Средняя доходность всех рекомендаций с момента их создания. Основа затрат и доход на основе закрытия предыдущего рыночного дня.

Связанные статьи

Как Aerojet Rocketdyne увеличила годовой объем продаж за один день

Почему акции Aerojet Rocketdyne сегодня падают

Почему акции Aerojet Rocketdyne взлетают вверх сегодня

Почему акции Aerojet Rocketdyne выросли сегодня

3 лучшие акции для инвестиций в космос

Наши самые популярные статьи

COLA социального обеспечения 2023 года будет меньше, чем ожидалось. Это хорошая вещь.

Почему акции Tesla упали сегодня

Почему сегодня акции AMD падают

Почему акции Rivian, Nio и Lithium Americas упали сегодня

Все, что вам нужно знать о подруливающем устройстве EmDrive

Даже если вы не следите за разработками в области космических двигателей, вы, вероятно, слышали о EmDrive. Вы, наверное, видели заголовки, объявляющие, что это ключ к межзвездным путешествиям, и утверждают, что это резко сократит время путешествия по нашей Солнечной системе, делая наши мечты о людях, путешествующих по другим планетам, еще более реальными. Были даже утверждения, что эта весьма спорная технология является ключом к созданию варп-двигателей.

Это смелые утверждения, и, как однажды сказал великий космолог и астрофизик Карл Саган, «необычные утверждения требуют экстраординарных доказательств». Имея это в виду, мы подумали, что было бы полезно разобрать, что мы знаем о загадочном EmDrive, и действительно ли он является ключом к исследованию звезд человечеством.

Итак, без лишних слов, вот абсолютно все, что вам нужно знать о самом загадочном двигательном устройстве в мире.

Эта статья периодически обновляется в ответ на новости и события, касающиеся EM Drive и теорий, связанных с ним.

Новый просочившийся документ НАСА указывает на потенциально работающий EmDrive

Утечка документа НАСА, полученная International Business Times через сообщение пользователя на форумах NASA Spaceflight. Сообщение было первоначально удалено модераторами форума, однако с тех пор документ был опубликован и в настоящее время доступен для просмотра здесь. Документ якобы тот же самый, который обсуждался ранее в этом году (сообщается ниже). Информация в документе явно указывает на рабочую версию EmDrive, и, хотя она еще не опубликована, она все еще предназначена для публикации в научном журнале Института аэронавтики и астронавтики 9.0058 Журнал движения и мощности AIAA .

Как обсуждается ниже, это огромный шаг вперед для EmDrive и для тех, кто верит в теоретическую технологию. Если документ о результатах НАСА действительно пройдет проверку и увидит свет — что кажется весьма вероятным — это будет благом для дальнейших исследований и разработок технологии EmDrive. Это открыло бы двери для дальнейших исследований и испытаний и, наконец, могло бы привести людей к быстрому и легкому космическому путешествию.

Статья EmDrive наконец-то принята на рецензирование

Первоначально в этой статье указывалось, что предыдущие исследования и документы по EmDrive либо не были представлены, либо прошли рецензирование. Однако эти дни остались в прошлом, учитывая статью NASA Eagleworks об испытании EmDrive, которая, как сообщается, прошла процесс рецензирования и вскоре будет опубликована Американским институтом аэронавтики и астронавтики в журнале AIAA Journal of Propulsion and Power .

Это важный шаг для EmDrive, так как он придает легитимность технологии и проведенным до сих пор тестам, открывая двери для других групп, чтобы повторить тесты. Это также позволит другим группам посвятить больше ресурсов раскрытию того, почему и как это работает, и тому, как итерировать двигатель, чтобы сделать его жизнеспособной формой движения. Таким образом, хотя одна рецензируемая статья не сможет внезапно обеспечить человеческую расу межпланетными путешествиями, это первый шаг к тому, чтобы в конечном итоге реализовать это возможное будущее.

Что такое EmDrive?

Проще говоря, EmDrive — это загадка. Впервые разработанная в 2001 году аэрокосмическим инженером Роджером Шойером, эту технологию можно охарактеризовать как безтопливную силовую установку, то есть двигатель не использует топливо для реакции. Устранение потребности в топливе делает корабль значительно легче и, следовательно, его легче перемещать (и теоретически дешевле в производстве). Кроме того, гипотетический двигатель способен развивать чрезвычайно высокие скорости — мы говорим о потенциальной доставке людей к внешним пределам Солнечной системы за считанные месяцы.

Мы говорим о потенциальной доставке людей к внешним пределам Солнечной системы в течение нескольких месяцев.

Проблема в том, что вся концепция безреактивного привода несовместима с ньютоновским законом сохранения импульса, который утверждает, что в замкнутой системе линейный и угловой импульс остаются постоянными независимо от любых изменений, происходящих в указанной системе. Проще говоря: пока не будет приложена внешняя сила, объект не будет двигаться.

Безреактивные приводы названы так потому, что им не хватает «реакции», определенной в третьем законе Ньютона: «На каждое действие есть равная и противоположная реакция». Но это противоречит нашему нынешнему фундаментальному пониманию физики: действие (движение корабля), происходящее без противодействия (воспламенения топлива и выброса массы), должно быть невозможным. Если такое произойдет, это будет означать, что имеет место пока еще неопределенное явление — или наше понимание физики совершенно неверно.

Как «работает» EmDrive?

Оставив в стороне потенциально разрушающие физику невероятные возможности технологии, давайте простыми словами объясним, как работает предлагаемый привод. EmDrive — это так называемый двигатель с резонансным резонаторным двигателем RF, , и он является одной из нескольких гипотетических машин, использующих эту модель. Эти конструкции работают за счет того, что магнетрон выталкивает микроволны в закрытый усеченный конус, затем упирается в короткий конец конуса и продвигает аппарат вперед.

Это отличается от формы движения, используемой в настоящее время космическими кораблями, которые сжигают большое количество топлива, чтобы выбросить огромное количество энергии и массы, чтобы запустить корабль в воздух. Часто используемая метафора неэффективности этого состоит в том, чтобы сравнить частицы, давящие на корпус и создающие тягу, с актом сидения в машине и нажатием на руль, чтобы машина двигалась вперед.

Несмотря на то, что были проведены испытания экспериментальных версий привода — с низкими энергозатратами, приводящими к тяге в несколько микроньютонов (примерно столько же силы, сколько вес пенни) — первая рецензируемая статья была принята только недавно, и ни один из результатов других тестов никогда не публиковался в рецензируемом журнале. Возможно, некоторые положительные результаты по тяге были вызваны помехами или неучтенной ошибкой испытательного оборудования. Тот факт, что статья NASA Eagleworks, как сообщается, была принята экспертами и будет опубликована в  9Однако 0058 AIAA Journal of Propulsion and Power  действительно добавляет легитимности этим утверждениям.

Несмотря на то, что до публикации в Eagleworks было много скептицизма в отношении EmDrive, важно отметить, что было несколько человек, испытавших привод и сообщивших о достижении тяги.

• В 2001 году Шойер получил от британского правительства грант в размере 45 000 фунтов стерлингов на тестирование EmDrive. Сообщается, что его испытание достигло силы 0,016 ньютона и потребовало 850 ватт мощности, но никакая экспертная проверка испытаний не подтвердила это. Однако стоит отметить, что это число было достаточно низким, чтобы потенциально считаться экспериментальной ошибкой.
• В 2008 году Ян Цзюань и группа китайских исследователей из Северо-Западного политехнического университета предположительно подтвердили теорию, лежащую в основе РЧ-резонаторных двигателей, и впоследствии построили свою собственную версию в 2010 году, несколько раз протестировав привод с 2012 по 2014 год. Результаты испытаний якобы были положительная, достигающая тяги до 750 мН (миллиньютонов) и требующая мощности 2500 Вт.
• В 2014 году исследователи НАСА протестировали собственную версию EmDrive, в том числе в жестком вакууме. И снова группа сообщила об упоре (около 1/1000 заявлений Шойера), и снова данные никогда не публиковались в рецензируемых источниках. Другие группы НАСА скептически относятся к утверждениям исследователей, но в их статье четко указано, что эти выводы не подтверждают и не опровергают привод, а вместо этого призывают к дальнейшим испытаниям.
• В 2015 году та же группа НАСА испытала версию Cannae Drive инженера-химика Гвидо Фетты (урожденная Q Drive) и сообщила о положительной чистой тяге. Точно так же исследовательская группа из Дрезденского технологического университета также протестировала двигатель, снова сообщив о тяге, как прогнозируемой, так и неожиданной.
• Еще одно испытание, проведенное исследовательской группой НАСА Eagleworks в конце 2015 года, по-видимому, подтвердило надежность EmDrive. В ходе теста были исправлены ошибки, допущенные в предыдущих тестах, и, что удивительно, привод достиг тяги. Однако группа еще не представила свои выводы для экспертной оценки. Вполне возможно, что другие непредвиденные ошибки в эксперименте могли вызвать тягу (наиболее вероятным из них является то, что вакуум был скомпрометирован, в результате чего тепло расширяло воздух в тестовой среде и приводило в движение привод). Независимо от того, будут ли результаты в конечном итоге опубликованы или нет, необходимо провести дополнительные тесты. Это именно то, что намерены сделать Исследовательский центр Гленна в Кливленде, штат Огайо, Лаборатория реактивного движения НАСА и Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Для сторонников EmDrive, кажется, есть некоторая надежда.

В середине 2016 года новая теория была выдвинута физиком Майклом МакКаллохом, исследователем из Плимутского университета в Соединенном Королевстве, которая может предложить объяснение тяги, наблюдаемой в ходе испытаний. Теория Маккаллоха имеет дело с инерцией и чем-то, что называется эффектом Унру — концепцией, предсказанной теорией относительности, которая заставляет Вселенную казаться тем горячее, чем больше вы ускоряетесь, с наблюдаемым теплом относительно ускорения.

Новая теория МакКаллоха имеет дело с неподтвержденной концепцией излучения Унру, которая предполагает, что частицы формируются из космического вакуума как прямой результат наблюдаемого нагрева Вселенной из-за ускорения. Эта теоретическая концепция в значительной степени соответствует нашему нынешнему пониманию Вселенной и предсказывает результаты инерции, которые мы наблюдаем в настоящее время, хотя и с одним заметным исключением: небольшое ускорение в масштабе примерно того, что наблюдалось при тестировании ЭМ-двигателя.

Это ускорение происходит из-за частиц излучения Унру, длина волны которых увеличивается по мере уменьшения ускорения. Частицы Унру с разными длинами волн должны были бы поместиться на обоих концах конуса ЭМ-привода, и по мере того, как они отскакивали бы внутри конуса, их инерция также изменялась бы, что в конечном итоге приводило к тяге.

Теорию Маккаллоха, по общему признанию, немного сложно изложить в лаконичных терминах неспециалиста. Если вам любопытно и вы хотите углубиться в изучение теории, вы можете прочитать всю статью Маккаллоха, в которой обсуждается его теория, здесь. Дело здесь в том, что, если Эффект Унру и Излучение Унру подтвердятся, это предлагает вполне правдоподобное объяснение для кажущихся до сих пор невозможными наблюдений за тягой ЭД. Это потребует дальнейших исследований и экспериментов и даст силовой установке еще больше возможностей для испытаний.

Последствия работы EmDrive

Легко увидеть, как многие в научном сообществе настороженно относятся к двигателям EmDrive и РЧ-резонаторам в целом. Но, с другой стороны, обилие исследований поднимает несколько вопросов: почему существует такой интерес к технологии и почему так много людей хотят ее протестировать? Какие именно претензии к приводу делают его такой привлекательной идеей? В то время как все, от спутников, контролирующих температуру атмосферы, до более безопасных и эффективных автомобилей, было представлено как потенциальные приложения для привода, реальная привлекательность технологии — и стимул для ее создания в первую очередь — это последствия для космических путешествий. .

Космический корабль

, оснащенный безреактивным двигателем, потенциально может добраться до Луны всего за несколько часов, до Марса за два-три месяца и до Плутона за два года. Это чрезвычайно смелые заявления, но если EmDrive действительно окажется законной технологией, они могут быть не такими уж диковинными. И без необходимости упаковывать несколько тонн топлива, космические корабли становятся дешевле, проще в производстве и намного легче.

Для НАСА и других подобных организаций, включая многочисленные частные космические корпорации, такие как SpaceX, легкие и доступные космические корабли, способные быстро перемещаться в отдаленные уголки космоса, являются чем-то вроде единорога. Тем не менее, чтобы это стало реальностью, наука должна собраться.

Шойер непреклонен в том, что нет необходимости в лженауке или квантовых теориях, чтобы объяснить, как работает EmDrive. Вместо этого он считает, что современные модели ньютоновской физики предлагают объяснение, и написал статьи по этому вопросу, одна из которых в настоящее время проходит рецензирование (отдельно от статьи Eagleworks). Он ожидает, что статья будет опубликована где-то в этом году. Хотя в прошлом другие ученые критиковали Шойера за некорректную и непоследовательную науку, если статья действительно будет опубликована, она может начать узаконивать EmDrive и стимулировать дополнительные испытания и исследования.

Космический корабль

, оснащенный безреактивным двигателем, потенциально может добраться до Луны всего за несколько часов.

Несмотря на то, что он настаивал на том, что привод ведет себя в рамках законов физики, это не помешало ему делать смелые заявления относительно EmDrive. Шойер официально заявил, что этот новый двигатель создает варп-пузыри, которые позволяют ему двигаться, утверждая, что именно так, вероятно, были достигнуты результаты испытаний НАСА. Утверждения, подобные этим, вызвали большой интерес в Интернете, но не имеют четких подтверждающих данных и (по крайней мере) потребуют обширных проверок и обсуждений, чтобы быть серьезно воспринятыми научным сообществом, большинство из которых по-прежнему скептически относятся к утверждениям Шойера. Надеемся, что с этой новой рецензируемой статьей будет проведено больше тестов EmDrive, которые помогут понять, как эта штука работает.

Колин Джонстон из Планетария Армы написал обширную критику EmDrive и неубедительных результатов многочисленных тестов. Точно так же Кори С. Пауэлл из Discovery написал свое собственное обвинение как в отношении EmDrive Шойера, так и в отношении Cannae Drive Фетты, а также недавнего энтузиазма по поводу находок НАСА. Оба указывают на необходимость большей осмотрительности при сообщении о таких случаях. Профессор и физик-математик Джон С. Баэз выразил свое истощение по поводу упорства концептуальной технологии в дебатах и ​​дискуссиях, назвав само понятие безреакционного привода «чепухой». Его страстное увольнение перекликается с мнением многих других.

EmDrive Шойера был встречен с энтузиазмом в других местах, в том числе на веб-сайте NASASpaceFlight.com, где впервые была опубликована информация о последних испытаниях Eagleworks, и в популярном журнале New Scientist, который опубликовал положительную и оптимистичную статью об EmDrive. (Позже редакция сделала заявление, что, несмотря на непреходящее волнение по поводу этой идеи, им следовало проявить больше такта, когда писали о спорной теме.)

Документ

NASA Eagleworks открывает двери для лучшего понимания технологии и ее дальнейшего совершенствования. Демонстрируемый, работающий EmDrive может открыть захватывающие возможности как для космических, так и для земных путешествий, не говоря уже о том, чтобы поставить под сомнение все наше понимание физики.

Рекомендации редакции

• «Бросающий вызов физике» EmDrive действительно работает, заявляет НАСА в рецензируемой статье.

• Утечка документа НАСА предполагает, что «невозможный» двигатель Emdrive действительно работает

• Насколько велика Вселенная? Попытка ответить на один из самых сложных вопросов астрономии

• Двигатель НАСА EmDrive только что сделал важный шаг вперед

• Никогда не говори никогда: «невозможный» электромагнитный привод НАСА показал многообещающие результаты испытаний, проведенных немецкими учеными

Как работает электромагнитный двигатель?

НАУКА — Физические науки

Задумывались ли вы когда-нибудь.

..

• Что такое электромагнитное движение?
• Кто такой Роджер Шойер?
• Как мы можем улучшить космические путешествия?

Метки:

См. все Теги

• Наука,
• Физические науки,
• Физика,
• Космическое путешествие,
• Космический корабль,
• Луна,
• Марс,
• Сатурн,
• Галактика,
• Ньютон,
• Роджер Шойер,
• Шаттл,
• НАСА,
• Германия,
• Топливо,
• Эмдрайв,
• Наука,
• Физические науки,
• Физика,
• Космическое путешествие,
• Космический корабль,
• Луна,
• Марс,
• Сатурн,
• Галактика,
• Ньютон,
• Роджер Шойер,
• Шаттл,
• НАСА,
• Германия,
• Топливо,
• Эмдрайв

Сегодняшнее чудо дня было вдохновлено Эндрю из Нового Орлеана. Эндрю Уондерс , « Как работает электромагнитный двигатель? ” Спасибо, что ДУМАЕТЕ вместе с нами, Эндрю!

Хотели бы вы когда-нибудь побывать на Луне? Эта поездка была бы мечтой для многих людей! Более слабая гравитация позволила бы людям прыгать по воздуху. Другие хотели бы увидеть Землю издалека. Некоторые думают, что однажды люди могут даже жить на Луне.

Но зачем останавливаться на достигнутом? Почему бы не отправиться на Марс? Сатурн? Может быть, даже другая галактика? В современном космическом корабле вам предстоит долгое путешествие. Поездка на Марс займет семь месяцев. Но это еще ничего — ваш полет на Сатурн продлится более трех лет!

Почему космический полет длится так долго? Есть много причин. Во-первых, объекты в космосе находятся очень далеко друг от друга. Наш ближайший сосед — Луна — находится на расстоянии 225 623 миль. Марс? Это 33,9 миллиона миль! Путешествие так далеко даже на самом быстром космическом корабле заняло бы много времени.

Кроме того, космические корабли очень тяжелые. Например, космические челноки НАСА имели стартовую массу 4,5 миллиона фунтов. Чтобы ускорить космические путешествия, ученые должны найти способ сделать космические корабли легче.

Как сделать космический корабль легче? Некоторые ученые считают, что ответ связан с топливом. При старте космические корабли должны нести много топлива. В случае космических шаттлов топливо составляло примерно половину веса всего корабля при старте. Многие считают, что альтернативный метод топлива сделает корабли легче и быстрее.

Один из вариантов — электромагнитный двигатель. Это использование электромагнетизма, чтобы заставить объекты двигаться вперед. Этот термин может показаться вам знакомым, если вы читали о поездах MagLev. В поездах MagLev электромагнитная тяга работает благодаря линейному двигателю. Железнодорожный путь отталкивает электромагниты поезда, толкая его вперед. Но как это будет работать в космосе?

Инженер по имени Роджер Шойер считает, что электромагнитные двигатели также могут использоваться в космических кораблях. Изобретение Шойера, EmDrive, работает с электромагнитной энергией, создаваемой внутри конусообразного двигателя. Внутри EmDrive электромагнитные волны текут от одного конца к другому. Один конец намного больше другого, поэтому скорость волн на одном конце намного выше. Шойер говорит, что именно эта разница заставляет EmDrive двигаться вперед.

Однако другие менее уверены. Многие ученые относят EmDrive к лженауке. Они думают, что это противоречит третьему закону Ньютона. Этот закон гласит, что на каждое действие есть равное, но противоположное противодействие. Поскольку EmDrive, похоже, не реагирует, они утверждают, что он не работает так, как говорит Шойер.

Ученые все еще тестируют устройство Шойера. Если EmDrive заработает, это будет гораздо более чистый способ космических путешествий. EmDrive избавит космический корабль от необходимости сжигать ископаемое топливо. Это также значительно ускорит космические путешествия. Ученые подсчитали, что путешествие на Марс с помощью EmDrive займет 70 дней.

Считаете ли вы, что будущее космических путешествий за электромагнитным двигателем? Какое еще применение может быть у него, если оно работает?

Common Core, Научные стандарты следующего поколения и Национальный совет по социальным исследованиям.»> Стандарты:

NGSS.PS2.A, NGSS.PS2.B, NGSS.PS3.A, NGSS.PS3.C, NGSS.ETS1, CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.4, CCRA.R .1, CCRA.R.2, CCRA.R.10, CCRA.SL.1, CCRA.SL.2, CCRA.W.1, CCRA.L.1, CCRA.L.2, CCRA.W.4 , CCRA.W.6

Интересно, что дальше?

Мы не собираемся снова и снова ГУЛИТЬ, но завтрашнее Чудо дня — это так здорово!

Попробуйте

Не забудьте найти друга или члена семьи, который может помочь вам в этих занятиях.

• Некоторые люди уже строят планы по колонизации Марса! Как вы думаете, переселение людей на Марс — хорошая идея? Каково было бы жить на Марсе? Обсудите свое мнение с другом или членом семьи.
• Если бы вы могли отправиться куда угодно в космосе, что бы это было? Вы бы отправились на Юпитер? Как насчет всего пути к Плутону? Не могли бы вы проверить галактику Андромеды? Зачем тебе туда идти? Поделитесь своими причинами с другом или членом семьи. Вы можете написать письмо или даже сделать иллюстрированную книгу в поддержку своего выбора.
• Узнайте больше о EmDrive. Как вы думаете, это сработает? Для чего его можно использовать, кроме космических путешествий? Обсудите с другом или членом семьи.

Wonder Sources

• https://www.nationalgeographic.com/news/2016/11/nasa-impossible-emdrive-physics-peer-review-space-science/ (по состоянию на 05 августа 2019 г.)
• https:// www.nationalgeographic.com/news/2018/05/nasa-emdrive-impossible-physics-independent-tests- Magnetic-space-science/ (по состоянию на 05 августа 2019 г.)
• https://www.washingtonpost.com/news/ Говоря-о-науке/wp/2016/11/22/этот-ракетный-двигатель-нарушает-закон-физики-но-тест-наса-говорит-это-все равно работает/?utm_term=. 1bbefb0b035c (по состоянию на 05 августа 2019 г.))
• https://www.youtube.com/watch?v=KUX8EWxmS3k (по состоянию на 05 августа 2019 г.)
• https://www.wired.com/story/a-mythical-form-of-space-propulsion- finally-gets-a-real-test/ (по состоянию на 05 августа 2019 г.)
• https://www.nasa.gov/returntoflight/system/system_STS.html (по состоянию на 05 августа 2019 г.)

Вы поняли?

Проверьте свои знания

Wonder Words

• подруливающее устройство
• космический корабль
• топливо
• устранить
• реакция
• альтернатива
• электромагнитный
• двигатель
• псевдонаука

Примите участие в конкурсе Wonder Word Challenge

Оцените это чудо

Поделись этим чудом

×

ПОЛУЧАЙТЕ СВОЕ ЧУДО ЕЖЕДНЕВНО

Подпишитесь на Wonderopolis и получайте
Wonder of the Day® по электронной почте или SMS

Присоединяйтесь к Buzz

Не пропустите наши специальные предложения, подарки и рекламные акции. Узнай первым!

Поделись со всем миром

Расскажите всем о Вандополисе и его чудесах.

Поделиться Wonderopolis

Wonderopolis Widget

Хотите делиться информацией о Wonderopolis® каждый день? Хотите добавить немного чуда на свой сайт? Помогите распространить чудо семейного обучения вместе.

Добавить виджет

Ты понял!

Продолжить

Не совсем!

Попробуйте еще раз

Эта забытая теория может быть недостающим элементом, объясняющим, как работает электромагнитный привод : ScienceAlert

С тех пор, как электромагнитный двигатель впервые попал в заголовки газет, любители науки ломали голову над тем, как двигательная установка создает тягу, несмотря на то, что это «невозможно» в соответствии с одним из самых фундаментальных законов физики — третьим законом движения Ньютона.

Теперь группа физиков выдвинула альтернативное объяснение — оказывается, что ЭМ-привод может работать, не нарушая никаких научных законов, если принять во внимание странную и часто упускаемую из виду идею квантовой физики — теорию пилотной волны.

Для тех, кому нужно освежить в памяти, суть проблемы в том, что ЭМ, или электромагнитный, двигатель создает тягу без какого-либо топлива или топлива.

Это здорово, потому что это означает, что мы можем добраться до космоса с гораздо меньшей полезной нагрузкой — предполагается, что он может даже доставить нас на Марс в течение 72 дней.

Но это также и озадачивает, потому что, согласно третьему закону Ньютона, каждое действие должно иметь равное и противоположное противодействие. Таким образом, без выталкивания какого-либо топлива с одного конца двигатель не сможет создавать тягу в противоположном направлении.

Тем не менее, как показала рецензируемая статья НАСА в прошлом году, двигатель действительно производит тягу, по крайней мере, насколько мы можем сейчас судить. И относительно большая тяга при этом. Мы просто не знаем, как.

Итак, либо наше понимание физики неверно, либо мы упускаем из виду большую часть головоломки, когда речь заходит об электромагнитном приводе.

В новой статье, опубликованной в The Journal of Applied Physical Science International , приводится аргумент о том, что нам не хватает теории пилотной волны — несколько противоречивой альтернативной интерпретации квантовой механики.

Исследователи Хосе Крока и Паулу Кастро из Центра философии наук Лиссабонского университета в Португалии предполагают, что теория пилотной волны может не только объяснить загадочное поведение электромагнитного двигателя, но и сделать его еще более мощным.

«Мы обнаружили, что, применяя теорию пилотной волны к усеченной [или конусной] электромагнитной волне НАСА, мы можем объяснить ее тягу без какого-либо внешнего воздействия на систему, как того требует третий закон Ньютона», — сказал Кастро ScienceAlert по электронной почте. .

Так что же такое теория пилотной волны? В настоящее время большинство физиков придерживаются копенгагенской интерпретации квантовой механики, согласно которой частицы не имеют определенного местоположения до тех пор, пока их не наблюдают.

Теория волн-пилотов, с другой стороны, предполагает, что частицы всегда имеют точное положение, но для того, чтобы это было так, мир должен быть странным и в других отношениях — вот почему многие физики отвергли идея.

Но в последние годы теория пилотной волны становится все более популярной. В своей последней статье команда показала, что эту теорию можно немного изменить, чтобы применить к чему-то большему. Скажем, ЭМ-привод. И это может объяснить результаты, которые мы наблюдаем.

По сути, теория пилотной волны утверждает, что объект излучает волновое поле, а затем притягивается или притягивается к областям этого поля с более высокой интенсивностью или плотностью энергии. Таким образом, волновое поле фактически «управляет» объектом, отсюда и название.

С помощью моделирования команда показала, что достаточно сильное и асимметричное электромагнитное поле может действовать как пилотная волна. И это именно то, что генерирует привод EM.

Поскольку конус или усеченный конус электромагнитного привода асимметричен, он также будет генерировать асимметричное волновое поле. В результате стенки ЭМ привода будут двигаться в сторону областей с большей интенсивностью, создавая тягу.

Хотя это может звучать красиво, на самом деле это также было возможным решением, предложенным исследователями NASA Eagleworks в их основополагающей статье в прошлом году, где они впервые сообщили о тяге, создаваемой их устройством:

«[Вспомогательная физическая модель, используемая для получения силы на основе рабочих условий в тестовой статье, может быть классифицирована как нелокальная теория скрытых переменных или, для краткости, теория пилотной волны».

Чтобы было ясно, исследователи из Лиссабонского университета еще не проверяли свое предложение на реальном устройстве.

Они только показали, что, с точки зрения моделирования, пилотная волна может управлять электромагнитным двигателем. Но они также показали, как эту идею можно проверить в будущем.

«На данный момент самые строгие эмпирические доказательства исходят от поведения электромагнитного двигателя», — сказал Кастро ScienceAlert. «Однако мы также разработали эксперимент для обнаружения и модуляции субквантовых волн».

Важно отметить, что если гипотеза подтвердится, это будет означать, что ЭМ-накопитель будет , а не должны нарушать третий закон Ньютона. И команда надеется, что это может привести к серьезному восприятию устройства и более широкому его тестированию.

«ЭМ-привод — будущее космических двигателей», — сказали они. «[Хотя] он, возможно, найдет свое первоначальное применение в наноспутниках или нанодронах, по крайней мере, до того, как эффект можно будет распространить на более тяжелые машины».

Важно отметить, что если экспериментальная волна действительно объясняет тягу позади устройства, то это также может привести к тому, что двигательная установка станет еще более мощной в будущем, и это так же просто, как изменение формы.

«Мы видели, что эффект можно усилить, используя другую форму усеченного конуса, — сказал Кастро. «На самом деле ожидается, что экспоненциальная форма трубы увеличит тягу».

В настоящее время команда рассматривает возможность создания собственной экспериментальной установки для изучения явления и пригласила всех, кто интересуется проектом, связаться с ними.

Тем временем команда NASA Eagleworks продолжает испытания своего устройства. И есть также группы, желающие протестировать ЭМ-привод в космосе — или, по некоторым слухам, уже делающие это — что действительно раз и навсегда покажет, работает ли он.

Нам еще многое предстоит узнать о таинственном электромагнитном двигателе, и эта тема продолжает разделять научный мир. Но независимо от того, станет ли это будущим космических путешествий, по крайней мере, оно учит нас больше о физике, управляющей нашим миром.

Новое исследование опубликовано в The Journal of Applied Physical Science International.

ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА НАСА ПОКАЗЫВАЕТ РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ «WRAP DRIVE» – НАРУШАЕТ ЛИ EM DRIVE ЗАКОНЫ ФИЗИКИ ИСААКА НЬЮТОНА?

ПАТРИК ФРАЙ

ЭМ-привод НАСА, или EmDrive, снова был протестирован Eagleworks, и на этот раз ЭМ-привод второго поколения показал еще лучшие результаты. Часто ошибочно называемый «варп-двигателем НАСА», двигатель Cannae, который не так быстр, как скорость света, все еще умудряется нарушать законы физики Исаака Ньютона, по-видимому, создавая тягу из ниоткуда. Самое приятное то, что электромагнитный привод может сократить время пилотируемой миссии на Марс.

В соответствующем отчете Inquisitr говорится, что НАСА планирует терраформировать Марс, а команда Mars One уже говорила о желании иметь марсианских детей.

Создание космического корабля с электромагнитным приводом для путешествия на Марс
НАСА в восторге от возможностей использования EmDrive в работающем космическом корабле. В частности, для полезного ЭМ-привода для космических путешествий потребуется атомная электростанция мощностью от 1,0 МВт (мегаватт-электрическая) до 100 МВт. Технология, необходимая для строительства такой атомной электростанции космического базирования, существует с 1980-х годов, и ВМС США уже производят реакторы мощностью 220 МВт для ядерных ракет межконтинентальных баллистических ракет.

Гарольд Уайт, руководитель исследовательской группы в Eagleworks, предсказывает, что пилотируемая миссия на Марс внутри 2-мегаваттного космического корабля с ядерной электрической силовой установкой может добраться до Марса в течение 70 дней, при условии, что ЭД-двигатель НАСА сможет обеспечить тягу/мощность 0,4 Ньютон/кВт. Чтобы представить это достижение в перспективе, старому оборудованию Аполлона потребовалось три дня, чтобы добраться до Луны.

НАСА публикует свой план колонизации Марса

Вот как мы будем колонизировать Марс согласно плану НАСА
НАСА публикует свой план колонизации Марса
Начало спора
Концепция ЭД-двигателя НАСА была встречена учеными с большим скептицизмом сообщество. Отчасти причина, по которой во многих отчетах упоминается варп-двигатель НАСА, связана с некоторыми более ранними испытаниями. Когда лазеры были запущены в резонансную камеру EmDrive, было обнаружено, что некоторые лучи движутся со скоростью, превышающей скорость света. Таким образом, некоторые думали, что НАСА могло случайно создать варп-поле или варп-пузырь.

В ответ на идею создания варп-двигателя НАСА космическое агентство выступило с заявлением.

«Несмотря на то, что концептуальные исследования новых методов движения, проведенные группой из Космического центра НАСА имени Джонсона в Хьюстоне, попали в заголовки газет, это небольшое усилие еще не принесло ощутимых результатов. НАСА не работает над технологией «варп-двигателя».

На самом деле, ЭМ-двигатель больше похож на безреактивный двигатель, чем на варп-двигатель. Он использует более мощную вакуумную трубку, называемую магнетроном, для направления микроволн на короткий конец усеченного конуса внутри резонансной камеры, но даже это базовое описание считается спорным, поскольку оно, по-видимому, нарушает закон сохранения импульса Исаака Ньютона. Поскольку тяга ЭД-привода не создается какой-либо известной силой, некоторые считают, что тягу создают неучтённые явления, или что в концепции резонансно-камерного двигателя есть ошибка.

Электромагнитный привод EmDrive может открыть перед НАСА совершенно новые миры исследований

Двигатель EmDrive не использует топливо для создания тяги в космическом вакууме
Электромагнитный привод EmDrive может открыть перед НАСА совершенно новые миры исследований
Физика электромагнитного привода
Каннский двигатель — это версия концепции электромагнитного привода НАСА, и они считают, что он «потенциально демонстрирует взаимодействие с квантово-вакуумной виртуальной плазмой». Это объяснение ужасно похоже на тарабарщину из «Звездного пути», но попытка объяснить виртуальные частицы выходит далеко за рамки этой статьи.

Короче говоря, виртуальные частицы возникают из-за флуктуаций в квантовом вакууме, который является точкой с самой низкой возможной энергией в квантовом состоянии. Затем эти виртуальные частицы ионизируются микроволнами, и, таким образом, ЭМ-двигатель работает аналогично ионному приводу, за исключением того, что ему не требуется ионизированное топливо.

Тем не менее, это объяснение неубедительно для некоторых ученых, так как предполагается, что квантовый вакуум не может быть ионизирован. Чтобы создать тягу и подчиняться закону сохранения импульса, должно быть что-то, на что можно «толкать», а квантовый вакуум предположительно не обеспечивает такой возможности. Квантовый вакуум тоже не плазма.

Однако британский ученый Роджер Шойер, изобретатель электромагнитного привода, утверждает, что его устройство не имеет претензий к сэру Исааку Ньютону.

«Проще говоря, электричество преобразуется в микроволны внутри полости, которые давят на внутреннюю часть устройства, заставляя двигатель ускоряться в противоположном направлении», — сказал он.

Предложенный НАСА варп-корабль может доставить нас к Альфе Центавра всего за две недели

Предложенный НАСА варп-корабль поразительно похож на вымышленный «Энтерпрайз-9». 0039 Предложенный НАСА варп-корабль может доставить нас к Альфе Центавра всего за две недели
Эксперименты с EmDrive
Инженеры из NASA Eagleworks Laboratories пытались выяснить, реальны ли результаты тяги ЭМ-двигателя в течение многих лет. Ранее в 2015 году ученые НАСА исключили один из основных источников ошибки, показав, что двигатель EmDrive работает в вакууме.

Теория Шойера также была подтверждена другими странами. В прошлом году китайские ученые независимо друг от друга доказали теорию EmDrive, сконструировав аналогичный двигатель, который мог генерировать 720 мН (миллиньютонов) тяги, используя 2,5 кВт энергии. В июле 2015 года исследователи из Германии представили собственные измерения тяги другого экспериментального EmDrive.

Недавно Пол Марч, один из людей, работающих над EmDrive НАСА, опубликовал неофициальную информацию на форуме NASA Spaceflight. Одним из потенциальных источников тяги является сила Лоренца, когда два взаимодействующих магнитных поля применяют комбинацию электрической и магнитной силы в одной точке. Причина, по которой сила Лоренца может быть проблемой, заключается в том, что магнитное поле, создаваемое Землей, может взаимодействовать с полем ЭД-двигателя, что сделает необъяснимую тягу бесполезной в глубоком космосе.

Марч сказал, что недавние обновления EM Drive могут решить эти проблемы.

«Я скажу вам, что мы впервые построили и установили магнитный демпфер с закрытой поверхностью 2-го поколения, который уменьшил рассеянные магнитные поля в вакуумной камере по крайней мере на порядок и любые взаимодействия сил Лоренца, которые он мог вызвать. Я также изменил схему заземляющего провода маятника крутящего момента и одноточечное расположение заземления, чтобы свести к минимуму взаимодействие тока контура заземления с оставшимися рассеянными магнитными полями и несбалансированными [постоянными] токами от ВЧ-усилителя, когда он включен… Наконец, мы переделали тестовую статью о медной усеченной вершине ».

Объяснение инженера НАСА более подробно, но, вкратце, он говорит, что они уменьшили взаимодействие силы Лоренца до уровня менее одного микроньютона (мкН), однако они по-прежнему наблюдают более 100 мкН силы/тяги, создаваемой всего лишь 80 Вт мощность (имейте в виду, что их входная мощность для этого эксперимента намного меньше по сравнению с китайским экспериментом). Чтобы представить действие силы Лоренца в перспективе, скажем, что она размером с комара, опирающегося своим весом на поверхность.

Был второстепенный вопрос, который Марш затрагивает в своем длинном объяснении. Другим потенциальным источником загрязнения, вызывающим тягу, может быть тепловое расширение, которое становится еще большей проблемой в вакууме или открытом космосе из-за изоляции.

«Эти новые сигнатуры положительной и отрицательной тяги все еще загрязнены термически индуцированными смещениями базовой линии центра тяжести (cg) TP при нулевой тяге, вызванными расширением медного усеченного и алюминиевого ВЧ-усилителя и его радиатора при нагреве ВЧ. , даже несмотря на то, что эти медные и алюминиевые смещения ЦГ теперь борются друг с другом… Сейчас мы работаем над новым интегрированным монтажным устройством подсистемы испытательного изделия с новой подсистемой управления температурным режимом с фазовым переходом, которая должна смягчить эту проблему смещения базовой линии ЦГ, вызванную тепловым воздействием, один раз и один раз. для всех.»

Команда НАСА в настоящее время работает над инструментом анализа теплового расширения, но пока результаты обнадеживают. В конце концов, Марч говорит, что «сигналы аномальной тяги остаются», что является поводом для радости.

ИСТОЧНИК: NASA EM WRAP DRIVE. Драйв решит практически все проблемы в межпланетных путешествиях, позволит создавать недорогие летающие автомобили и мало ли что еще. В других историях говорится, что это совершенно невозможно, и мы не должны тратить на это ни единого доллара, финансируемого государством. Но я не видел ни одной статьи с довольно скучным предположением, что, возможно, в данном случае исследовательское сообщество все сделало правильно. То, что это не вечный двигатель, не заслуживает того, чтобы сбрасывать со счетов. Но еще слишком рано оправдывать масштабные исследовательские программы, даже если это реальный эффект. Нам просто нужно набраться терпения и посмотреть, как будет развиваться эксперимент. Итак, вот новостной сюжет, чтобы сказать — что. Подробно:

(Вы также можете получить эту статью в виде электронной книги Kindle)

Оригинальные новости получили широкую огласку. Такие заголовки, как «Невозможный» ракетный двигатель, работают и могут добраться до Луны за четыре часа. И множество историй, развенчивающих это, заголовки вроде «Как обмануть мир плохой наукой — Начинается на ура!»

Это устройство, о котором все новости. Камера асимметричной формы. Радиочастотные волны распространяются внутри полости (в частности, микроволны, такие как ваш микроволновый нагреватель). Изобретатели утверждают, что существует чистая тяга, хотя ни одна из волн не выходит из полости, просто из-за того, как они отражаются внутри нее, и из-за асимметрии полости. С направлением тяги в зависимости от ориентации полости.

До сих пор уровни задействованных толчков измерялись в микроньютонах — если вы держите один миллиграмм в руке, сила, направленная вниз, которую вы чувствуете, составляет 9,8 микроньютона. Микроньютонные двигатели используются для точного управления положением спутников. Но изобретатели утверждают, что в будущем станет возможным гораздо более высокий уровень тяги.

Но после первоначальных драматических новостей об устройстве и этих историй, разоблачающих их, а иногда и известных ученых, разоблачающих эксперименты, вы получаете последнюю волну новостей, разоблачающих разоблачителей. Думаю, стоит посмотреть и на них, они заслуживают большей рекламы, чем получили.

Ранние разоблачители оригинальных историй, стремясь преуменьшить драматические заявления СМИ, допустили несколько довольно серьезных ошибок в понимании того, в чем заключались утверждения и как проводились эксперименты. Эти ошибки повторяются снова и снова в социальных сетях людьми, которые делятся новостями и цитируют мнения разоблачающих ученых.

Во-первых, ученые, которые проводят исследования, не несут ответственности за всю эту шумиху в СМИ.

Это правда, что некоторые из первоначальных изобретателей делают чрезвычайно смелые заявления. По словам Роберта Шойера, изобретателя EM Drive, он решит многие мировые проблемы.

Другие экспериментаторы, тем не менее, просто исследуют его открытым способом как аномалию, которую необходимо исследовать с помощью научного метода. С последствиями, если таковые имеются, которые будут обнаружены позднее.

Критики часто идут другим путем, перебарщивая, развенчивая вещи, на которые экспериментаторы не претендуют, или неправильно понимая методы экспериментов.

Я хотел бы выделить пару из этих недоразумений, которые повторялись снова и снова — например, неправильное понимание того, что они подразумевают под «нулевым» экспериментом, — а также некоторые из распространенных возражений. такие как идея о том, что он должен нарушать закон сохранения энергии или импульса, и возражения, основанные на задержке реакции. Эти возражения, как мы увидим, сами по себе основаны на неправильном понимании утверждений и экспериментальных данных, и я рассмотрю известный в истории науки пример научного прогресса, произошедшего в результате детального исследования. эксперимента, который на первый взгляд нарушал как закон сохранения энергии, так и закон сохранения импульса.

Некоторые из презентаций Eagleworks, несомненно, были немного «вау», см., например, 49-ю минуту выступления.

(Обратите внимание, что видео немного техническое, может быть полезно сначала прочитать это для контекста, если вы хотите его послушать: 
ФАКТЫ, которые мы в настоящее время знаем о EmDrive и Cannae Drive)

Однако это может помочь иметь немного фона. Это их задача — исследовать потенциал передовых методов движения для исследования Солнечной системы и за ее пределами, даже если эффекты в настоящее время крошечные.

«NASA/JSC создает передовую лабораторию физики двигателей, неофициально известную как «Eagleworks», для разработки технологий двигателей, необходимых для исследования Солнечной системы человеком в течение следующих 50 лет и обеспечения межзвездных космических полетов к концу века. ,

… Недавняя работа, опубликованная Уайтом [1] [2] [3], предполагает, что возможно спроектировать пространство-время, создав условия, подобные тем, которые движут расширением космоса.Хотя ожидаемая величина эффекта будет крошечной. , это может быть момент «чикагской кучи» для этой области физики». Объявление НАСА о создании лабораторий Eagleworks Laboratories: Advanced Propulsion Physics Research

Что вам нужно, чтобы поместить эти утверждения в контекст, так это то, что они проводят исследования с прицелом на очень отдаленное будущее, ищут крошечные эффекты, которые, возможно, через несколько десятилетий могут быть полезны для новой физики.

Так что, я думаю, главное там было то, что журналисты, вероятно, поняли из презентации, что они ожидали этого в ближайшее время, особенно в сочетании с вещами, сказанными самими изобретателями дисков. Однако их задача — смотреть вдаль, смотреть на крошечные эффекты, которые могут привести к прорывам через несколько десятилетий, и поэтому то, что они сказали, следует понимать в этом контексте.

Это была одна из самых разрекламированных «ошибок», освещенных в таких статьях, как: Как одурачить мир плохой наукой — Начинается на ура! и Страницу на Discovermagazine.com , которые снова и снова публикуются в обсуждениях этой истории в социальных сетях.

Цитата из реферата статьи Eagleworks:

«Тяга наблюдалась на обоих испытуемых изделиях, хотя одно из испытуемых изделий было разработано с расчетом на то, что оно не будет создавать тяги. В частности, один тестовый образец содержал внутренние физические модификации, предназначенные для создания тяги, а другой — нет (последний упоминается как «нулевой» тестовый образец)».

При первом прочтении вы можете подумать — ну — зачем читать дальше — они уже сказали, что это не работает? К чему вся эта суета?

Однако, если вы внимательно прочитаете аннотацию и документ, станет ясно, что нулевая версия не была нулевым тестом для самого ЭМ-привода. Это был нулевой тест для версии без канавок, чтобы проверить утверждение одного из изобретателей о том, что определенные канавки в патроннике необходимы.

Эксперимент показал, что эти канавки не только не нужны, но и не влияют на величину эффекта.

Таким образом, это была «нулевая версия» заявления о канавках, а не основной гипотезы привода о том, что РЧ-волны, отражающиеся внутри асимметричной полости, могут создавать тягу. Обе версии произвели примерно одинаковый измеримый эффект в эксперименте, по-видимому, очень небольшой тяги.

Настоящая «нулевая» версия была, когда они попробовали РЧ-нагрузку без аппаратуры — и это, как они сообщают, не вызвало видимой тяги.

Обо всем этом сообщается в документе, на который они ссылаются. Если вы прочитаете только аннотацию, вы можете прийти к тому же выводу, что и многие разоблачители. Но после того, как вы прочитаете ее, если вы затем прочитаете статью, вы обнаружите, что нулевой эксперимент был только для заявления о канавках, а гипотеза асимметричной камеры была проверена отдельно, и асимметричная камера — это то, что, по словам экспериментаторов, действительно повлияло на их результаты. эксперименты.

— так что авторы этих разоблачающих статей были просто неаккуратны в том, как они читали аннотацию и статью. Это, как правило, подрывает доверие к разоблачителям, а не к первоначальным экспериментаторам. Если разоблачители могли неправильно понять такой базовый момент, который ясно изложен в статье, трудно понять, как его можно было понять по-другому, — сколько еще они неправильно поняли?

Возможно, авторы статьи Eagleworks могли бы сформулировать свою аннотацию более тщательно. Но если вы когда-либо пытались написать аннотацию, вы, возможно, знаете, как сложно обобщить свою работу всего в нескольких предложениях.

Это также часто цитируется и передается:

«Физик Калифорнийского технологического института Шон Кэрролл, с которым мы ранее говорили о возможности создания EMDrive, разделяет мнение Дэвиса.

«Я считаю, что EMDrive — полная чушь и пустая трата времени», — говорит Кэрролл io9. «Прямо в аннотации этой статьи говорится: «Наша тестовая кампания не может подтвердить или опровергнуть утверждения EMDrive», поэтому я не уверен, что это за новости. Я собираюсь потратить свое время на размышления об идеях, которые не нарушают закон сохранения импульса».

Нет, немецкие ученые не подтвердили «невозможный» EMDrive

И да, если вы внимательно прочитаете доклад конференции, там ясно сказано, что он не подтвердил привод, даже в абстрактном виде.

Прямые измерения тяги EMDrive и оценка возможных побочных эффектов, а полный документ доступен здесь (на веб-сайте собственного университета автора).

Это показывает, что журналисты многих газетных репортажей невнимательно читали газету. Однако это не вина его авторов, что они были заявлены как подтверждающие ЭМ-привод, хотя в аннотации ничего подобного не говорится.

Они ясно дают понять, что работа продолжается.

В документе говорится, что, согласно их измерениям, в вакууме он вел себя так, как и ожидалось, но им еще предстоит проверить альтернативные объяснения.

С другой стороны, это еще не говорит о том, что они нашли альтернативное объяснение. Таким образом, эта статья также не может быть воспринята как опровержение привода.

Не подтверждает и не опровергает. В настоящее время ведется работа по сообщению некоторых интересных промежуточных результатов для других экспериментаторов и для них самих, чтобы продолжить дальнейшие действия, чтобы выяснить, каково их значение, если таковое имеется. Так обычно работает наука.

Много внимания уделялось также замедленному началу эффекта, описанному в этой статье, и тому, что он продолжался после отключения питания. Это, кажется, предполагает, что это было вызвано жарой.

Но, если вы еще раз внимательно прочитаете статью, вы увидите, что экспериментаторы внимательно рассмотрели возможность теплового объяснения. Выполнение таких вещей, как изоляция камеры, поэтому повышение внешней температуры было снижено всего до 4 ° C (не повлияло на величину горизонтальной тяги). И они заметили тепловые эффекты. Но они работали вертикально, чего они и ожидали, и поэтому их можно было отделить от эффекта тяги, который был горизонтальным.

И отсроченный эффект может быть именно тем, что вы ожидаете, если, например, камера «заряжается» — например, увеличение электрического заряда, или перепада давления, или что-то в этом роде. Там просто аналогия. Если бы тяга включалась и выключалась мгновенно, я думаю, у нас вполне могли бы быть скептики, говорящие, что это мгновенное включение/выключение было явным признаком того, что, например, это была какая-то проблема в электропроводке и магнетизме, а не реальный эффект. .

Так что я не думаю, что мы должны делать вывод, что из-за задержки начала это не настоящий эффект.

Также многие говорят, что это невозможно из-за сохранения энергии или импульса. Но новая необъяснимая физика, скорее всего, нарушит эти законы. Например, если вы не знали о гравитации, не учитывали ее в своей физике, то всякий раз, когда вы что-то роняете, это нарушает как закон сохранения энергии, так и закон сохранения количества движения. Объект ускоряется до земли, а затем ударяется о нее, высвобождая энергию. И делает это, по-видимому, без подачи к нему какой-либо энергии или без какого-либо обмена импульсом.

Теперь мы объясняем это в нашей физике, говоря, что существует потенциальное поле и что оно изначально имеет потенциальную энергию. т.е. мы добавляем число, которое говорит нам, сколько энергии оно имеет. А когда она падает, это число уменьшается и преобразуется в кинетическую энергию. (Давайте придерживаться здесь более простого приближения ньютоновской механики, а не вводить сложности общей теории относительности, это просто для иллюстрации).

А что касается обмена импульсом, мы говорим, что когда он ускоряется по направлению к Земле, вся Земля также немного ускоряется по направлению к падающему объекту, хотя нет практической возможности когда-либо измерить это изменение импульса самой Земли. . Мы просто предполагаем, что он должен это делать путем экстраполяции результатов экспериментов меньшего масштаба.

И — иногда физики действительно наблюдают явные нарушения этих законов. Например, в процессе бета-распада происходит явное нарушение обоих этих законов. Это объяснялось гипотезой нейтрино. Паули предложил это в письме в 1930 году (хотя здесь он называет это «нейтроном» — частица, называемая сейчас нейтроном, была открыта только несколько лет спустя):

Вольфганг Паули, предложивший «нейтрон» (ныне называется нейтрино) как «отчаянное средство» для сохранения сохранения энергии во время бета-распада в 1930.

«Уважаемые радиоактивные дамы и господа,

Как пояснит точнее носитель этих строк […], учитывая «ложную» статистику ядер N-14 и Li-6, а также непрерывный β -спектр, я наткнулся на отчаянное средство, чтобы спасти «теорему обмена» статистики и теорему энергии, а именно [существует] возможность существования в ядрах электрически нейтральных частиц, которые я хочу назвать нейтронами, [ nb 2], которые имеют спин 1/2 и подчиняются принципу запрета, и дополнительно отличаются от квантов света тем, что они не движутся со скоростью света: масса нейтрона должна быть того же порядка, что и масса электрона и, во всяком случае, не более 0,01 массы протона.   Тогда непрерывный β -спектр станет понятным, если предположить, что при β  нейтрон испускается вместе с электроном таким образом, что сумма энергий нейтрона а электрон постоянен. «отчаянное средство». И это было задолго до того, как нейтрино с более низкими энергиями от Солнца были открыты (в 1960-х).

Хотя создать нейтрино легко, они слабо взаимодействуют с материей, и одно нейтрино может легко пройти через всю Землю, не взаимодействуя ни с какой материей. Поэтому их можно обнаружить только в очень большом количестве. И они могут унести импульс, и они могут привести к явным нарушениям сохранения энергии.

Что не означает, что ЭМ-двигатель должен создавать нейтрино. Но может быть много других частиц, взаимодействующих еще слабее, чем нейтрино. Или другие эффекты, которые мы еще не понимаем, которые могут уносить импульс и уравновешивать уравнения энергии.

Вечный двигатель невозможен. Если вы найдете систему, которая точно возвращается в исходное состояние с чистым выходом энергии, то нет никакого способа сделать это совместимым с сохранением энергии или импульса. Это потому, что любые числа, которые вы присваиваете системе, чтобы присвоить «потенциальную энергию» будут одинаковыми в начале и в конце эксперимента, поэтому у вас нет способа сделать это, чтобы числа сложились.

Но здесь не тот случай. Есть чистый ввод мощности, приводящий к тяге, поэтому у вас не будет одного и того же состояния в начале и в конце эксперимента, так что это не вечный двигатель.

Независимо от любых аргументов о сохранении энергии или импульса, вам нужно начать с данных. Что бы вы ни увидели, вам нужно это описать и понять. Вы не можете игнорировать данные только потому, что они не соответствуют вашим научным представлениям.

У Айзека Азимова есть забавная история о физике, который однажды проснулся и обнаружил, что может левитировать. И он не может найти никакого объяснения тому, что происходит, и у него много проблем, пытаясь заставить кого-нибудь расследовать это, потому что он единственный человек, способный левитировать. (Эта история называется «Вера», опубликована в журнале Astounding Science Fiction в 1953 и различные антологии с тех пор, подробности см. в опубликованных историях Азимова (википедия)).

Почему в реальной жизни такого никогда не бывает? Может ли это? Если нет, то почему? Физика не может ответить на такие вопросы.

Что не означает, что этот ЭМ-привод нарушает эти законы. Она может сохранить импульс за счет новых частиц или каким-то образом превратить идеи «виртуальной плазмы» во что-то приемлемое в качестве новой физики. Или как-то иначе, пока не придумали.

Но что, если мы найдем что-то, нарушающее эти законы? Что ж, это вам еще предстоит исследовать, как хорошим ученым. Ненаучно уподобляться героям рассказа Азимова и отказываться смотреть на экспериментальные данные, потому что они не соответствуют вашим представлениям о том, как наука «должна» работать. Экспериментальные данные всегда на первом месте в науке.

В обычном космическом корабле большая часть энергии уходит на выхлоп, а не на движение космического корабля, если у него большая скорость выхлопа.

Например, искусственный сценарий, который можно использовать в качестве мысленного эксперимента. Предположим, у вас есть друг, который не отстает от вас в другом космическом корабле, который передаст вам любую выхлопную массу, когда вам это нужно, но не предоставит вам дополнительная энергия, чтобы выстрелить?

Тогда было бы гораздо разумнее стрелять 1 кг со скоростью 1 метр в секунду, чем 1 мг со скоростью 1000 метров в секунду. Оба дают вашему космическому кораблю одинаковую дельту v, но 1 мг требует в тысячу раз больше энергии, чтобы запустить его для той же дельты v. (Требуемая энергия равна половине массы, умноженной на квадрат скорости).

Было бы даже разумнее сжечь одну тонну со скоростью одна тысячная метра в секунду, что потребовало бы тысячной доли энергии, необходимой для одного килограмма со скоростью один метр в секунду.

Таким образом, в этой искусственной ситуации, с ограниченной энергией и с неограниченной массой выхлопа, доступной от такого друга, вы бы взяли на борт столько топлива, сколько они могут вам дать, и зажгли бы его на самых низких скоростях выхлопа, которые вы можете достичь желаемой тяги, и тогда потребности в энергии будут очень малы. 92, и из-за невозможности перевозить достаточное количество топлива для его сжигания при низкой скорости истечения, для ионного двигателя имеет смысл запускать небольшое количество топлива с высокой скоростью, даже если это гораздо более неэффективный способ приведения в движение космического корабля.

Таким образом, большой вопрос, казалось бы, заключается в том, откуда берется масса для изменения импульса?

Если речь идет о преобразовании энергии в массу, то. .. он не так уж сильно отличается от ионного двигателя по тому, как он работает.

У вас есть РИТЭГ, он снабжает энергией ваш «безреактивный двигатель», преобразовывая массу в энергию, а ваш двигатель затем преобразует часть этой энергии обратно в массу, а оставшуюся часть использует для ускорения этой массы. Таким образом, вы будете использовать массу, но косвенно, используя часть массы РИТЭГа по мере его распада.

Если вы используете солнечную энергию, то аналогичным образом вы используете входящие солнечные фотоны в качестве энергии (которые изначально были результатом преобразования массы в энергию на Солнце), затем преобразуете некоторые из них обратно в массу, а затем используете эту массу для движения. В этом случае он не истощает массу вашего космического корабля.

И то, и другое может быть эффективным способом исследования Солнечной системы. Это не нарушает никаких законов физики. Это кажется окольным путем, почему бы просто не ускорить топливо, которое вы берете с собой, как это делает ионный двигатель? Если принять это во внимание, это может не дать той экономии, которую они ожидают, но все же, возможно, стоит это сделать.

Это может быть более эффективно, чем плавание на солнечной батарее, при использовании солнечной энергии, потому что преобразование энергии в массу позволяет выбрасывать реакционную массу с гораздо меньшей относительной скоростью.

Но работает ли эта идея? Расчет с использованием релятивистского соотношения энергии и количества движения показывает, что если испускаемые им частицы имеют положительную массу покоя, то импульс на самом деле меньше, чем если бы он излучал фотоны. См. FAQ.

Итак, на самом деле фотонная ракета оптимальна, как ни странно, по уравнению энергии-импульса. Причина, по которой обычные ракеты не используют фотоны, заключается в том, что у нас нет простого способа преобразовать массу ракетного топлива непосредственно в энергию. Если бы у нас было полное преобразование массы в энергию, все наши ракеты были бы фотонными двигателями, поскольку было бы разумнее преобразовывать любую избыточную массу покоя в энергичные фотоны и использовать их для тяги.

Но, как мы увидим в FAQ, ЭМ двигатель на пару порядков мощнее фотонного двигателя, учитывая количество подаваемой энергии. Есть несколько довольно необычных способов обойти это, но в основном не кажется слишком правдоподобным, что он просто преобразует энергию в материю и использует ее для тяги.

С другой стороны, если вы каким-то образом собираете массу из своего окружения во время путешествия — ну — это похоже на то, как друг снабжает вас массой во время путешествия вместе с вами — должно быть гораздо больше объяснений и больше пробелов. чтобы заполнить, чтобы объяснить, как вам удается доставлять вам массу, которая движется с той же скоростью, что и вы.

Самый простой способ понять это, не прибегая к проблематичным идеям виртуальной плазмы, может состоять в том, что масса на самом деле не движется с той же скоростью, что и ваш космический корабль.

Тогда может потребоваться некоторая потеря энергии, чтобы довести эту массу до скорости вашего космического корабля, прежде чем вы запустите ее в качестве выхлопа — тем не менее, это может стоить сделать, как и для реактивного тарана Бассарда.

Итак, может быть, «вакуумное состояние» на самом деле имеет инерцию, и на самом деле это какая-то плазма, которая, скажем, покоится относительно Большого Взрыва, например. Это не нарушает никаких законов физики, потому что у нас уже есть «предпочтительная система покоя» локально, которую вы можете определить, узнав, ускоряетесь ли вы относительно трехградусного фона. Если «вакуумное состояние» каким-то образом оказывается запертым в определенной структуре во время Большого взрыва, а затем просто расширяется, возможно, в этом смысле у него может быть предпочтительная система покоя. Конечно, здесь очень много маханья руками, в конце концов, это будет новая физика.

Таким образом, эффективность двигателя будет зависеть от того, насколько быстро вы движетесь относительно трехградусного фонового излучения. Это было бы похоже на использование трехградусного радиационного фона в качестве топлива.

Или, может быть, он использует какой-то другой компонент, распределенный в пространстве, о котором мы не знаем. Может быть, собирать и ускорять частицы, похожие на вимпы, например, из того, что кажется вакуумом.

Он может быть неподвижен относительно нашей галактики, например, или вращаться вокруг центра галактики с той же скоростью, что и солнце, или неподвижен относительно солнца, или даже вращаться вокруг солнца с той же скоростью, что и планеты, может быть много возможности там.

Таким образом, с любой из этих идей вы ожидаете, что будет некоторый штраф, поскольку вы путешествуете все быстрее и быстрее относительно исходного «материала», чем бы он ни был. А если бы вы оказались в состоянии покоя относительно него, то вы могли бы набрать и разогнать сколько угодно массу почти без штрафа.

Вы можете заметить это экспериментально, возможно, если двигатель будет работать немного лучше в зависимости от вашей скорости относительно трехградусного фона или любого из этих других потенциальных источников, которые могут варьироваться в зависимости от времени года и времени день также в этом отношении.

Здесь я вовсе не пытаюсь дать альтернативную теорию привода. Просто для того, чтобы показать на примерах, что это не обязательно сразу и очевидно должно нарушать закон сохранения энергии и импульса.

Идея о том, что это может быть какая-то слабо взаимодействующая неизвестная новая частица, не является моей собственной идеей.

Это одно из предложений, высказанных в выступлении Eagleworks, в котором также были рассмотрены и затронуты некоторые другие, более диковинные идеи о том, как это может работать, не нарушая законы сохранения, например, что это может включать низкий уровень деформации пространства-времени. (что привело бы к движению без какого-либо обмена импульсом вообще, как теоретический «деформационный» двигатель Алькубьерре)

Учитывая все это, я думаю, что вероятность того, что двигатель действительно работает, невелика, и ожидаю, что, как и в случае с более быстрыми нейтрино, в конце концов они найдут альтернативное объяснение.

Но по моему опыту, работы разоблачителей этого эксперимента часто имеют низкое научное качество, как я только что обрисовал выше.

Это не так уж удивительно, так как это ученые, которые совсем не являются экспертами в этой тематической области, а ученые всего лишь люди и часто делают досадные ошибки, когда делают заявления, выходящие за рамки их основной области знаний.

И ошибки были тонкие. Например, непонимание природы «нулевого» устройства. Я вовсе не уверен, что заметил бы их сам, я нашел их в результате чтения ряда менее разрекламированных новостей, разоблачающих разоблачителей, которые были опубликованы сразу после разоблачающих историй.

Так что — сочувствую экспериментаторам. Они не заслуживают такого резкого развенчания со стороны людей, которые не нашли времени, чтобы должным образом ознакомиться с тем, что они делают.

Хотя для разоблачителей также естественно желание разоблачить то, что, кажется, нарушает основные законы физики. Как физику нечасто приходится сталкиваться с чем-то, что кажется нарушением закона сохранения импульса, и когда вы это делаете, обычно это ошибка, и лишь изредка наблюдения очевидных нарушений приводят к новой физике.

Это не значит, что я считаю, что ЭМ-драйв настоящий. Я понятия не имею.

Но я думаю, что это достаточно интригующе, чтобы продолжать до тех пор, пока мы либо не найдем это объяснение, либо, в более удивительном и интересном случае, не подтвердим его.

И — как это часто бывает с подобными вещами, я ожидаю, что они сочтут, что это экспериментальная ошибка. Я предлагаю это только потому, что это то, что обычно происходит с этими вещами.

Но время от времени из всех этих тестов и экспериментов вы получаете один или два, которые в конечном итоге революционизируют науку. И вы бы не совершили этих революций в науке, если бы не настойчивые экспериментаторы, которые продолжают работать над своими экспериментами, даже когда все остальные говорят им остановиться.

Если они обнаружат, что это экспериментальная ошибка, что ж, это тоже шаг вперед в науке, найти источник ошибки, которая в настоящее время настолько сбивает с толку, что никто еще не смог ее объяснить.

Даже если это окажется реальным эффектом, то, не зная, как он работает, никто точно не может сказать, каковы будут последствия. Роберт Шойер сказал, что вскоре создаст новые версии устройства, способного генерировать тягу порядка ньютонов, а не только микроньютонов, и сделал много оптимистичных прогнозов. Если ему это удастся, то, вероятно, это принесет много пользы.

Но — просто основываясь на истории драматических заявлений изобретателей о научном прорыве и драматических новых научных результатах — без всякого неуважения к нему — это может так же легко оказаться результатом экспериментальной ошибки, такой как нейтрино со скоростью, превышающей скорость света. Или это может быть мелкомасштабный эффект, возможно, основанный на известной физике, который никогда не превратится в полезное устройство. Или это может быть что-то среднее между ними и привести к устройству, которое иногда полезно в определенных обстоятельствах, например, к ионному двигателю. Или, в более интересном случае, когда речь идет о новой физике или новых принципах, это может быть косвенным свидетельством чего-то интересного, но все же не привести к новому космическому полету или парящим машинам.

Итак, да, я думаю, что эксперименты несправедливо преуменьшаются несколькими учеными и журналистами. Также несправедливо переиграно другими :).

Однако я бы не стал утверждать, что научное сообщество в целом принижает их значение. Ученые тщательно изучают его, как показывают недавние немецкие эксперименты. Я думаю, что они уделяют этому должное внимание.

В то же время и эксперименты, и разоблачители слишком сильно раздуваются в СМИ. И в такой ситуации эмоции накаляются, и некоторые из ученых, которые вмешиваются, которые обычно не являются экспертами в этой предметной области и не теми учеными, которым поручено проводить эксперименты или анализировать их, будучи всего лишь людьми, склонны делать много ошибок в своем стремлении либо поддержать, либо опровергнуть эксперименты.

Но это не будет решено таким образом через интернет-дискуссии на различных форумах и в социальных сетях или через драматические новости. Мы найдем ответ, только продолжив этот процесс тщательных экспериментов. И в отличие от примеров подобных Споку в фильмах, в реальном мире научный прогресс часто является постепенным и медленным процессом. Остальным из нас просто нужно набраться терпения и посмотреть, что произойдет.

Спок с Кирком и Маккой на мостике «Энтерпрайза» в 2267 году (вымышленная вселенная будущего из «Звездного пути»). В фильмах мы привыкли, что такие ученые, как Спок, делают несколько наблюдений, а затем сразу же объявляют о революционной новой физике. Реальность часто намного медленнее, включая эксперименты, которые расширяют пределы того, что мы можем измерить, и иногда могут потребоваться годы или десятилетия, чтобы достичь окончательного решения.

И попутно вы получаете много промежуточных результатов, которые немного продвигают понимание, еще не решая вопроса о том, есть ли реальный эффект или нет, или что именно он делает, если он реален.

Вечный двигатель второго рода

ПОЛНОЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОАНИЕ ВОЗМОЖНО ЛИШЬ
В ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ВТОРОГО РОДА !
Вечных двигателей не бывает, это моё твёрдое убеждение. Но не существует и запрета на преобразование энергии с кпд близким к 100%, по крайней мере, на современном уровне, этого ещё, ни кто не доказал. В пользу сказанного, говорят практически достигнутые результаты по преобразованиям механической энергии в механическую же энергию, или же электромеханические преобразования. Достигнутые, в них, на сегодня кпд порядка 97-98% , давно должны были насторожить современных учёных и заставить их усомниться в, декларируемой Карно, ущербности термодинамических преобразований. Жалкая попытка научного обоснования получающегося низкого кпд , так называемых тепловых двигателей, теплородиста Карно, антинаучна в своих основах. Более того, в описании своего знаменитого цикла, Карно допускает, несколько, противоречащих самому себе выводов и противоречащих здравому смыслу умозаключений. Может быть причина низкого кпд, при термодинамических преобразованиях энергии, заключается в несовершенстве выбранного способа? Был ведь период времени, к примеру, когда лампы накаливания считались пределом совершенства, теперь же , когда мы чуточку разобрались в физике преобразования химической, электрической, электромагнитной энергии в эл.магнитное излучение видимого(и не только) спектра, появились лазеры, светодиоды, а эл.лампы накаливания уже сами стали полным отстоем в своей области. Может быть нам хотя бы усомниться во всемогуществе термодинамики? Ведь, до настоящего времени, человечество применяло, практически, лишь один единственный способ, способ перепада давлений. Он использован во всех двигателях от паровозного до ракетного, в доказательство сказанного могу предложить, сомневающимся, обеспечить подачу в рабочие камеры всех, известных двигателей, обыкновенного сжатого воздуха, с параметрами давлений рабочего тела и они будут работать. Но не будем забегать вперёд, рассмотрим всё по порядку. На сегодня мы имеем три основных интерпретации второго начала термодинамики:
1.Не возможен процесс, при котором теплота, переходила бы самопроизвольно, от тел более холодных к телам более нагретым. Р. Клаузиус(1850)
2.Невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему охлаждению теплового резервуара. У.Томпсон (Кельвин)(1851).
3.Энтропия как функция беспорядка, в замкнутых системах может только возрастать.

1.Рассмотрим первую формулировку. Начнем с понятия ‘теплота’, как видим оно применено как имя существительное, с явно сопутствующими вещественными свойствами, всё как понимал и завещал Карно. С таким наследием мы переходим в третье тысячелетие???
Общепризнано атомно-молекулярное строение материи. Разработана и почитаема молекулярно-кинетическая теория. МКТ объясняет тепловые явления как проявление кинетической энергии хаотического движения молекул. НЕТ теплорода, тепла, теплоты. Нет и тепловой энергии вне молекул. Есть кинетическая энергия молекул как мера движения молекул. Материальны сами молекулы и их движение. Именно вещественность тепла, теплоты, провозглашенная Карно, требует определения направления ее перемещения. В МКТ превалирующая энергия молекул с высокотемпературных участков распространяется на низкотемпературные участки пространства. Теплообмена не существует, как и тепла. Не ясна цель моих высказываний? Воздух из поврежденной автомобильной камеры самопроизвольно распространится в окружающее пространство, но автомобильная камера не может самопроизвольно накачаться воздухом окружающей среды. И ни какого ‘пневмообмена’. Это неоспоримо, это ‘ежу понятно’. Заметьте, безо всякого ‘второго начала пневматики’, а всё потому, что нам не затуманили голову ‘вещественным пневмородом’, а дали физику возникновения давления газа без идеалистического искажения.
Превалирующая энергия молекул области пространства распространяется, рассеивается, в области ее относительного недостатка. НЕ теплообмен, ни в коем случае! Областям с недостатком отдавать нечего, они принимают избыток энергии молекул распространяющийся из областей с превалирующей энергией. Когда мы уясним, что нет теплоты, нет и теплообмена, станет явной никчемность этой формулировки второго начала. Но самое главное, мы только с этого момента освободимся от теплородного наследия термодинамики, вещественности теплоты.
Для этого не нужны знания ‘высоких материй’, нужно лишь последовательно во всём разобраться, сопоставлением всех аргументов, раз и навсегда и никогда не возвращаясь к ранее отвергнутому. Как, например, поступили с геоцентрической моделью вселенной. У нас же получилось примерно так: ‘земля на трёх китах это глупость:.это вселенная, с её галактиками, она точно на трёх китах’.
Резюме этому рассуждению: указанная формулировка второго начала, дана теплородистами для выхода из тупиковой ситуации, куда их завела вещественность тепла и теплоты. Для МКТ это ‘пятое колесо’ и нужно не более чем выше описанный закон пневматики.

2. Вторую формулировку считают аналогом первой. Позвольте не согласиться. То, что нарушение ‘постулированного направления движения теплоты’, позволило бы создать в.д. второго рода это логично. Но на каком основании мы утверждаем, что если не нарушить этого постулата то в.д. второго рода не создать, лично для меня огромная загадка. Предположим, что невозможность полного преобразования мы найдём в постулатах и цикле Карно. Пробежимся указочкой по строкам описания цикла Карно. Небольшое авторское пояснение, несмотря на то, что я в принципе не приемлю теплородистких, тепло вещественных позиций, а именно из них сложено всё описание, я тем не менее беру без каких либо изменений первоисточное изложение.
‘Карно цикл, обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу (или работы в теплоту).’
Теплота не вещественна, поэтому я бы предложил говорить о следующем. Термодинамическое преобразование энергии это процесс превращения кинетической энергии молекул рабочего тела(р. т.), в кинетическую энергию движущихся частей машины или наоборот.
‘Р.т. последовательно находится в тепловом контакте с двумя тепловыми резервуарами(имеющими постоянные темп-ры) — нагревателем(с темп-рой Т1) и холодильником (с темп-рой Т 2 < T1). Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом определённого кол-ва теплоты от нагревателя к холодильнику.’
Ничего ни куда не переносится, не обязательны ни тепловые контакты, ни разность температур. Для совершения термодинамического преобразования сразу обозначим, первого рода, т.е. единственного его вида применённого во всех известных ныне, так называемых, тепловых двигателях, необходимым условием является наличие разности давлений р.т. между рабочей зоной и зоной сброса р.т. Достаточными условиями является: а) перепад давления должен соответствовать возникающей результирующей, величина которой должна быть больше или равна величины противодействующих сил сопротивления, в числе которых — снимаемое усилие; б) принимающее энергию тело (поршень, ротор турбины или масса самой ракеты) должно находиться в движении. Это всё!
Вы возразите, как же? Двигатель то, тепловой. Во-первых, из выше сказанного следует, что он в первую очередь пневматический. Нагрев р.т. используется лишь для создания превалирующего давления р.т. и является, наиболее эффективным методом его создания. Подайте вместо р.т. сжатый воздух и любой известный ‘тепловой двигатель’ будет работать. Декомпрессия остановит любой ‘тепловой двигатель’. Кто-либо пытался проанализировать этот факт? Если в цилиндре с поршнем, р.т. будет иметь давление 1атм, то поршень не шелохнется в среде выброса с давлением 1атм, даже если температура р.т. внутри него будет больше15000. И наоборот, если температура в цилиндре будет равна температуре атмосферы, но давление р.т. будет удовлетворять сформулированному необходимому и достаточным условиям, то поршень будет выдвигаться и процесс т.д. преобразования происходить. Этот вывод вообще следует из элементарной формулы действующих на поршень сил, со стороны р.т. и со стороны атмосферы: F = Fр.т.- Fатм. = Pр. т.*Sпоршня — Pатм.*S поршня = Sпоршня ( Pр.т. -Pатм.).
Где вы видите прямую зависимость сил от температуры?
Перейдём к просмотру самого цикла:
‘Р.т. (например пар в цилиндре под поршнем) при температуре Т1 приводится в соприкосновение с нагревателем и изотермически получает от него кол-во теплоты &#948;Q1 (при этом пар расширяется и совершает работу) , этому соответствует отрезок изотермы АВ.’
Вы не забыли температуру этого нагревателя? Вернитесь наверх — Т1, так и есть. И как Вы собрались передавать теплоту от нагревателя с температурой Т1 рабочему телу с Т1? Не могу не сделать ‘лирического отступления’, ибо меня часто упрекают в непочтительном отношении к Карно, поэтому хочу внести ясность в этом вопросе. Это предложение человека с планеты ‘Ниберу’? Землянам, допускающим такой процесс, я предлагаю, с чайником воды, имеющим температуру 1000С, войти в сауну с температурой 1000С. Как закипит, звоните, я прилечу с 1*106баксов, для торжественного вручения Вам. Я бы хотел посмотреть, вживую, на землянина обогревающего свое жилище с Т=200, радиаторами с Т=200, звоните, доставьте удовольствие. Кстати, не забывайте, процесс этого квазистатического изотермического преобразования применён светилами науки в двигателях! Не забыли сколько оборотов совершают двигатели в секунду? Я напоминаю для укрепления вашей уверенности в выборе квазистатических процессов для описания их работы. Но это не всё, это всего лишь здравый смысл. На самом деле всё ещё хуже, Карно…

ВВЕДЕНИЕ. ФИЗИКА, ЭНЕРГЕТИКА И ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии

ВВЕДЕНИЕ.

ФИЗИКА, ЭНЕРГЕТИКА И ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Всякое ложное искусство, всякое суемудрие длится лишь положенное ему время, так как в конце концов оно разрушает само себя и высшая точка его развития есть вместе с тем начало его крушения.

И. Кант

Приступая к разбору истории вечного двигателя, нужно, по-видимому, начать с того, откуда взялось это понятие и что, собственно, оно означает.

Идея об устройстве, которое могло бы приводить в движение машины, не используя ни мускульную силу людей и животных, ни силу ветра и падающей воды, возникла впервые, насколько известно, в Индии в XII в. Однако практический интерес к ней проявился в средневековых городах Европы в XIII в. Это не было случайностью: универсальный двигатель, способный работать в любом месте, был бы очень полезен средневековому ремесленнику. Он мог бы приводить в движение кузнечные меха, подававшие воздух в горны и печи, водяные насосы, крутить мельницы, поднимать грузы на стройках. Говоря современным языком, создание такого двигателя позволило бы сделать существенный шаг и в энергетике, и в развитии производительных сил в целом. Средневековая наука не была готова к тому, чтобы хоть как-то помочь этим поискам. Привычных нам представлений, связанных с энергией и законами ее превращений, в то время еще не было. Естественно поэтому, что люди, мечтавшие создать универсальный двигатель, опирались прежде всего на то вечное движение, которое они видели в окружающей природе: движение солнца, луны и планет, морские приливы и отливы, течение рек. Такое вечное движение называлось «perpetuum mobile naturae» — естественное, природное вечное движение. Существование такого природного вечного движения со средневековой точки зрения неопровержимо свидетельствовало о возможности создания и искусственного вечного движения — «perpetuum mobile artificae». Надо было только найти способ перенести существующие в природе явления на искусственно созданные машины.

В результате такого переноса слово «perpetuum» («вечный») приобрело в этом термине несколько иной смысл. Применительно к технике оно уже означало не «бесконечный», а скорее «непрерывный», «постоянно действующий». Было очевидно, что любая искусственная машина, созданная человеком, не вечна, она в конце концов неизбежно износится. Но пока двигатель существует — он постоянно должен действовать.

В этом смысле — как обозначение постоянно, самого по себе действующего двигателя — сочетание «perpetuum mobile ariificae» дожило и до наших дней. Слово «artificae» постепенно исчезло, так как ясно было, что термин относится к искусственному устройству. Для краткости «perpetuum mobile» часто пишут сокращенно — ppm.

Таким образом, русский термин «вечный двигатель» не совсем точно отражает понятие ppm. Однако, поскольку он вошел во всеобщий обиход, мы будем им пользоваться наряду с сокращенным обозначением ppm. Кроме того, мы по возможности постараемся избегать частого упоминания перед словами «вечный двигатель» прилагательных типа «воображаемый», «нереализуемый», «неосуществимый» и т.д., так как это подразумевается с самого начала. По этой же причине словосочетание «вечный двигатель» везде, начиная с заголовка, пишется без кавычек. Ведь упоминают же в литературе без кавычек чертей, ведьм и всякую прочую нечистую силу, хотя прекрасно известно, что в настоящем виде они не существуют, как и вечный двигатель.

Представление о вечном двигателе со временем существенно менялось в соответствии с развитием науки, в частности физики, и задачами, которые возникали перед энергетикой.

В первый период развития ppm (XIII-XVIII вв.) его изобретатели не понимали принципиальной разницы между вечным движением небесных тел и связанных с ним явлений (например, морских приливов) и тем движением, посредством которого они хотели производить работу в двигателях. Как это ни покажется странным теперь, вопрос о том, откуда должна была взяться эта работа, тогда вообще не возникал. Только примерно с XVI в., когда постепенно начала формироваться мысль о некой «силе» как источнике движения и о том, что эта сила не может ни возникнуть из ничего, ни исчезнуть бесследно, появились сомнения в возможности, а затем и убеждение в невозможности создания ppm. Однако, как мы увидим далее, этого мнения придерживался очень небольшой круг наиболее квалифицированных ученых-физиков и механиков. Общим достоянием такое понимание не стало. Все же официальным решением Парижской академии наук в 1775 г. было прекращено рассмотрение любых проектов perpetuum mobile. На этом закончился первый период истории ppm.

Второй период продолжался примерно до последней четверти XIX в. За это время было определено понятие энергии, и закон ее сохранения получил окончательное научное оформление. Были заложены основы термодинамики — науки об энергии и ее превращениях. Однако усилия изобретателей, работающих над созданием различных вариантов ppm, нисколько не ослабели.

Создалась интересная ситуация — сосуществование (правда, совсем не мирное) науки и антинаучной изобретательской деятельности. Этот парадокс объяснялся, с одной стороны, возросшими требованиями к энергетике, потреблявшей много топлива, и с другой — тем, что первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) не был еще достаточно хорошо известен широкому кругу людей, занимавшихся техникой.

На этом, по существу, заканчивается история так называемого вечного двигателя первого рода — ppm-1, изобретатели которого пытались нарушить первый закон термодинамики. Напомним, что он требует, чтобы общее количество энергии, поступающей в двигатель, было в точности равно общему количеству выходящей из него; энергия не может исчезать или возникать из ничего. А ppm-1 производил бы работу, вообще не получая энергии извне!

Третий период развития ppm продолжается и теперь. Этот период характерен тем, что современные изобретатели ppm в отличие от своих коллег, работавших в предыдущие времена, знают о существовании научных законов, исключающих возможность его создания. Поэтому они пытаются создать ppm совсем другого рода. Такой вечный двигатель не должен нарушать закон сохранения энергии — первый закон термодинамики. Здесь все в порядке. Но он должен действовать вопреки второму закону термодинамики. Этот закон определенным образом ограничивает превращаемость одних форм энергии в другие. Такой двигатель был назван вечным двигателем второго рода — ppm-2.

Простейшим ppm-2 был бы такой, который, получая тепло от окружающей среды (например, от воды или атмосферного воздуха), полностью или частично превращал бы его в работу. Он позволил бы обойтись не только без затраты органического или ядерного топлива, но и без загрязнения окружающей среды. Есть за что бороться! Но второй закон термодинамики это превращение запрещает, а поскольку этот закон известен и существует, изобретателям ppm-2 не остается ничего другого, как бороться именно с ним. Нападки на второй закон ведутся ими с самых разных сторон — физической, философской и даже политической. Эта борьба вокруг второго закона термодинамики составляет, по существу, основное содержание третьего периода истории ppm.

На начальном этапе истории ppm дискуссии вокруг него способствовали в определенной степени прогрессу физики, а на последующих этапах — и развитию термодинамики, и прогрессу энергетики. Более того, оба закона термодинамики родились из положения о невозможности осуществления вечного двигателя. В целом эти этапы истории ppm можно характеризовать как движение от утопии к науке. В конечном счете сам вечный двигатель породил, если так можно выразиться, те фундаментальные научные положения, которые вырвали из-под него почву и обусловили конец его многовековой истории.

К сожалению, современные попытки возродить ppm на новой основе уже ничего науке не дают и дать не могут.

Напротив, они только вносят путаницу и отвлекают людей от настоящего дела. Теперешний этап истории вечного двигателя характеризуется попытками продвинуться в обратном направлении — от науки к утопии.

Чтобы разобраться во всех этапах истории ppm и двинуться дальше, надо обязательно сформулировать определение того, о чем пойдет речь. Итак, вечный двигатель — это воображаемое устройство, способное производить работу в нарушение первого (ppm-1) или второго (ppm-2) законов термодинамики.

Займемся подробнее как этими двигателями, так и соответствующими законами — сначала первым, а затем и вторым.

ПОПЫТКИ ПОЛУЧИТЬ БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ ИЗ УГЛЯ — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД — ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ХОЛОДНАЯ УГОЛЬНАЯ БАТАРЕЯ

ПОПЫТКИ ПОЛУЧИТЬ БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ ИЗ УГЛЯ — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД — ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ХОЛОДНАЯ УГОЛЬНАЯ БАТАРЕЯ
Я помню, что одно время считал производство электричества за счет сжигания угля в батарее величайшим достижением на пользу развития цивилизации, и я был

ЭНЕРГИЯ ИЗ СРЕДЫ — ВЕТРЯК И СОЛНЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ДВИЖУЩАЯ ЭНЕРГИЯ ИЗ ЗЕМНОГО ТЕПЛА — ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ИЗ ЕСТЕСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ЭНЕРГИЯ ИЗ СРЕДЫ — ВЕТРЯК И СОЛНЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ДВИЖУЩАЯ ЭНЕРГИЯ ИЗ ЗЕМНОГО ТЕПЛА — ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ИЗ ЕСТЕСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Есть множество веществ помимо топлива, которые возможно смогли бы давать энергию. Огромное количество энергии заключено, например, в

ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ ПОЛУЧИТЬ САМО-ДЕИСТВУЮЩИИ ДВИГАТЕЛЬ — МЕХАНИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛЯТОР — РАБОТА ДЮАРА И ЛИНДЕ — ЖИДКИЙ ВОЗДУХ

ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ ПОЛУЧИТЬ САМО-ДЕИСТВУЮЩИИ ДВИГАТЕЛЬ — МЕХАНИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛЯТОР — РАБОТА ДЮАРА И ЛИНДЕ — ЖИДКИЙ ВОЗДУХ
Осознав эту истину, я начал изыскивать пути выполнения моей идеи, и после длительных размышлений, я наконец придумал аппарат, который смог бы получать

Экран тяготения и вечный двигатель

Экран тяготения и вечный двигатель
Мы подходим к самому убийственному доводу против проекта английского романиста, к первородному греху его основной идеи. В уме читателя, вероятно, уже мелькнула тень сомнения, когда романист говорил нам о возможности поднять тяжелый

I. Можно ли построить вечный двигатель?

I. Можно ли построить вечный двигатель?
Рассмотрим старый добрый классический вечный двигатель. Это изобретение чокнутой науки представляет собой устройство, которое не растрачивает энергию, не изнашивается и работает вечно[77].Лучшие из них делают следующий шаг и

Глава первая. ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРВОГО РОДА: ОТ РАННИХ ПОПЫТОК ДО «ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ» 

Глава первая.
ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРВОГО РОДА: ОТ РАННИХ ПОПЫТОК ДО «ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ» 
Мартын:
Что такое perpetuum mobile?
Бертольд:
Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому… видишь ли, добрый мой Мартын: делать

2.4. Вечный двигатель в художественной литературе

2.4. Вечный двигатель в художественной литературе
Истории взлетов и падений Бесслера-Орфиреуса, Д. Кили и их продолжателей наглядно показывают, какой интересный материал для искусства, в частности для художественной литературы, представляют как люди, изобретающие ppm,

Физика современная и физика фундаментальная

Физика современная и физика фундаментальная
Прежде всего выясним суть новой физики, отличавшую ее от физики предыдущей. Ведь опыты и математика Галилея не выходили за пределы возможностей Архимеда, которого Галилей не зря называл «божественнейшим». В чем Галилей вышел

6.5. Ядерная энергетика

6.5. Ядерная энергетика
Наиболее нелепой легендой о теории относительности является легенда о том, что секретами ядерной энергии человечество не овладело бы без теории относительности.Чтобы найти здесь истину, напомним основные вехи на пути к цели.1896 год — открытие

Энергетика и политика

Энергетика и политика
Другой составляющей атомного проекта в СССР было создание атомных реакторов. Лаборатория №3, куда я поступил на работу, была организована в декабре 1945 года. Лаборатория №3 подчинялась Первому Главному Управлению (ПГУ) Совета Министров СССР,

I. Можно ли построить вечный двигатель?

I.  Можно ли построить вечный двигатель?
Рассмотрим старый добрый классический вечный двигатель. Это изобретение чокнутой науки представляет собой устройство, которое не растрачивает энергию, не изнашивается и работает вечно[78]. Лучшие из них делают следующий шаг и

Физические основы механики

Г. Галилей (1564–1642) справедливо считается основателем физики как науки. Ему мы обязаны развитием современного метода исследований, кратко выражающегося в цепочке: эксперимент => модель (выделение в явлении главных особенностей, то есть применение абстракции) => математическое описание => следствия модели => новый эксперимент для их проверки.

Среди прочих научных достижений, в механике им были введены два основополагающих принципа: принцип инерции и принцип относительности. Принцип инерции Галилея был повторен И. Ньютоном (1643–1727) в качестве первого закона механики.

Первый закон Ньютона гласит:

Существуют такие системы отсчета, в которых всякая материальная точка находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока это состояние не будет изменено воздействием со стороны других тел. Такие системы отсчета принято называть инерциальными.

Ответ на вопрос: «Существуют ли инерциальные системы отсчета или нет?», как всегда, дает эксперимент. По результатам современных измерений гелиоцентрическая система отсчета, в которой неподвижен центр Солнца, и оси которой направлены на неподвижные звезды, является инерциальной. Это означает следующую простую вещь: существующие акселерометры (измерители ускорения) не обнаруживают отклонений от первого закона Ньютона в гелиоцентрической системе отсчета. Покой или равномерное прямолинейное движение — это состояние с равным нулю ускорением, следовательно, если тело, не подверженное воздействиям извне, приобретает ускорение, то это означает, что движение этого тела рассматривается в неинерциальной системе отсчета. Солнечная система совершает финитное движение в пределах нашей галактики (Млечный путь), любое финитное движение есть движение с ускорением, но солнечная система далека от центра галактики — мы периферийные жители — кривизна её траектории ничтожна, наши приборы не обнаруживают ускорений и мы утверждаем, что гелиоцентрическая система отсчета инерциальна. Инерциальная система отсчета — ещё одна идеализация: в точном смысле инерциальных систем отсчета не существует. Естественно предположить, что это обстоятельство было в ряду тех, что подвигли Эйнштейна на создание общей теории относительности, в которой утверждается физическое равноправие всех вообще, а не только инерциальных, систем отсчета, а поля сил инерции эквивалентны гравитационным полям (так называемый «принцип эквивалентности» подробнее речь об этом пойдет позже).

В дальнейшем будет видно, что любая система отсчета, движущаяся поступательно с постоянной по величине и направлению скоростью относительно некоторой инерциальной системы отсчета, также инерциальна. Другими словами, существование одной инерциальной системы отсчета означает существование бесконечно большого числа таких систем.

Свойство тела сохранять состояние покоя или прямолинейного равномерного движения называется инерцией. Сам этот принцип — принцип инерции Галилея (или первый закон Ньютона) — далеко не столь очевиден.

До Галилея думали, что для движения нужна какая-то причина, движущая сила. Даже великий Леонардо да Винчи писал: «Всякое движение стремится к своему сохранению, или же каждое движущееся тело движется постоянно, пока в нем сохраняется действие его двигателя». Удивительно, но туповатый полковник фон Циллергут из книги Я. Гашека «Похождения бравого солдата Швейка», мыслил похоже: нет бензина, не работает двигатель, автомобиль останавливается. После Галилея стала возможной чеканная латинская формулировка Р. Декарта (1596–1650): «Quod in vacuo movetur, semper moveri» (что движется в пустоте, будет двигаться всегда).

Дело в том, что в природе действительно никогда не наблюдаются тела, вечно сохраняющие состояние покоя или прямолинейного равномерного движения. Нужно было проявить ту самую способность строить модели, отбрасывать несущественное, абстрагироваться, чтобы открыть принцип инерции. Изучая основные законы механики, мы идеализируем систему: пренебрегаем силами трения, считаем, что поблизости нет других тел и т. д. И тогда принцип инерции проявляет себя во всей своей красе и силе:

Для равномерного прямолинейного движения не нужно двигателя, движущая сила нужна для изменения такого вида движения тела.

Видео 3.1. Стальной шарик в поле магнита. Эксперимент, показывающий, что для искривления траектории необходима соответствующая внешняя сила.

Дополнительная информация

http://www.plib.ru/library/book/14978.html – Д.В. Сивухин Общий курс физики, том 1, Механика Изд. Наука 1979 г. – стр. 91–97 (§16): обсуждается принцип относительности Галилея, приводится дословное рассуждение самого Галилея!

http://www.gaudeamus.omskcity.com/PDF_library_natural-science_2.html – Киттель Ч., Наит У., Рудерман М. Курс общей физики. Том 1. Механика. Изд. Наука, 1975 г. – стр. 79–88 – описание ультрацентрифуги и оценка ускорений реальных систем отсчета, применяемых в механике.

Российские физики создают «локальный» вечный двигатель второго рода // Смотрим

• Профиль

Квантовая физика, квантовые вычисления, память и кубиты

25 мая 2017, 17:31

• Фото Евгения Пелевина, пресс-служба МФТИ.

• Иллюстрация МФТИ.

• Фото Евгения Пелевина, пресс-служба МФТИ.

• Иллюстрация МФТИ.

Физики из МФТИ выяснили, как создать «локальный» вечный двигатель второго рода — квантовое устройство, в котором не соблюдается второе начало термодинамики и КПД которого может достигать 100%. Впрочем, в рамках системы в целом законы физики остаются незыблемыми.

Специалисты из Московского физико-технического института (МФТИ) выяснили, как создать «локальный» вечный двигатель второго рода — квантовое устройство, в котором не соблюдается второе начало термодинамики и КПД которого может достигать 100%. Однако второе начало в нём нарушается только локально, в рамках системы в целом законы физики остаются незыблемыми, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review A.

Второй закон термодинамики гласит, что тепловая энергия не может переходить от менее горячих объектов к более горячим, или, в иной формулировке — величина энтропии (степени неупорядоченности) в замкнутой системе либо растёт, либо остаётся постоянной. Согласно ещё одной формулировке закона, КПД тепловой машины никогда не может достигать 100%, иными словами, невозможен вечный двигатель второго рода.

«Любой тепловой двигатель состоит из нагревателя, который собственно и является источником энергии, и холодильника, задача которого состоит в охлаждении рабочего тела двигателя. Холодильник понижает энтропию двигателя и при этом неизбежно тратит впустую часть тепловой энергии, полученной от нагревателя. Именно поэтому КПД теплового двигателя никогда не достигает 100%», — поясняет ведущий автор исследования Андрей Лебедев, сотрудник Технического университета Цюриха и МФТИ.

Ранее группа под руководством ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики имени Л. Д. Ландау РАН Гордея Лесовика, пытаясь доказать справедливость второго закона термодинамики для квантовых систем, обнаружила, что в квантовом мире он может при определённых условиях нарушаться.

Оказалось, что в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера — сантиметры и даже метры (в линейном измерении) — энтропия может снижаться, но этот процесс происходит без передачи тепловой энергии за счёт явления квантовой запутанности.

В новой статье Лебедев, Лесовик и их коллеги из Цюриха описали квантовую тепловую машину, КПД которой может достигать 100%. Она состоит из нескольких квантовых элементов — кубитов, которые могут находиться в состоянии квантовой запутанности друг с другом. Один из кубитов поглощает тепло, но в силу его квантовой природы эту энергию можно использовать только с вероятностью 50%. Чтобы извлекать энергию с вероятностью 100%, нужно снизить его энтропию, сделать это состояние «чистым» (в терминологии квантовой механики). Эту задачу решает вспомогательный чистый кубит, который обменивается своим квантовым состоянием с термализованным «грязным» состоянием рабочего кубита. Важно, что при этом передачи энергии между двумя кубитами не происходит.

«Можно сказать, что избыточная энтропия телепортируется из системы наружу во вспомогательный кубит, который играет роль квантового «демона Максвелла»», — рассказывает Лесовик.

После «вычищения» рабочего кубита оказалось, что собрать энергию с вероятностью 100% в одном кубите — это всё ещё непростая задача. Чтобы её решить, пришлось вдвое увеличить число рабочих элементов — кубитов.

«Финальная часть цикла — «демонские» (их, кстати, по смыслу можно назвать скорее «ангельскими» — за их очистительно-информационную деятельность) кубиты нужно почистить обычным образом, с затратой энергии, но это происходит вдали от системы. Важно подчеркнуть, что на этой стадии в объёме, заключающем в себе и систему, и «демона/ангела», справедливость второго закона восстанавливается», — говорит Гордей Лесовик.

Сейчас группа занимается детальной разработкой установки для экспериментальной проверки своей теории на базе сверхпроводящих кубитов — трансмонов.

Кстати, ранее российские физики научились разводить котов Шрёдингера. 

 

• новости

Весь эфир

Двигатель квантового сгорания

Люди научились строить очень мощные двигатели внутреннего сгорания, но не научились главному — существенному повышению их КПД. Предел на этом пути ставит второй закон термодинамики, утверждающий, что энтропия системы неизбежно растет. Но нельзя ли преодолеть этот предел с помощью квантовой физики? Оказалось, что можно, но для этого необходимо было понять, что энтропия субъективна, а тепло и работа — далеко не единственно возможные формы энергии. Подробнее о том, что такое квантовые двигатели, как они устроены и на что способны, читайте в нашем материале.

За 300 лет развития технологии расчета, проектирования и конструирования двигателей проблема создания машины с большим коэффициентом полезного действия (КПД) так и не была решена, хоть и является критичной для многих областей науки и техники.

Квантовая физика, открытая в начале XX века, преподнесла нам уже немало сюрпризов в мире технологий: атомная теория, полупроводники, лазеры и, наконец, квантовые компьютеры. Эти открытия основываются на необычных свойствах субатомных частиц, а именно, на квантовых корреляциях между ними — сугубо квантовом способе обмена информацией.

И кажется, квантовая физика готова удивить нас еще раз: годы развития квантовой термодинамики позволили физикам показать, что квантовые тепловые двигатели могут иметь высокую эффективность на малых масштабах, недоступную для классических машин.

Давайте разберемся, что такое квантовая термодинамика, как работают тепловые машины, какие улучшения дает квантовая физика и что необходимо сделать для создания эффективного двигателя будущего.

Классические тепловые двигатели

В своей книге 1824 года «Размышления о движущей силе огня» 28-летний французский инженер Сади Карно придумал, как паровые двигатели могут эффективно преобразовывать тепло в работу, заставляющую двигаться поршень или крутиться колесо.

К удивлению Карно, эффективность идеального двигателя зависела только от разницы температур между источником тепла двигателя (нагревателем, как правило — огнем) и теплоотводом (холодильником, как правило — окружающим воздухом).

Карно понял, что работа — это побочный продукт естественного перехода тепла от горячего тела к холодному.

Схема работы теплового двигателя

Поделиться

В тепловых двигателях используется следующий цикл. Тепло Q₁ подводится из нагревателя с температурой t₁ к рабочему телу, часть тепла Q₂ отводится к холодильнику с температурой t₂, t₁ > t₂.

Работа, произведенная тепловым двигателем, равна разности между подведенным и отведенным теплом: A = Q₁ − Q₂, а КПД η будет равен η = A/Q₁.

Карно показал, что КПД любой тепловой машины не может превосходить КПД идеальной тепловой машины, работающей по его циклу с теми же самыми температурами нагревателя и холодильника η_Carnot = (t₁ − t₂)/t₁. Создание эффективной тепловой машины — это максимальное приближение реального КПД η к идеальному η_Carnot.

Сади Карно умер от холеры восемь лет спустя — прежде, чем смог увидеть, как уже в XIX веке его формула эффективности превратилась в теорию классической термодинамики — набор универсальных законов, связывающих температуру, тепло, работу, энергию и энтропию.

Классическая термодинамика описывает статистические свойства систем, сводя микропараметры, такие как положения и скорости частиц, к макропараметрам: температуре, давлению и объему. Законы термодинамики оказались применимы не только к паровым машинам, но и к Солнцу, черным дырам, живым существам и всей Вселенной.

Это теория настолько простая и общая, что Альберт Эйнштейн считал, что она «никогда не будет свергнута». Однако с самого начала термодинамика занимала исключительно странное положение среди других теорий мироздания.

«Если бы физические теории были людьми, термодинамика была бы деревенской ведьмой, — писала несколько лет назад физик Лидия дель Рио. — Другие теории находят ее странной, отличной от остальных, но все приходят к ней за советом и никто не осмеливается ей противоречить».

Термодинамика никогда не претендовала на то, чтобы быть универсальным методом анализа окружающего мира, скорее, она путь к эффективному использованию этого мира.

Термодинамика рассказывает нам, как максимально использовать ресурсы, такие как горячий газ или намагниченный металл, для достижения конкретных целей, будь то движение поезда или форматирование жесткого диска.

Ее универсальность происходит от того, что она не пытается понять микроскопические детали отдельных систем, а только заботится о том, чтобы определить, какие операции легко реализовать в этих системах, а какие трудно.

Такой подход может показаться странным для ученых, но им активно пользуются в физике, информатике, экономике, математике и много где еще.

Одна из самых странных особенностей теории — это субъективность ее правил. К примеру, газ, состоящий из частиц, в среднем имеющих одинаковую температуру, при ближайшем рассмотрении имеет микроскопические температурные различия.

В последние годы появилось революционное понимание термодинамики, объясняющее эту субъективность с помощью квантовой теории информации, которая описывает распространение информации через квантовые системы.

Точно так же, как термодинамика первоначально выросла из попыток улучшить паровые двигатели, современная термодинамика описывает работу уже квантовых машин — управляемых наночастиц.

Для корректного описания мы вынуждены распространить термодинамику на квантовую область, где такие понятия, как температура и работа, теряют свое обычное значение, а классические законы механики перестают работать.

Квантовая термодинамика

Зарождение квантовой термодинамики

В письме от 1867 года своему коллеге, шотландцу Питеру Тейту, знаменитый физик Джеймс Кларк Максвелл сформулировал знаменитый парадокс, намекающий на связь между термодинамикой и информацией.

Парадокс касался второго закона термодинамики — правила, согласно которому энтропия всегда возрастает. Как позже заметил сэр Артур Эддингтон, это правило «занимает главенствующее положение среди законов природы».

Согласно второму закону, энергия становится все более неупорядоченной и менее полезной, поскольку она распространяется от горячих тел к холодным и различия в температуре уменьшаются.

А как мы помним из открытия Карно, для совершения полезной работы требуются горячее и холодное тело. Огонь гаснет, чашки с утренним кофе остывают, а Вселенная устремляется к состоянию равномерной температуры, известной как тепловая смерть Вселенной.

Великий австрийский физик Людвиг Больцман показал, что увеличение энтропии является следствием законов обычной математической статистики: существует гораздо больше способов для равномерного распределения энергии между частицами, чем для локальной ее концентрации. Когда частицы движутся, они естественным образом стремятся к состояниям с более высокой энтропией.

Но в письме Максвелла описывался мысленный эксперимент, в котором некое просветленное существо — позднее названное демоном Максвелла — использует свои знания для снижения энтропии и нарушения второго закона.

Всемогущий демон знает положение и скорость каждой молекулы в контейнере с газом. Разделяя контейнер на две половинки и открывая и закрывая маленькую дверцу между двумя камерами, демон пропускает только быстрые молекулы в одну сторону и только медленные — в другую.

Действия демона делят газ на горячий и холодный, концентрируя его энергию и снижая общую энтропию. Некогда бесполезный газ с некоторой средней температурой теперь можно пустить в ход в тепловой машине.

Долгие годы Максвелл и другие задавались вопросом, как закон природы может зависеть от знания или незнания положения и скорости молекул. Если второй закон термодинамики субъективно зависит от этой информации, то как он может быть абсолютной истиной?

Связь термодинамики с информацией

Столетие спустя американский физик Чарльз Беннетт, опираясь на работы Лео Силарда и Рольфа Ландауэра, разрешил парадокс, формально связав термодинамику с наукой об информации. Беннетт утверждал, что знания демона хранятся в его памяти, а память должна быть очищена, на что требуется работа.

В 1961 году Ландауэр подсчитал, что при комнатной температуре компьютеру требуется не менее 2,9 × 10^-21 джоулей, чтобы стереть один бит хранимой информации. Другими словами, когда демон разделяет горячие и холодные молекулы, снижая энтропию газа, его сознание потребляет энергию, и общая энтропия системы газ + демон возрастает, не нарушая второй закон термодинамики.

Результаты исследования показали, что информация является физической величиной — чем больше у вас информации, тем больше работы вы можете извлечь. Демон Максвелла создает работу из газа с одной температурой, потому что у него гораздо больше информации, чем у обычного наблюдателя.

Потребовались еще полвека и расцвет квантовой теории информации — области, зародившейся в погоне за квантовым компьютером, чтобы физики подробно изучили поразительные следствия идеи Беннетта.

В течение последнего десятилетия физики предположили, что энергия распространяется от горячих объектов к холодным из-за определенного способа распространения информации между частицами.

Согласно квантовой теории, физические свойства частиц вероятностны и частицы могут находиться в суперпозиции состояний. Когда они взаимодействуют, то запутываются, комбинируя вместе распределения вероятностей, описывающих их состояния.

Центральным положением квантовой теории является утверждение, что информация никогда не теряется, то есть настоящее состояние Вселенной сохраняет всю информацию о прошлом. Однако со временем, когда частицы взаимодействуют и все больше запутываются, информация об их индивидуальных состояниях перемешивается и распределяется между все большим количеством частиц.

Чашка кофе охлаждается до комнатной температуры, потому что при столкновении молекул кофе с молекулами воздуха информация, кодирующая кофейную энергию, просачивается наружу, передается окружающему воздуху и теряется в нем.

Однако понимание энтропии как субъективной меры позволяет Вселенной в целом развиваться без потери информации. Даже когда энтропия частей Вселенной, например частиц газа, кофе, читателей N + 1, растет по мере того, как их квантовая информация теряется во Вселенной, глобальная энтропия Вселенной всегда остается нулевой.

15 лет назад люди думали об энтропии как о свойстве термодинамической системы. Сейчас же мы считаем, что энтропия — это не свойство системы, а свойство наблюдателя, описывающего систему.

Идея о том, что энергия имеет две формы: бесполезное тепло (о котором мы не знаем ничего) и полезную работу (о которой мы знаем почти все), имела смысл для паровых двигателей.

На самом деле между ними существует целый спектр форм — энергия, о которой у нас есть лишь частичная информация. При таком подходе энтропия и термодинамика становятся гораздо менее загадочными.

Ренато Реннер,
профессор университета ETH, Цюрих

Квантовая тепловые двигатели

Как же теперь, используя более глубокое понимание квантовой термодинамики, построить тепловую машину?

В 2012 году был учрежден технологический Европейский исследовательский центр, посвященный квантовой термодинамике, где в настоящее время работают более 300 ученых и инженеров.

Команда центра надеется исследовать законы, управляющие квантовыми переходами в квантовых двигателях и холодильниках, которые когда-нибудь смогут охлаждать компьютеры или использоваться в солнечных панелях, биоинженерии и других приложениях.

Уже сейчас исследователи намного лучше, чем раньше, понимают, на что способны квантовые двигатели.

Тепловой двигатель — это устройство, использующее квантовое рабочее тело и два резервуара при разных температурах (нагреватель и холодильник) для извлечения работы. Работа — это передача энергии от двигателя к какому-то внешнему механизму без изменения энтропии механизма.

С другой стороны, тепло — это обмен энергией между рабочем телом и резервуаром, изменяющий энтропию резервуара. При слабой связи между резервуаром и рабочим телом тепло связано с температурой и может быть выражено как dQ = TdS, где dS — это изменение энтропии резервуaра.

В элементарном квантовом тепловом двигателе рабочее тело состоит из одной частицы. Такой двигатель удовлетворяют второму закону и поэтому также ограничен пределом эффективности Карно.

Когда рабочее тело приводится в контакт с резервуаром, то в рабочем теле изменяется заселенность энергетических уровней. Определяющим свойством резервуара является его способность довести рабочее тело до заданной температуры независимо от начального состояния тела.

В данном случае температура является параметром квантового состояния системы, а не макропараметром, как в классической термодинамике: мы можем говорить о температуре как о заселенности энергетических уровней.

В процессе обмена энергией с резервуаром тело обменивается еще и энтропией, поэтому энергетический обмен на этой стадии рассматривается как передача тепла.

Для примера рассмотрим квантовый цикл Отто, в котором рабочим телом будет выступать двухуровневая система. В такой системе имеются два энергетических уровня, каждый из которых может быть заселен; пусть энергия основного уровня E₁, а возбужденного E₂. Цикл Отто состоит из 4 стадий:

          I. Расстояние между уровнями E₁ и E₂ увеличивается и становится Δ₁ = E₁ − E₂.

          II. Происходит контакт с нагревателем, система нагревается, то есть верхний энергетический уровень заселяется и изменяется энтропия рабочего тела. Это взаимодействия продолжается время τ₁.

          III. Происходит сжатие между уровнями E₁ и E₂, то есть происходит работа над системой, теперь расстояния между уровнями Δ₂ = E₁ − E₂.

          IV. Тело приводится в контакт с холодильником на время τ₂, что дает ему возможность срелаксировать, опустошить верхний уровень. Теперь нижний уровень оказывается полностью заселен.

Здесь мы можем ничего не говорить о температуре рабочего тела, имеют значения лишь температуры нагревателя и холодильника. Совершенную работу можно записать как:

dW = (p₀(τ₁) − p₁(τ₂))(Δ₁ − Δ₂),                       (1)

где p₀₍₁₎ — вероятность, что рабочее тело находилось в основном (возбужденном) состоянии. КПД данного квантового четырехтактного двигателя η = 1 − Δ₁/Δ₂.

Цикл Отто на квантовой двухуровневой системе

Поделиться

Например, возможно построить квантовый двигатель, в котором роль рабочего тела играет сверхпроводящий кубит, а в качестве нагревателя и холодильника используются два нормальных резистора с разным сопротивлением.

Эти резисторы генерируют шум, обладающий характерной температурой: большой шум — нагреватель, маленький — холодильник.

Корректная работа такого двигателя была показана в работе ученых из университета Аалто в Финляндии.

В реализации цикла Отто разность между уровнями энергии можно модулировать постоянным магнитным потоком, то есть «сжимать» или «расширять» уровни, а включать взаимодействие с резервуарами отлично получалось короткими микроволновыми сигналами.

В 2015 году ученые из Еврейского университета Иерусалима подсчитали, что такие квантовые двигатели могут превзойти классические аналоги.

Эти вероятностные двигатели все еще следуют формуле эффективности Карно в терминах того, сколько работы они могут извлечь из энергии, проходящей между горячими и холодными телами. Но они способны извлекать работу гораздо быстрее.

Двигатель, сделанный из одного иона, был экспериментально продемонстрирован и представлен в 2016 году, хотя он не использовал квантовые эффекты для усиления мощности.

Недавно мы писали о том, что был построен квантовый тепловой двигатель на основе ядерного магнитного резонанса, чей КПД был очень близок к идеальному η_Carnot.

Квантовые тепловые машины можно использовать также для того, чтоб охлаждать как большие, так и микроскопически системы, такие как кубиты в квантовом компьютере.

Охладить микросистему значит уменьшить заселенности на возбужденных уровнях, уменьшить энтропию. Это можно сделать через те же термодинамические циклы, включающие в себя нагреватель и холодильник, но запущенные в обратном направлении.

В марте 2017 года была опубликована статья, в которой с помощью квантовой теории информации выводился третий закон термодинамики — утверждение о невозможности достижения абсолютной нулевой температуры.

Авторы статьи показали, что ограничение скорости охлаждения, препятствующее достижению абсолютного нуля, возникает из ограничения на то, как быстро информация может быть выкачана из частиц в объекте конечного размера.

Ограничение на скорость имеет прямое отношение к охлаждающим способностям квантовых холодильников.

Будущее квантовых двигателей

Скоро нас ждет расцвет квантовых технологий, и тогда квантовые тепловые машины могут сильно помочь.

Использовать кухонный холодильник для охлаждения микросистем не получится из-за его беспорядочной работы — в среднем температура в нем низкая, но локально она может достигать недопустимых значений.

Из-за тесной связи квантовой термодинамики с информацией мы в силах использовать наши знания (информацию) для совершения локальной работы — например, реализовать квантового демона Максвелла, используя многоуровневые системы, для охлаждения (очищения состояния) кубитов в квантовом компьютере.

Что касается квантовых двигателей большего масштаба, то утверждать, что такой двигатель придет на смену двигателю внутреннего сгорания, еще рано. Пока двигатели, состоящие из одного атома, имеют слишком низкую эффективность.

Однако интуитивно понятно, что при использовании макроскопической системы с множеством степеней свободы, мы сумеем извлечь лишь малую часть полезной работы, ведь такой системой можно управлять только в среднем. В концепции квантовых двигателей появляется возможность управлять системами более эффективно.

На данный момент в науке о наноразмерных тепловых машинах есть множество как теоретических, так и инженерных вопросов. Например, большой проблемой являются квантовые флуктуации, способные создавать «квантовое трение», привнося лишнюю энтропию и уменьшая эффективность двигателя.

Сейчас физики и инженеры активно работают над оптимальным контролем квантового рабочего тела и созданием нанонагревателя и нанохолодильника. Рано или поздно квантовая физика поможет нам создать новый класс полезных устройств.

Михаил Перельштейн

Второй закон термодинамики и двигатели познания

Первый закон термодинамики, более известный как закон сохранения энергии, утверждает, что нельзя создать энергию из ничего. Первый закон запрещает вечный двигатель первого рода — устройство, способное работать бесконечно долго без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно современной физике, энергия сохраняется при абсолютно каждом взаимодействии частиц. Применяя математическую индукцию, мы получаем, что, каким бы большим ни было множество частиц, оно не сможет произвести энергию из ничего — во всяком случае, без нарушения известных нам законов физики.

Именно поэтому, если вы попробуете запатентовать гениальное изобретение, состоящее из колёс и шестерёнок, в которой одна пружина разжимается, а другая сжимается и так далее, и которая, по вашим расчётам будет работать вечно, Патентное ведомство США без раздумий отклонит вашу заявку. Полностью доказано, что для работы такой машины хотя бы одна её деталь должна нарушать законы физики (в стандартной модели). Поэтому, если вы не можете объяснить, как одна деталь нарушает законы физики, вы не сможете объяснить, как их нарушает вся машина.

Подобный довод применим и к инерциоиду — двигательной установке, нарушающей закон сохранения импульса. В стандартной модели импульс сохраняется для всех частиц и их взаимодействий. По математической индукции, импульс будет сохраняться для систем любого размера. Если вы можете представить две сталкивающиеся частицы, которые разлетаются с таким же суммарным импульсом, то вы поймёте, что увеличение системы до огромной машины из кучи шестерёнок ничего не изменит. Даже если составить систему из триллионов квадриллионов атомов, 0 + 0 + … + 0 = 0.

Но закон сохранения энергии сам по себе не может запретить преобразовывать тепло в работу. Вы можете сделать закрытую коробку, которая превращает кубики льда и запасённое электричество в тёплую воду. Это даже совсем не сложно. Нельзя создать или уничтожить энергию: изменение количества энергии при трансформации кубиков льда и электричества в тёплую воду должно равняться нулю. Поэтому, если бы вы провели обратную трансформацию, закон сохранения энергии тоже бы не нарушился.

Вечные двигатели второго рода, превращающие тёплую воду в электрический ток и кубики льда, запрещены вторым законом термодинамики.

Понять второй закон немного труднее, поскольку по своей природе он байесовский.

Я не шучу.

Второй закон термодинамики вытекает из теоремы, которую можно доказать в стандартной физической модели: при изменении любой замкнутой системы во времени объём её фазового пространства сохраняется.

Допустим, вы держите мяч высоко над землёй. Это состояние можно описать как точку в многомерном пространстве, в котором по крайней мере одно из измерений — высота мяча над землёй. Затем, когда вы отпускаете мяч, он начинает двигаться. Одновременно начинает двигаться и безразмерная точка в фазовом пространстве, которая описывает всю систему, состоящую из вас и мяча. Термин «фазовое пространство» в физике обозначает, что в нём есть измерения не только для координат частиц, но ещё и для импульсов. Например, система из двух частиц будет иметь 12 измерений: 3 измерения на координату частицы, и 3 измерения на импульс.

Если у вас есть многомерное пространство, в котором каждое измерение описывает положение соответствующей шестерёнки в огромном механизме, то, когда вы будете поворачивать шестерёнки, в многомерном фазовом пространстве будет метаться туда-сюда единственная точка. И раз мы можем представить большой сложный механизм в виде одной точки в многомерном пространстве, то законы физики, описывающие поведение механизма с течением времени, мы можем представить, как описывающие траекторию этой точки в фазовом пространстве.

Второй закон термодинамики — следствие теоремы, доказываемой в стандартной модели физики: если рассмотреть некоторый объём фазового пространства, который преобразуется во времени в стандартной модели, то его суммарный объём сохраняется.

Например:

Возьмём две системы, $X$ и $Y$, где $X$ имеет 8 возможных состояний, $Y$ — 4 возможных состояния, а объединённая система $(X,Y)$ — 32 состояния.

Преобразование объединённой системы с течением времени можно описать правилом, которое отображает начальные точки в будущие точки. Например, система может начать в состоянии $X_7Y_2$, и за минуту перейти (под действием каких-то законов физики) в состояние $X_3Y_3$. То есть, если $X$ находится в состоянии 7, Y — в состоянии 2, и мы проследим за ними одну минуту, то мы увидим переход $X$ в состояние 3 и $Y$ в состояние 3. Таковы законы физики.

Далее, давайте выделим в объединённой системе подпространство $S$. Пусть в $S$ $Х$ всегда находится в состоянии 1, а $Y$ — в состояниях 1-4 . Таким образом, общий объём $S$ будет равен 4 состояниям.

И давайте допустим, что состояния, изначально входящие в $S$, под действиями управляющих системой $(X,Y)$ законов физики, ведут себя следующим образом:

$$X_1Y_1 \rightarrow X_2Y_1$$
$$X_1Y_2 \rightarrow X_4Y_1$$
$$X_1Y_3 \rightarrow X_6Y_1$$
$$X_1Y_4 \rightarrow X_8Y_1$$

Это, в двух словах, описание работы холодильника.

Подсистема $X$ стартовала из узкой области пространства состояний (единственного состояния 1), а $Y$ — из более широкой области, состояний 1-4. После взаимодействия систем друг с другом, система $Y$ оказалась в узкой области, а $X$ — в широкой, но общий фазовый объём не изменился. 4 начальных состояния перешли в 4 конечных.

Очевидно, что пока физика не позволяет фазовому объёму изменяться с течением времени, невозможно сжать $Y$ сильнее, чем расширить $X$, и наоборот. Для каждой подсистемы, сжимаемой в пространстве состояний, какая-то другая подсистема должна расширяться в пространстве состояний.

Теперь допустим, что мы не уверены насчёт состояния системы $(X,Y)$, и наша неопределённость описывается равновероятным распределением по $S$. То есть, мы уверены, что $X$ находится в состоянии 1, но $Y$ может находиться в любом из состояний 1-4. Через минуту мы ожидаем увидеть $Y$ в состоянии 1, а $X$ — в любом из состояний 2-8. Фактически, $X$ может быть только в одном из состояний среди 2-8, но узнать конкретное состояние было бы слишком затратно, так что мы просто будем говорить 2-8.

Если рассмотреть энтропию Шэннона от нашей неуверенности о состояниях $X$ и $Y$, как о независимых системах, то $X$ начнёт с 0 бит энтропии, потому что имеет только одно определённое состояние, $Y$ начнёт с 2 бит, потому что она с равной вероятностью может оказаться в любом из четырёх состояний. (Между $X$ и $Y$ нет общей информации). Немного физики, и вот, энтропия $Y$ стала 0, но энтропия $X$ стала равна $log_2 7 = 2,8 бит$. Таким образом, энтропия перешла из одной системы в другую и уменьшилась в подсистеме $Y$. Однако из-за каких-то сложностей мы не потрудились отследить часть информации, и, следовательно (с нашей точки зрения), общая энтропия увеличилась.

Предположим, существовал бы физический процесс, который преобразовывал бы прошлые состояния в будущие состояния следующим образом:

$$X_2Y_1 \rightarrow X_2Y_1$$
$$X_2Y_2 \rightarrow X_2Y_1$$
$$X_2Y_3 \rightarrow X_2Y_1$$
$$X_2Y_4 \rightarrow X_2Y_1$$

Такой физический процесс на самом деле уменьшал бы энтропию, потому что независимо от того, где бы вы начинали, вы оказывались бы в одном и том же месте. Законы физики с течением времени могли бы сжать фазовое пространство.

Однако существует теорема — она называется теоремой Лиувилля и её можно доказать для наших законов физики, — которая утверждает, что такого не может быть: фазовый объём сохраняется.

Второй закон термодинамики — это следствие теоремы Лиувилля. Не важно, насколько хитроумна ваша машина из колёс и шестерёнок. Всё равно вы никогда не сможете уменьшить энтропию в одной подсистеме, не увеличивая её где-то в другом месте. Когда фазовое пространство одной подсистемы сужается, фазовое пространство другой подсистемы должно расширяться, и совместное пространство будет иметь тот же объем.

Однако, изначально компактное фазовое пространство может со временем расползтись и рассредоточиться. Поэтому для того, чтобы нарисовать простую границу вокруг этого беспорядка, придётся описать гораздо большую область, чем в начале. Именно это создаёт впечатление, что энтропия увеличивается. (А в квантовых системах, где развитие разных вселенных идёт разными путями, энтропия действительно возрастает в любой локальной вселенной. Но пока что пропустим это усложнение.)

Второй закон термодинамики вероятностный по своей природе — если вы спросите насчёт вероятности того, что горячая вода спонтанно перейдёт в состояние «холодная вода и электричество», то ответ — такая вероятность действительно существует, просто она очень мала. Это не означает, что теорема Лиувилля с малой вероятностью нарушается, теорема — это теорема, в конце концов. Это означает, что если вы вначале находитесь в большом фазовом пространстве, но не знаете, где именно, вы можете оценить небольшую вероятность оказаться в каком-то конкретном объёме фазового пространства. Поэтому, с бесконечно малой вероятностью этот конкретный стакан горячей воды может быть таким, который самопроизвольно превратится в электрический ток и кубики льда. (Пренебрегая, как обычно, квантовыми эффектами).

Таким образом, второй закон термодинамики по своей природе действительно является байесовским. Когда мы рассуждаем о реальной термодинамической системе, второй закон термодинамики — абсолютно строгое утверждение о ваших убеждениях, касающихся этой системы, но вероятностное утверждение о самой системе.

«Постойте, — говорите вы. — На уроках физики меня учили по-другому. На лекциях нам рассказывали, что термодинамика — это вроде как о температурах. Неопределённость — это субъективное ощущение! Температура воды в стакане — объективное свойство воды! Какое отношение имеет тепло к вероятности?»

О, у вас маловато доверия.

С одной стороны, связь между теплотой и вероятностью относительно проста: если вы не знаете про стакан воды ничего, кроме его температуры, то у вас гораздо больше неопределённости насчёт стакана горячей воды, чем насчёт стакана холодной.

Тепло — хаотичное движение множества молекул, и чем горячее, тем быстрее движутся молекулы. Не все молекулы в горячей воде движутся с одинаковой скоростью: «температура» — это не равномерная скорость всех молекул, а средняя скорость, которая, в свою очередь, соответствует прогнозируемому статистическому распределению скоростей. Дело в том, что чем горячее вода, тем быстрее могут быть молекулы воды, и, следовательно, у вас больше неопределённости о скорости любой отдельной молекулы (и не забудьте о том, что скорость — это вектор) . Когда вы умножите свои неопределённости относительно всех отдельных молекул, вы получите экспоненциально большую неопределённость относительно всего стакана воды.

Теперь возьмём логарифм этого экспоненциального объёма неопределённости и назовём его энтропией. Как вы видите, всё сходится.

Если посмотреть с другой стороны, связь менее очевидна. Предположим, что о некотором стакане воды вы изначально знали только то, что его температура составляла 72 градуса. Затем, внезапно, Святой Лаплас раскрывает вам точные координаты и скорости всех атомов в воде. Теперь вы прекрасно знаете состояние воды, поэтому, по определению информационной энтропии, её энтропия равна нулю. Делает ли это его термодинамическую энтропию нулевой? Будет ли вода холоднее из-за нашего знания?

Игнорируя квантовые эффекты, ответ: да! Вода будет холоднее!

Максвелл однажды спросил: «Почему мы не можем взять сосуд с равномерно распределённым горячим газом, разделить его перегородкой на две части — A и B, и сделать так, чтобы из В в А переходили только быстрые молекулы, а из А в В — только медленные? Если построить такой разделитель, то на стороне А мы получим горячий газ, а на стороне В — холодный. Мы тогда смогли бы дёшево охлаждать продукты, верно?»

Агент, который проверяет каждую молекулу газа и решает, пропускать ли её, известен под именем «демон Максвелла». И причина, по которой вы не можете построить эффективный холодильник таким образом, заключается в том, что демон Максвелла генерирует энтропию, когда проверяет скорости молекул газа и решает, пропускать молекулу или нет.

Но предположим, что вы уже знаете, где находятся все молекулы газа.

Тогда вы действительно можете запустить демона Максвелла и извлечь из этого полезную работу.

Поэтому (опять же игнорируя квантовые эффекты на данный момент), если вы знаете состояния всех молекул в стакане горячей воды, в истинно термодинамическом смысле он холодный: вы можете забрать электричество из воды и оставить кубик льда.

Это не нарушает теорему Лиувилля, потому что если $Y$ — это вода, и вы — демон Максвелла (обозначим как $M$), физический процесс ведёт себя так:

$$M_1Y_1 \rightarrow M_1Y_1$$
$$M_2Y_2 \rightarrow M_2Y_1$$
$$M_3Y_3 \rightarrow M_3Y_1$$
$$M_4Y_4 \rightarrow M_4Y_1$$

Поскольку демон Максвелла знает точное состояние $Y$, это общая информация между $M$ и $Y$. Общая информация уменьшает энтропию связанной системы $(M,Y)$: $H(M,Y) = H(M) + H(Y) — I(M;Y)$. $M$ имеет 2 бита энтропии, $Y$ тоже имеет 2 бита энтропии, и общая информация — 2 бита, поэтому $(M,Y)$ имеет в сумме 2 + 2 — 2 = 2 бита энтропии. Физический процесс просто преобразует «холодность» (негэнтропию) общей информации, чтобы сделать холодной настоящую воду. После этого $M$ имеет 2 бита энтропии, $Y$ имеет 0 бит энтропии, а общая информация равна 0. Как видите, всё в порядке!

И не говорите мне, что знание «субъективно». Знание представлено в мозге, и это делает его таким же физическим, как и всё остальное. Для того чтобы $M$ физически представлял точную картину состояния $Y$, физическое состояние $M$ должно коррелировать с состоянием $Y$. Вы можете воспользоваться этим термодинамическим преимуществом — оно называется двигателем Сцилларда.

Или как заметил Эдвин Томпсон Джейнс: «Старая поговорка „Знание — сила“ очень правдива, причём как в человеческих отношениях, так и в термодинамике».

И наоборот, одна подсистема не может увеличить общую информацию с другой подсистемой, без 1) взаимодействия с ней и без 2) выполнения термодинамической работы.

В противном случае, вы могли бы создать демона Максвелла и нарушить второй закон термодинамики, что, в свою очередь, нарушило бы теорему Лиувилля, а это невозможно в стандартной модели физики.

Таким образом, чтобы сформировать точные убеждения о чём-то, вам совершенно необходимо за этим наблюдать. Это очень физический, очень реальный процесс: любой рациональный разум «работает» в термодинамическом смысле, а не только в смысле умственных усилий.

(Иногда говорят, что термодинамическая работа требуется для стирания битов при подготовке к новому наблюдению, но это различие — всего лишь вопрос терминов, математика процесса однозначна.)

(Здесь я пока не буду рассматривать вопрос открытия логических «истин» — в некоторой степени потому, что я пока размышляю, как это точно формализовать. В термодинамике знание логических истин не считается негэнтропией, как можно было бы ожидать, поскольку компьютер, способный выполнять обратимые вычисления, смог бы вычислять логические истины с любыми произвольно низкими затратами. Вышенаписанное относится к разуму, который знает о логике всё. Любой более простой ум обязательно будет менее эффективным.)

«Для формирования точных убеждений требуется соответствующее количество доказательств» — это очень убедительная истина как в человеческих отношениях, так и в термодинамике. Если бы слепая вера действительно работала как метод исследования, вы могли бы превратить тёплую воду в электричество и кубики льда. Просто создайте Демона Максвелла, который слепо верит в точные значения скоростей молекул.

Двигатели познания не так сильно отличаются от тепловых двигателей, хоть они и манипулируют энтропией более тонким образом, чем сжигание бензина. Например, они схожи тем, что двигатели познания не являются абсолютно эффективными, они должны излучать лишнее тепло, как его излучает двигатель автомобиля или холодильник.

Фраза «холодная рациональность» правдива в таком смысле, о котором голливудские сценаристы даже не могли и подумать (и неверна в том смысле, который они имели ввиду).

Поэтому, если вы не можете сказать мне, какой именно шаг в вашем рассуждении нарушает законы физики, давая вам истинное знание незримого, то не ожидайте, что я поверю в то, что всё сложное умное рассуждение способно их нарушить.

Перевод: 

Geimverusagan, Alaric

Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 1

См. также: Прикладная физика бензиновых двигателей, часть 2 лаборатории». [1] В отличие от биологов, мы собираем наши трупы вместе, потому что мы препарируем моторы газонокосилок (рис. 1)! Этот опыт неизменно доставлял массу удовольствия. В дополнение к новым открытиям в физике, большинство студентов сообщают, что, выйдя из нее, они стали больше ценить свои автомобили и глубоко восхищаться проницательными умами, которые предвидели, как все эти системы, сделанные из неодушевленной материи, могут быть организованы, чтобы дать машине жизнь. своего собственного.

За редкими исключениями, большинство учащихся приступают к этому упражнению, не имея ни малейшего представления о том, что происходит внутри автомобильного двигателя. (Те, у кого есть опыт работы с механикой, получают роли помощников преподавателя.) Большинство взаимодействий учащихся с автомобилем состоит в том, чтобы заправить бак бензином и направить машину на дорогу. Эта небрежность предполагает, что в нашем обществе мы воспринимаем наши машины как должное, довольствуясь тем, что не понимаем, как они работают, даже несмотря на то, что мы все больше зависим от них. Я уверен, что такое отсутствие любопытства совершенно чуждо студентам-физикам.

В этой статье мы исследуем внутреннюю работу бензинового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, который приводит в действие большинство автомобилей, легких грузовиков, мотоциклов, легких самолетов и газонокосилок. Базовый дизайн датируется примерно 1890 годом; его долговечность указывает на его надежность. С тех пор четырехтактные бензиновые двигатели стали намного более эффективными и мощными, становясь все более сложными по мере того, как мы предъявляем к ним все более высокие, часто противоречивые требования. Но основная конструкция двигателя Ferrari V12 имеет много общего с двухцилиндровым двигателем 189.9 Фиат. Основные идеи, лежащие в основе двигателя, можно понять, изучив простейший из двигателей, одноцилиндровый двигатель газонокосилки с воздушным охлаждением и клапанами в блоке, который оснащен зажиганием от магнето, ручным пуском и смазкой разбрызгиванием. Вариации этого двигателя десятилетиями производились такими марками, как Briggs & Stratton, Jacobsen и Tecumseh. В силу своей простоты эти машины без излишеств предлагают всем двигателям уровень понимания, аналогичный по глубине тому, который предлагает атом водорода для всех атомов.[2]

На примере мотора косилки в этой первой части серии, состоящей из двух частей, мы описываем базовую структуру четырехтактного бензинового двигателя, а также его смазку и охлаждение. Мы также определяем термодинамический верхний предел эффективности четырехтактного бензинового двигателя. Попутно отмечаем отличия одноцилиндрового двигателя косилки от более сложных четырехтактных двигателей.

Часть 2, которая будет опубликована в следующем номере журнала, посвящена воздушной и топливной системам двигателя, а также системе зажигания с ее магнето, цепью RLC и свечей зажигания. За этими техническими примечаниями последуют наблюдения о наших отношениях с нашими автомобилями. Они включают в себя признание и уважение к этим чудесным машинам и одновременное осознание высокой цены, которую платит общество и окружающая среда, чтобы поддерживать их огромное количество. Мы закончим кратким обзором отношений между известными физиками и их моторизованными товарищами.

Устройство двигателя и четырехтактный цикл

Двигатель получает энергию путем теплопередачи от источника при одной или нескольких высоких температурах, преобразует часть подводимого тепла в работу и отдает оставшуюся энергию в виде тепла в окружающую среду при низких температура.[3] В бензиновом двигателе подвод тепла происходит за счет периодического взрывного горения порции испарившегося бензина. Энергия каждого взрыва толкает поршень в цилиндр (названия деталей и процессов при первом упоминании выделены курсивом). Вместо того, чтобы вылететь из цилиндра через гараж, линейное движение поршня преобразуется в угловой момент коленчатым валом. Чтобы увидеть коленчатый вал в действии, представьте, что вы едете на велосипеде; линейное движение ваших коленей вверх-вниз преобразуется во вращение педалями, которые смещены относительно оси вращения звездочки.

Основной корпус двигателя представляет собой экзоскелет, называемый блоком, удивительно сложное литье, которое поддерживает вращающиеся или скользящие детали на критических поверхностях, обработанных с точностью до тысячной доли дюйма (рис. 2). Доминантой в блоке являются одно или несколько крупных отверстий, упомянутых выше цилиндров. Мотор косилки, который мы здесь разбираем, имеет один цилиндр. Поршень соединен с коленчатым валом шатуном (рис. 3; в аналогии с велосипедом шатуном служит голень). Верхний конец штока крепится внутри поршня поршневым штифтом, от которого шток качается туда-сюда, как маятник. Нижний конец шатуна имеет съемный колпачок, который плотно прилегает к шатунной шейке, смещенной части коленчатого вала. Поскольку массы поршня, шатуна и шатунной шейки лежат вне оси вращения коленчатого вала, в коленчатый вал врезаны противовесы, чтобы сбалансировать весь узел относительно этой оси. Коленчатый вал удерживается на месте коренными подшипниками в блоке под цилиндром.

В последующем обсуждении мы представляем себе цилиндр, ориентированный вертикально, и коленчатый вал, расположенный под цилиндром горизонтально. На многих косилках двигатель устанавливается с горизонтальным цилиндром и вертикальным коленчатым валом, чтобы лезвие вращалось горизонтально. Большинство автомобилей имеют четыре или более цилиндров с коленчатым валом, расположенным горизонтально. Цилиндры могут располагаться вертикально по прямой линии (например, Pontiac «прямой-8» 1954 года выпуска), они могут быть наклонены в два ряда, образуя букву V (например, Corvette «V8»), или они могут располагаться горизонтально или « плоский», чтобы понизить центр тяжести (например, Porsche 911 «Квартира-6»).

Движение поршня от его нижней точки в цилиндре (нижней мертвой точки, или НМТ) до его высшей точки (верхней мертвой точки, или ВМТ) или в обратном направлении от ВМТ к НМТ, составляет один такт работы двигателя . Во время каждого такта коленчатый вал поворачивается на пол-оборота. Термин «ход» также относится к расстоянию между ВМТ и НМТ. Диаметр цилиндра называется отверстием. Объем, определяемый ходом и диаметром цилиндра, объем, вытесняемый верхней поверхностью поршня за один ход, является рабочим объемом этого цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров двигателя является одним из показателей его производительности. Если у вас «Корвет 427», рабочий объем его восьми цилиндров равен 427 кубическим дюймам. Разработчики двигателей, использующие метрические единицы измерения, описывают рабочий объем в литрах или кубических сантиметрах.

Энергетическая плотность бензина составляет около 45 мегаджоулей на килограмм.[4] Чем больше бензина поступает в двигатель за цикл его работы, тем большую мощность он может выдать. Среди двигателей одинаковой конструкции выходная мощность зависит от рабочего объема. Автомобили с бензиновым двигателем первого поколения, построенные в 1890-х годах, производили примерно столько же энергии, сколько двигатель нашей косилки, а машины, на которых они работали, работали примерно так же, как одна из сегодняшних небольших газонокосилок. Участники первой в мире автогонки 189 г.5, из Парижа в Бордо и обратно, включал 15 автомобилей с бензиновым двигателем (специализированных гоночных автомобилей еще не существовало), один электромобиль и шесть пароходов. Гонку выиграл Эмиль Левассор на своем Panhard-Levassor с двигателем Daimler объемом 1200 куб. См (73 куб. Дюйма) мощностью 3,5 лошадиных силы (1 л.с. = 745,7 Вт). Левассор проехал 723 мили практически без остановок со средней скоростью 14,9 миль в час. Мотор газонокосилки, предназначенный для мотокос, выдает около 3,75 л.с. при рабочем объеме около 12 куб. дюйм[6] Его столетняя конструкция все еще производится сегодня, потому что для его предполагаемого использования доминирующим достоинством является простота.

Для увеличения мощности объем двигателя первого поколения был быстро увеличен. Первый Гран-при для специализированных гоночных автомобилей состоялся в Ле-Мане, Франция, в 1906 году. Двигатель победившего Renault имел рабочий объем 12,8 л (781 куб. Дюйм), развивал 105 л.с. и разгонял автомобиль до средней скорости 62,88. миль в час, что означает, что он ехал около 100 миль в час на прямых. Но революция в эффективности была не за горами, когда мощность на рабочий объем стала бы столь же важной, как и сам рабочий объем. Peugeot, выигравший 1912 Гран-при Франции с двигателем всего 7,6 литра, конкурируя с огромными 14-литровыми Fiat и 15-литровыми Lorraine-Dietrichs. Некоторые из конструктивных изменений, которые привели к более высокому соотношению мощности к рабочему объему, будут описаны ниже, поскольку мы исследуем простую конструкцию двигателя косилки, которая перекликается с автомобильными двигателями первого поколения.

В верхней части цилиндра находится головка (рис. 4), с прокладкой головки, расположенной между блоком и головкой для обеспечения герметичности при затягивании болтов головки (примерно до 12 футо-фунтов). Пространство между поршнем в ВМТ и выемкой головки над цилиндром образует камеру сгорания. Подача искры на летучую смесь бензина и воздуха в камере сгорания толкает поршень вниз по цилиндру, чтобы раскрутить коленчатый вал благодаря шатуну. Как топливно-воздушная смесь попадает в цилиндр, как из него удаляются продукты сгорания и как подается искра в ответственный момент?

Двигатель нашей косилки имеет два клапана, обеспечивающих проход в цилиндр, впускной клапан и выпускной клапан. Рассмотрим двигатель, работающий на скорости (частота вращения двигателя измеряется в об/мин, угловая скорость коленчатого вала — в оборотах в минуту). Начнем с момента, когда оба клапана закрыты и поршень мгновенно находится в ВМТ. Это состояние знаменует собой начало четырехтактного цикла работы двигателя: такты впуска, сжатия, рабочего хода и такта выпуска.

(1) Такт впуска: при вращении коленчатого вала поршень движется вниз и открывается впускной клапан. Разница давлений внутри цилиндра и наружного воздуха выталкивает воздушно-топливную смесь в цилиндр, когда поршень опускается. Когда поршень достигает НМТ, впускной клапан закрывается.

(2) Такт сжатия: поршень движется обратно вверх при закрытых обоих клапанах, сжимая топливно-воздушную смесь. Пусть V2 — объем газа внутри цилиндра, когда поршень находится в НМТ, а V1 — объем, при котором поршень находится в ВМТ. Степень сжатия V2/V1 предлагает еще один показатель производительности двигателя. Двигатели, предназначенные для работы в течение длительного времени, такие как двигатели косилок, должны работать с низкой нагрузкой и обычно иметь степень сжатия около 4 или 5; двигатели для соревнований могут иметь степень сжатия 10 или выше. Так как такт сжатия происходит быстро, во время такта во внешний мир отводится незначительное количество тепла («адиабатический» процесс), а температура топливовоздушной смеси повышается.

(3) Рабочий такт: когда поршень достигает ВМТ в конце такта сжатия, зажигается свеча зажигания, воспламеняющая топливовоздушную смесь. Пламя стремительно проносится через камеру сгорания, повышая температуру и совершая работу, толкая поршень вниз в рабочем такте. Хотя воспламенение топлива высвобождает огромную внутреннюю энергию в цилиндр, незначительная энергия уходит в виде теплопроводности во время быстрого рабочего такта, поэтому этот такт также является адиабатическим.

(4) Такт выпуска: когда поршень движется вверх от НМТ, открывается выпускной клапан, и поршень выталкивает выхлопные газы из цилиндра. Они вытекают через глушитель (с перегородками для гашения шума) в атмосферу. Двигатель обменивается теплом с окружающей средой во время тактов выпуска и впуска, выбрасывая горячие выхлопные газы и втягивая относительно холодные впускные газы. В конце такта выпуска поршень возвращается в ВМТ, оба клапана закрыты, и цилиндр готов к повторению четырехтактного цикла.

Что открывает и закрывает клапаны и обеспечивает искру в нужный момент? Параллельно коленчатому валу движется распределительный вал, который имеет выступы или кулачки (рис. 5). Через пару зацепленных зубчатых колес, по одному на конце каждого вала, вращающийся коленчатый вал вращает распределительный вал. В нашем двигателе косилки шестерня коленчатого вала имеет 20 зубьев, а шестерня распределительного вала имеет 40 зубьев, вращая распределительный вал со скоростью, равной половине угловой скорости коленчатого вала. Перпендикулярно распределительному валу и на кулачках расположены толкатели клапанов, а сами клапаны стоят над толкателями. Когда распределительный вал вращается, кулачок поднимает толкатель и клапан, открывая проход в камеру сгорания. Когда кулачок выкатывается из-под толкателя, пружины клапана снова закрывают клапан (рис. 6). На распредвале нашего одноцилиндрового мотора с двумя клапанами кулачки ориентированы 90 градусов друг от друга, потому что впускной и выпускной клапаны открываются на соседних ходах. Один ход равен половине оборота коленчатого вала и, следовательно, четверти оборота распределительного вала. На обеих зубчатых шестернях есть метки, которые необходимо совместить, чтобы клапаны открывались в нужное время в течение цикла (рис. 7).

В четырехтактном цикле одноцилиндровый двигатель обеспечивает один рабочий такт на каждые два оборота коленчатого вала.[8] С двумя цилиндрами рабочий ход происходит каждый оборот. Четыре цилиндра производят рабочий ход каждые пол-оборота. Восемь цилиндров обеспечивают один рабочий такт за четверть оборота и так далее. Увеличение числа цилиндров делает машину более сложной, но выигрыш в том, что мощность прикладывается более равномерно. Большинство автомобилей имеют четыре, шесть или восемь цилиндров; у некоторых их 10 (например, Dodge Viper), у некоторых 12 (например, у большинства Ferrari и Lamborghini, а также у Lincoln и Auburns 19-го поколения).30), а у некоторых 16 (например, Cadillac 1932 года, Marmon 1933 года и современный Bugatti Veyron).

Прикрепленный к внешнему концу коленчатого вала на конце, противоположном зубчатому колесу, находим маховик (рис. 8). Наиболее важной задачей маховика в любом двигателе является создание большого момента инерции для максимально плавного вращения коленчатого вала с его шатунно-поршневым узлом между рабочими тактами. В двигателях косилок маховик также играет роль в системах охлаждения и зажигания, как будет описано ниже.

Объемный КПД, отношение объема паров воздуха и топлива, поступающих в двигатель во время такта впуска, к рабочему объему цилиндра, предлагает еще один дескриптор характеристик двигателя. Говоря простым языком, это показатель того, насколько хорошо двигатель «дышит». Движущийся воздух обладает инерцией, и при турбулентности сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости воздуха. Размер и расположение клапанов, а также гладкость внутренних поверхностей, через которые проходят газы, существенно влияют на работу двигателя. Двигатель нашего газонокосилки представляет собой конструкцию с «плоской» или «г-образной» головкой, названную так потому, что клапаны проходят через блок параллельно цилиндру, и, таким образом, камера сгорания должна располагаться не только над поршнем, но и над областью в головке к одной стороне цилиндра, где выскакивают клапаны (рис. 8). Через 19В 40-х годах большинство автомобильных двигателей имели конструкцию с плоской головкой. Примерно в 1950 году производители начали производить конструкции с верхним расположением клапанов (OHV). Перемещение клапанов над поршнем увеличивает эффективность потока и объемную эффективность, поскольку топливно-воздушная смесь поступает в камеру сгорания непосредственно над поршнем, а не сбоку. Теперь, когда клапаны нужно нажимать сверху вниз, а коленчатый вал и распределительные шестерни все еще соединены своими распределительными шестернями, длинные толкатели размещаются над толкателями клапанов и коромыслами, которые качаются вперед и назад на горизонтальном валу, как качели. , теперь сядьте на макушку. Кулачок поднимает толкатель, который поднимает одну сторону коромысла, а другая сторона коромысла давит на клапан, открывая его. Пружины под коромыслами закрывают клапан, когда кулачок выходит из-под толкателя и толкателя.

Если бы толкатели и коромысла можно было убрать, а распределительный вал расположить на верхней стороне головки, механическая энергия, потребляемая двигателем, перемещающим его внутренние части, была бы значительно снижена. Это достигается в двигателях с верхним распределительным валом (OHC). (Логотип «DOHC», который можно увидеть на значках некоторых автомобилей, обозначает двойные верхние кулачки, один для группы впускных клапанов, а другой для выпускных клапанов.) Когда коленчатый вал и распределительный вал находятся слишком далеко друг от друга, чтобы быть соединенными синхронизирующими шестернями, коленчатый вал вращает распределительного вала ремнем ГРМ или цепью ГРМ. Ремни ГРМ изготовлены из синтетического каучука, армированного проволокой, и их необходимо менять через регулярные промежутки времени, обычно около 9 часов.0000 миль. При обрыве ремня ГРМ открытие клапанов больше не будет зависеть от положения поршня. Столкновение клапана с поршнем приводит к дорогому шуму!

Для дальнейшего увеличения объемного КПД некоторые двигатели имеют четыре клапана на цилиндр, два впускных и два выпускных клапана. Добавление нагнетателя (или «нагнетателя») значительно увеличивает объемную эффективность. Нагнетатель представляет собой компрессор, приводимый в действие ремнем от шкива коленчатого вала, который нагнетает в двигатель за цикл больше воздуха, чем это было бы возможно только за счет атмосферного всасывания. Нагнетатели использовались на гоночных автомобилях Гран-при к началу 19 века.20 с. Турбокомпрессор использует поток выхлопных газов для привода небольшого компрессора с той же целью.

Смазка и охлаждение

Внутри нашего скромного двигателя косилки, работающего со скромными 800 об/мин, царит оживленная атмосфера. Поршень перемещается между ВМТ и НМТ 1600 раз в минуту; коленчатый и распределительный валы вращаются в своих подшипниках со скоростью 800 и 400 об / мин соответственно, вступая в зацепление друг с другом через жужжащие зацепленные шестерни; кулачки кулачка открывают клапаны, которые захлопываются пружинами; а пары бензина взрываются 200 раз в минуту. Некоторые спортивные мотоциклы разгоняются до 14 000 об/мин и более! Чтобы выдержать более нескольких секунд, это шоу должно иметь достаточную смазку, которая не дает металлическим поверхностям сплавляться вместе, когда они вращаются или скользят друг относительно друга. Избыточное тепло необходимо отводить для поддержания постоянной температуры.

В двигателе нашей косилки масло (1 литр 30 Вт) разбрызгивается на движущиеся части внутри картера с помощью маслоотражателя (рис. 7), шестерни, находящейся в зацеплении с шестерней распределительного вала и оснащенной небольшими лопастными колесами по периметру. Несмотря на то, что она примитивна, она обеспечивает достаточную смазку даже в гонках на картах, в которых двигатели испытывают гораздо большую нагрузку, чем при скашивании газонов. В более крупных двигателях масляный насос, приводимый в действие распределительным валом, подает масло непосредственно к подшипникам через каналы в блоке и головке. Масло не только обеспечивает смазку, предотвращающую слипание движущихся частей металла, но и помогает отводить тепло. Масло блокируется от протекания мимо поршня в камеру сгорания (где оно может засорить свечу и образовать сизый дым), а воздушно-топливная смесь не может продавливаться мимо поршня, чтобы разбавить масло в картере с помощью набора поршней. кольца, круги из пружинистого сплава (с небольшим зазором для установки и теплового расширения), которые ездят в канавках у верха поршня (рис. 2).

Двигатель газонокосилки имеет воздушное охлаждение (рис. 2, 4). Головка и блок, выполненные из алюминия, эффективно проводящего тепло, имеют залитые ребра охлаждения, которые обеспечивают большую площадь поверхности для теплообмена с окружающим воздухом. Маховик на двигателе косилки выполняет функцию охлаждающего вентилятора. Окруженный кожухом из листового металла (рис. 1) с проволочной сеткой, позволяющей втягивать воздух внутрь, маховик имеет залитые в него лопасти, которые при вращении обеспечивают циркуляцию воздуха над ребрами охлаждения на блоке (рис. 9).). Пластмассовая лопасть, называемая регулятором (рис. 9), соединенная пружиной с дроссельной заслонкой, находится между периметром маховика и кожухом, где она поворачивается в ответ на изменения давления воздуха, возникающие при изменении частоты вращения двигателя из-за переменной нагрузки на двигатель. Простой регулятор помогает поддерживать постоянную скорость двигателя при заданной настройке дроссельной заслонки и предотвращает случайное увеличение оборотов двигателя оператором.

Большинство автомобильных двигателей имеют водяное охлаждение; в блоке и головке залиты каналы, называемые водяными рубашками, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. От двигателя охлаждающая жидкость поступает в радиатор, где проходит по длинным трубкам, окруженным охлаждающими ребрами, прежде чем вернуться в двигатель. В дополнение к движению автомобиля вперед, вентилятор, приводимый в действие либо ремнем вентилятора, либо поликлиновым ремнем, либо электродвигателем, помогает проталкивать воздух через радиатор. Охлаждающая жидкость проходит между двигателем и радиатором через верхний и нижний шланги радиатора и проталкивается водяным насосом, который обычно приводится в действие ремнем вентилятора или зубчатым ремнем. Охлаждающая жидкость обычно состоит на 50 % из дистиллированной воды и на 50 % из этиленгликоля; более низкая температура замерзания этой смеси по сравнению с чистой водой предотвращает растрескивание блоков в холодную погоду (поскольку вода при замерзании расширяется), а также смесь обеспечивает коррозионную стойкость.

Термодинамика Эффективность

В контексте двигателей «эффективность» означает отношение выполненной работы (что вы хотите) к подводимой тепловой энергии (сколько это стоит). Второй закон термодинамики говорит, что эффективность никогда не может достичь единицы, что ставит вопрос о том, насколько большой она может быть, ограничиваясь только вторым законом. Паровые двигатели получают свою энергию от перегретого пара, впрыскиваемого при температуре TH в цилиндр. Они совершают работу и выбрасывают отработавший пар в окружающий воздух при температуре ТС. Цикл Карно был изобретен Сади Карно (179 г.6-1832) в 1824 году для создания идеализированной версии паровой машины. При этом достигается максимальная эффективность, в принципе достижимая двухтемпературным двигателем. В каждом цикле двигатель Карно изотермически получает энергию в виде тепла от горячего резервуара при абсолютной температуре TH, совершает работу и изотермически отдает тепло в холодный резервуар при температуре TC. Два изотермических теплообмена связаны адиабатическими процессами. Обычное упражнение по общей физике требует показать, что эффективность двигателя Карно равна 1 – TC/TH.

Концептуальный цикл, называемый циклом Отто (ок. 1880 г.), выполняет те же теоретические функции для четырехтактного бензинового двигателя. Этот идеализированный цикл назван в честь Николауса Отто (1832-1891), который построил первые коммерчески успешные четырехтактные двигатели. Как и цикл Карно, цикл Отто термодинамически обратим (т. е. отклонения от равновесия пренебрежимо малы), а рабочим телом служит идеальный газ. Но шаги в цикле отличаются от шагов Карно. Давайте продумаем их и отобразим изменения их состояния на диаграмме давление-объем (рис. 10), начиная с рабочего хода, который мы разобьем на две части. Начнем с события, срабатывания свечи зажигания в точке а на PV-диаграмме, которое происходит при объеме V1 с поршнем в ВМТ. Это событие повышает температуру и давление с точки а до точки b на PV-диаграмме, в то время как объем остается равным V1. Остальная часть рабочего хода моделируется адиабатическим давлением поршня вниз до НМТ (от b до c) по мере увеличения объема газов от V1 до V2. Затем такт выпуска выбрасывает горячие выхлопные газы, когда поршень движется от НМТ к ВМТ, а такт впуска вводит более холодную топливно-воздушную смесь, когда поршень возвращается в НМТ. В пространстве PV чистый эффект тактов выпуска и впуска заключается в падении температуры и давления при постоянном объеме V2, переходя от цикла с к d. Такт сжатия адиабатически уменьшает объем от V2 до V1, повышая температуру и давление и возвращая представление цикла на диаграмме PV из d обратно в точку a.

Эффективность этого цикла, как вы могли показать на вводном курсе термодинамики, равна 1 – (V2/V1)1−γ. V2/V1 — степень сжатия, а γ — отношение удельной теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме. Для воздуха γ ≈ 1,4. Двигатели косилок имеют степень сжатия около 5, что соответствует теоретическому верхнему пределу эффективности 0,47. Напротив, двигатель для соревнований со степенью сжатия 15 имеет верхний предел эффективности 0,66. Реальный двигатель менее эффективен, чем его идеальный верхний предел, поскольку в нем присутствуют не только диссипативные воздействия, такие как трение, но и теплообмены, выходящие за рамки требований второго закона, потери работы при перемещении его внутренних масс и т. д., не говоря уже о качении. и сопротивление воздуха, работающее против движения машины. Как правило, автомобиль работает хорошо, если четверть выходной мощности, измеренной на маховике, преобразуется в кинетическую энергию всего центра масс автомобиля.[9]]

Теперь, когда мы вступаем в сезон кошения, проявите уважение к двигателю газонокосилки, побаловав его заменой масла и промытым или новым воздушным фильтром, очистив охлаждающие ребра от грязи и взаимодействуя с вашей машиной с увлечением!

Во второй части мы обсудим, как топливо смешивается с воздухом перед сгоранием и как в эту смесь подается искра в решающий момент между тактом сжатия и рабочим тактом. Эта статья также будет включать несколько заметок об обслуживании, и мы увидим некоторых известных исторических физиков, взаимодействующих со своими автомобилями и мотоциклами. //

Благодарность

Большое спасибо Девину Пауэллу за внимательное редактирование этой статьи.

Ссылки и примечания

[1] Лаборатория трупов двигателей с фотографиями студентов, работающих над двигателями, описана в «Техническое обслуживание мотоциклов и оценка физики», Radiations (осень 2007 г.), стр. 5-11. Веб-сайт с интерактивным моделированием всех видов двигателей можно найти по адресу http://www.animatedengines.com/index.html.
[2] Тот факт, что мы вообще можем понять атомы благодаря существованию простейшего из них, водорода, элегантно изложен Джоном Ригденом в книге «Водород, основной элемент» (издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс, 2002).
[3] Выработка работы, обязательно меньшая подводимой теплоты, является утверждением второго закона термодинамики. См. «Второй закон термодинамики и несохранение энтропии», Информационный бюллетень SPS (июнь 1998 г.), стр. 9–13.
[4] Гленн Элерт, изд., Справочник по физике, http://hypertextbook.com/facts/2003/ArthurGolnik.shtml.
[5] Брэд Кинг, All Color Book of Racing Cars (Crescent Books, New York, NY, 1972), стр. 5-7.
[6] Объем одноцилиндровых двигателей Brigg & Stratton варьируется от 5 до 32 кубических дюймов; эта и другие спецификации двигателя косилки из книги Пола Демпси, «Как отремонтировать двигатели Briggs & Stratton» (Tab Books, Blue Summit, PA, 19).78), с. 9.
[7] Чтобы двигаться быстрее, рабочий объем ранних гоночных автомобилей становился все больше. Fiat S79 1910 года имел, возможно, самый большой 4-цилиндровый двигатель из когда-либо существовавших: 28,3 литра от дирижабля и развил скорость 132,37 миль в час в 1913 году. Кинг, исх. 5, стр. 5-7, 22.
[8] В двухтактных двигателях поршень используется в качестве клапана с отверстиями или портами, выточенными в боковых сторонах цилиндра, впуск и выпуск на противоположных сторонах. Для смазки поршня-клапана масло необходимо предварительно смешать с бензином. Эти двигатели дымные и шумные, но развивают большую мощность для своего размера, с одним рабочим тактом на оборот. Дизельные двигатели работают в четырехтактном режиме без свечи зажигания. Степень сжатия достаточно высока, чтобы температура достигала температуры вспышки менее летучего дизельного топлива в конце такта сжатия.
[9] Колин Кэмпбелл, Двигатель спортивного автомобиля: его настройка и модификация (Robert Bentley Inc., Кембридж, Массачусетс, 1965, старенький, но хороший, наполненный прикладной физикой и написанный с юмором), стр. 4-7.

15.4 Идеальная тепловая машина Карно: второй закон термодинамики в новой редакции — College Physics 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите цикл Карно.
• Рассчитайте максимальный теоретический КПД ядерного реактора.
• Объясните, как диссипативные процессы влияют на идеальную машину Карно.

Рисунок
15.20

Эта новая игрушка, известная как пьющая птица, является примером двигателя Карно. Он содержит хлористый метилен (смешанный с красителем) в брюшной полости, который кипит при очень низкой температуре — около 100ºF100ºF. Для работы нужно намочить голову птицы. Когда вода испаряется, жидкость поднимается в голову, заставляя птицу утяжеляться и нырять вперед обратно в воду. Это охлаждает хлористый метилен в голове, и он перемещается обратно в брюшную полость, в результате чего низ птицы становится тяжелым, и она опрокидывается вверх. Если не считать очень небольшого вклада энергии — первоначального смачивания головы — птица становится своего рода вечным двигателем. (кредит: Arabesk.nl, Викисклад)

Из второго закона термодинамики мы знаем, что тепловая машина не может быть КПД на 100%, так как всегда должна быть некоторая теплопередача QcQc в окружающую среду, которую часто называют отработанным теплом. Насколько эффективной может быть тепловая машина? На этот вопрос на теоретическом уровне ответил молодой французский инженер Сади Карно (1796–1832) в 1824 г. , изучая появлявшуюся тогда технологию теплового двигателя, решающую для промышленной революции. Он разработал теоретический цикл, теперь называемый циклом Карно, который является наиболее эффективным из возможных циклических процессов. Второй закон термодинамики можно переформулировать в терминах цикла Карно, и, таким образом, Карно на самом деле открыл этот фундаментальный закон. Любая тепловая машина, использующая цикл Карно, называется двигателем Карно.

Важнейшее значение цикла Карно — и, по сути, его определение — заключается в том, что используются только обратимые процессы. Необратимые процессы связаны с диссипативными факторами, такими как трение и турбулентность. Это увеличивает теплоотдачу QcQc в окружающую среду и снижает КПД двигателя. Очевидно, что обратимые процессы предпочтительнее.

Двигатель Карно

Сформулированный в терминах обратимых процессов, второй закон термодинамики имеет третью форму:

Двигатель Карно, работающий между двумя заданными температурами, имеет максимально возможный КПД любой тепловой машины, работающей между этими двумя температурами. Кроме того, все двигатели, использующие только обратимые процессы, имеют одинаковую максимальную эффективность при работе в пределах одних и тех же заданных температур.

На рис. 15.21 показана диаграмма PVPV для цикла Карно. Цикл включает два изотермических и два адиабатических процесса. Напомним, что и изотермические, и адиабатические процессы в принципе обратимы.

Карно также определил КПД совершенной тепловой машины, то есть двигателя Карно. Всегда верно, что КПД циклической тепловой машины определяется выражением:

Eff=Qh−QcQh=1−QcQh.Eff=Qh−QcQh=1−QcQh.

15,33

Карно обнаружил, что для идеальной тепловой машины отношение Qc/QhQc/Qh равно отношению абсолютных температур резервуаров тепла. То есть Qc/Qh=Tc/ThQc/Qh=Tc/Th для двигателя Карно, так что максимальная эффективность Карно EffCEffC определяется как

EffC=1−TcTh,EffC=1−TcTh,

15,34

, где ThTh и TcTc выражены в градусах Кельвина (или любой другой шкале абсолютной температуры). Ни одна настоящая тепловая машина не может работать так же хорошо, как КПД Карно — фактический КПД около 0,7 от этого максимума обычно является лучшим, чего можно достичь. Но идеальный двигатель Карно, как и пьющая птица выше, хотя и является увлекательной новинкой, но имеет нулевую мощность. Это делает его нереальным для любых приложений.

Интересный результат Карно подразумевает, что 100% эффективность возможна только в том случае, если Tc=0 KTc=0 K, то есть только если холодный резервуар находится при абсолютном нуле, что практически и теоретически невозможно. Но физический смысл таков: единственный способ заставить всю теплопередачу совершать работу — убрать все тепловой энергии, а для этого нужен холодный резервуар при абсолютном нуле.

Также очевидно, что наибольшая эффективность достигается, когда отношение Tc/ThTc/Th минимально возможно. Как обсуждалось для цикла Отто в предыдущем разделе, это означает, что эффективность максимальна при максимально возможной температуре горячего резервуара и минимально возможной температуре холодного резервуара. (Эта установка увеличивает площадь внутри замкнутого контура на диаграмме PVPV; кроме того, кажется разумным, что чем больше разница температур, тем легче направить теплопередачу на работу.) Фактические температуры резервуара тепловой машины обычно зависит от типа источника тепла и температуры окружающей среды, в которую происходит передача тепла. Рассмотрим следующий пример.

Рисунок
15.21

Диаграмма PVPV для цикла Карно, в котором используются только обратимые изотермические и адиабатические процессы. Теплопередача QhQh в рабочее тело происходит по изотермическому пути АВ, который протекает при постоянной температуре ThTh. Теплопередача QcQc происходит вне рабочего тела по изотермическому пути CD, который протекает при постоянной температуре TcTc. Чистый выход WW равен площади внутри пути ABCDA. Также показана схема двигателя Карно, работающего между горячим и холодным резервуарами при температурах ThTh и TcTc. Любая тепловая машина, использующая обратимые процессы и работающая между этими двумя температурами, будет иметь такой же максимальный КПД, как и машина Карно.

Пример
15,4

Максимальная теоретическая эффективность ядерного реактора

В ядерном энергетическом реакторе вода под давлением находится при температуре 300ºC300ºC. (Более высокие температуры теоретически возможны, но практически невозможны из-за ограничений, связанных с материалами, используемыми в реакторе.) Теплопередача этой воды — сложный процесс (см. рис. 15.22). Пар, вырабатываемый в парогенераторе, используется для привода турбогенераторов. В конце концов пар конденсируется в воду при температуре 27ºC27ºC, а затем снова нагревается, чтобы начать цикл заново. Рассчитайте максимальный теоретический КПД тепловой машины, работающей между этими двумя температурами.

Рисунок
15.22

Принципиальная схема ядерного реактора с водой под давлением и паровых турбин, преобразующих работу в электрическую энергию. Теплообмен используется для производства пара, отчасти для того, чтобы избежать загрязнения генераторов радиоактивностью. Две турбины используются, потому что это дешевле, чем работа одного генератора, который производит такое же количество электроэнергии. Пар конденсируется в жидкость перед возвратом в теплообменник, чтобы поддерживать низкое давление пара на выходе и способствовать прохождению пара через турбины (эквивалентно использованию холодного резервуара с более низкой температурой). Значительная энергия, связанная с конденсацией, должна рассеиваться в окружающей среде; в этом примере используется градирня, поэтому прямая передача тепла в водную среду отсутствует. (Обратите внимание, что вода, поступающая в градирню, не контактирует с паром, проходящим через турбины.)

Стратегия

Так как температуры даны для горячего и холодного резервуаров этой тепловой машины, EffC=1−TcThEffC=1−TcTh можно использовать для расчета эффективности Карно (максимальной теоретической). Эти температуры должны быть сначала преобразованы в кельвины.

Решение

Температуры горячего и холодного пласта даны как 300ºC300ºC и 27,0ºC27,0ºC соответственно. Таким образом, в кельвинах Th=573 KTh=573 K и
Tc=300 KTc=300 K, так что максимальный КПД равен

EffC=1−TcTh.EffC=1−TcTh.

15,35

Таким образом,

EffC=1−300 K573 K=0,476 или 47,6%. EffC=1−300 K573 K=0,476 или 47,6%.

15,36

Обсуждение

Фактический КПД типичной атомной электростанции составляет около 35%, что немногим лучше, чем в 0,7 раза от максимально возможного значения, что является данью превосходной инженерной мысли. Электростанции, работающие на угле, нефти и природном газе, имеют больший фактический КПД (около 42%), потому что их котлы могут достигать более высоких температур и давлений. Температура холодного резервуара на любой из этих электростанций ограничена местными условиями. На рис. 15.23 показаны (а) внешний вид атомной электростанции и (б) внешний вид угольной электростанции. У обоих есть градирни, в которые вода из конденсатора поступает в градирню в верхней части и распыляется вниз, охлаждаясь за счет испарения.

Рисунок
15.23

(а) Атомная электростанция (фото: BlatantWorld.com) и (б) угольная электростанция. Оба имеют градирни, в которых вода испаряется в окружающую среду, представляя QcQc. Ядерный реактор, который снабжает QhQh, размещен внутри куполообразной защитной оболочки. (кредит: Роберт и Михаэла Викол, publicphoto.org)

Поскольку все реальные процессы необратимы, реальный КПД тепловой машины никогда не может быть таким же большим, как у двигателя Карно, как показано на рис. 15.24(а). Даже при наличии наилучшей тепловой машины в периферийном оборудовании, таком как электрические трансформаторы или автомобильные трансмиссии, всегда присутствуют диссипативные процессы. Это еще больше снижает общую эффективность за счет преобразования части выходной мощности двигателя обратно в теплопередачу, как показано на рис. 15.24(b).

Рисунок
15.24

Настоящие тепловые двигатели менее эффективны, чем двигатели Карно. (а) В реальных двигателях используются необратимые процессы, уменьшающие передачу тепла на работу. Сплошные линии представляют реальный процесс; пунктирные линии — это то, что двигатель Карно сделал бы между теми же двумя резервуарами. б) Трение и другие диссипативные процессы в выходных механизмах тепловой машины преобразуют часть ее работы в теплопередачу окружающей среде.

Основы автомобиля — Законы движения сэра Исаака Ньютона

ОБНОВЛЕНО: 1 октября 2020 г.

Раскрытие информации для рекламодателей

Это все о вас. Мы хотим помочь вам сделать правильный выбор покрытия.

Информация для рекламодателей. Мы стремимся помочь вам принимать уверенные решения по страхованию автомобиля. Сравнение покупок должно быть легким. Мы не связаны ни с одной компанией по страхованию автомобилей и не можем гарантировать котировки какой-либо одной компании.

Наши партнерские отношения не влияют на наш контент. Наши мнения являются нашими собственными. Чтобы сравнить предложения ведущих автомобильных компаний, введите свой почтовый индекс выше, чтобы использовать бесплатный инструмент для расчета котировок. Чем больше предложений вы сравните, тем больше шансов сэкономить.

Автор: Джеффри Джонсон Рецензент: Сара Рутье ОБНОВЛЕНО: 1 октября 2020 г. Факт проверен

Сэр Исаак Ньютон был английским ученым, жившим в 17 и 18 веках и добившимся больших успехов в области математики и физики. В 1687 году он опубликовал серию из трех книг

, известных под общим названием Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , где он объяснил то, что он назвал тремя законами движения. Первый закон движения относился к инерции, второй закон движения объяснял принципы ускорения, а третий закон движения утверждал, что каждой силе сопутствует равная и противоположная сила. Он черпал вдохновение у многих ученых, которые были до него, в первую очередь у Галилео Галилея и Рене Декарта. Теории Исаака Ньютона о движении, а также о гравитации широко рассматриваются научным сообществом как наиболее важные вклады одного человека в историю науки.

Первый закон движения

Первый закон движения Ньютона, который также называют законом инерции, гласит, что объект не изменит свою скорость или направление, если на него не воздействует внешняя сила. Это означает, что объект, который не движется, не будет двигаться, если его что-то не толкнет, а объекту, который движется, потребуется какая-то внешняя сила, чтобы изменить его направление или замедлить его. Закон инерции Ньютона противоречил многим существующим теориям того времени, не последней из которых была вера в то, что движущемуся объекту нужна какая-то сила, чтобы удерживать его в движении. Этот закон движения означает, например, что, если автомобиль приведен в движение, он будет продолжать двигаться, пока на него не действует другая сила. Тот факт, что автомобиль в конце концов останавливается, объясняется не отсутствием силы, а наличием противодействующей силы, которая чаще всего называется силой трения.

• Кабинет физики: первый закон Ньютона
• Университет штата Джорджия: Факультет физики и астрономии – Первый закон Ньютона
• Связь физики со спортом: первый закон Ньютона
• Общественный колледж округа Балтимор: Лекция 1 – Первый закон движения Ньютона

Второй закон движения

Второй закон движения Ньютона широко известен как закон ускорения. В нем говорится, что когда движущийся объект сталкивается с какой-либо силой, его направление и скорость, также известные как его импульс, будут изменяться в направлении, с которого действует сила. Кроме того, изменение количества движения обратно пропорционально массе объекта. Это означает, что при данной силе, чем меньше масса объекта, тем больше изменение импульса, и чем больше его масса, тем меньше изменится его импульс. Например, баскетбольный мяч или автомобиль, катящийся вниз по склону, будут ускоряться из-за внешней силы, называемой гравитацией. Когда любой объект сталкивается с ветром слева, второй закон движения Ньютона диктует, что ветер с большей вероятностью вызовет видимое изменение скорости и направления баскетбольного мяча, чем автомобиль, из-за разницы в массе между двумя объектами. . Более того, поскольку ветер слева дует направо, изменение импульса баскетбольного мяча заставит его изогнуться вправо. Изменение импульса автомобиля будет настолько незначительным, что наблюдатель этого не заметит.

• Wisc-Online: Второй закон движения Ньютона
• Корпорация общественных школ Бейтсвилля: второй закон Ньютона
• Общественные школы Восточного Бьюкенена: законы движения Ньютона
• Чартерная государственная школа Codman Academy: физика вождения
• Zona Land Education: Второй закон движения Исаака Ньютона

Третий закон движения

Третий закон движения Ньютона, закон действия и противодействия, гласит, что когда сила действует на объект, одновременно действует равная и противоположно направленная сила. Проще говоря, когда что-то толкает объект, объект отталкивается с равной силой. Вот почему, когда два фигуриста толкают друг друга, они оба будут отдаляться друг от друга, причем более тяжелый человек будет двигаться меньше, чем более легкий. Когда двигатель автомобиля запускается и заставляет его колеса вращаться, его колеса прижимаются к дороге, а дорога прикладывает противодействующую силу, которая позволяет автомобилю двигаться вперед.

• Университет Теннесси, Ноксвилл: три закона движения Ньютона
• Поп-физика: третий закон Ньютона
• Государственные школы Мэнсфилда: третий закон движения Ньютона
• Университет штата Калифорния в Сономе: Третий закон Ньютона
• BBC: Третий закон Ньютона

Тесты

• Тест по трем законам движения
• Интерактивные законы движения Ньютона – викторина
• Проверьте себя – Законы движения Ньютона
• Законы движения Ньютона Викторина
• Физические науки: движение, силы и энергия, книга M — онлайн-викторина

Планы уроков

• Название плана урока: Законы движения Ньютона (PDF)
• План урока по физике: силы – законы движения
• Математический центр: Первый закон движения Ньютона (PDF)
• Ньютон и Просвещение
• Ньютон и его законы – 9–12 классы
• План урока «Ревущие ракеты» (PDF)

Игры

• Парк развлечений Физика
• Игры-викторины: Викторина по законам движения
• Галилео роняет мяч
• Игра «Американские горки: миллионер»
• Закон всемирного тяготения Онлайн-игра

Квинтен Кенрик

• получить автострахование онлайн ~ как сэкономить деньги на автостраховании ~ список бесплатных финансовых калькуляторов ~ новые тарифы автострахования ~ получить расценки на автострахование ~ сравнение котировок автострахования онлайн

Редакционные правила. Мы являемся бесплатным онлайн-ресурсом для всех, кто хочет узнать больше об автостраховании. Наша цель — быть объективным сторонним ресурсом по всем вопросам, связанным с автострахованием. Мы регулярно обновляем наш сайт, и весь контент проверяется экспертами по автострахованию.

Стандарты эффективности использования топлива и законы физики

В 1986 году Институт конкурентоспособного предпринимательства (CEI) вступил в дебаты по поводу стандарта корпоративной средней экономии топлива (CAFE), который был установлен в ответ на энергетический кризис в 1970-е годы. В ответ на ограниченные в то время мировые поставки нефти Конгресс принял Закон об энергетической политике и энергосбережении от 1975, целью которого было побудить производителей автомобилей улучшить топливную экономичность своих автомобилей. Он установил стандарт CAFE для легковых автомобилей, который увеличился в несколько раз, а затем выровнялся на уровне 27,5 миль на галлон для моделей 1985 года и позже.

CEI увидела в стандарте CAFE возможность доказать, что правительственные постановления имеют непреднамеренные вредные последствия, и намеревалась показать, что стандарты эффективности использования топлива на самом деле убивают людей. В 1986 году CEI подала первый из серии исков против Национальной администрации безопасности дорожного движения (NHTSA), направленных на отмену стандартов CAFE. Это также убедило экономиста Роберта У. Крэндалла провести исследование под названием 9 в соавторстве с Джоном Д. Грэмом.0375 The Effect of Fuel Economy Standards on Automobile Safet y, которая была опубликована в 1989 году. [1] В исследовании Крэндалла-Грэма утверждалось, что «КАФЕ вызывает от 2000 до 4000 смертей пассажиров автомобиля каждый год», потому что ограничивает производство более крупных, более ударопрочные автомобили. «Мы нашли убедительные доказательства того, что вес автомобиля и безопасность взаимосвязаны», — сказал Крэндалл. «Мы обнаружили, что в 1989 модельном году CAFE уменьшила вес автомобилей на 14%, но это привело к увеличению числа смертельных случаев на 14–20% в автомобилях этого модельного года».

CEI опирается на то, что она называет «основной физикой», чтобы подтвердить свое заявление о том, что более тяжелые автомобили безопаснее, чем более легкие. «Нет никаких сомнений в том, что если автопроизводители будут вынуждены строить автомобили меньшего размера, чтобы соответствовать новым, чрезвычайно строгим топливным стандартам, в результате погибнет больше людей», — заявила политический аналитик CEI Джули ДеФалько в выпуске новостей в декабре 1995 года. «С физикой не поспоришь — чем больше машина, тем она безопаснее», — заявила представитель института Эмили МакГи совместно с 1999 выпуск исследования CEI под названием «Смертельные последствия стандартов экономии топлива».

Заявление CEI основано на законах движения Ньютона, согласно которым при столкновении твердых объектов разного веса изменение скорости более легкого объекта всегда будет превышать скорость более тяжелого объекта пропорционально их относительному весу. Если одна машина в два раза тяжелее другой и они столкнутся на скорости сближения 60 миль в час, более тяжелая машина испытает изменение скорости на 20 миль в час, а более легкая машина испытает изменение скорости на 40 миль в час. Более того, исследования показали, что риск гибели при столкновении возрастает полиномиально в зависимости от изменения скорости, взятого в четвертой степени. Двукратное увеличение скорости, другими словами, умножает риск смерти на 2 в 4-й степени, а это означает, что пассажиры более легкого автомобиля в 16 раз чаще умирают, чем пассажиры более тяжелого автомобиля.

Однако на самом деле это означает, что, хотя более тяжелые транспортные средства безопаснее для их пассажиров , они на самом деле опаснее для всех остальных — включая не только пассажиров других автомобилей, но и пешеходов, велосипедистов и во что еще они могут врезаться при столкновении одного автомобиля. Вместо того, чтобы говорить нам, что более тяжелые автомобили безопаснее, законы движения Ньютона предполагают, что оптимальная безопасность была бы достигнута, если бы все автомобили имели примерно одинаковую массу. это относительного веса транспортных средств, а не их абсолютного веса, что теоретически приводит к неблагоприятным последствиям риска для пассажиров более легкого транспортного средства. Это означает, что если небольшие автомобили имеют более низкий вес и размеры, чем легкие грузовики, увеличение разницы в весе приведет к увеличению числа смертельных случаев. И наоборот, если грузовые автомобили будут уменьшены в размерах и весе в большей степени, чем легковые автомобили, большая однородность на 90 375 сократит количество смертельных случаев на 90 376. Есть даже некоторые доказательства, хотя и противоречивые, что пропорциональное уменьшение массы всех транспортных средств окажет благотворное влияние на безопасность при столкновениях транспортных средств.

«Нет фундаментальной научной причины, по которой уменьшение массы всех транспортных средств должно привести к большему количеству травм и смертельных случаев», — отметили Дэвид Л. Грин и Марианн Келлер, которые в июле входили в состав группы NRC, изучавшей влияние стандартов CAFE. 2001. «В дебатах о CAFE и безопасности часто утверждалось, что «законы физики» диктуют, что меньшие и более легкие транспортные средства должны быть менее безопасными. Это утверждение совершенно верно с точки зрения отдельного частного лица, считающего себя лучшим. интересы и игнорирование интересов других, но это ложно с общественной точки зрения».[2]

Когда Национальное управление дорожного движения и безопасности (NHTSA) проанализировало исследование Крэндалла и Грэма, оно согласилось, «что при прочих равных условиях большая машина безопаснее, чем маленькая». Реальность, однако, такова, что «все остальные вещи» равны 90 375, а не 90 376. В реальном мире оценка влияния веса на безопасность автомобиля несколько сложнее, чем можно предположить из теоретического анализа, основанного на ньютоновской физике. Во-первых, тот же физический закон, который затрудняет изменение скорости более тяжелых автомобилей, также затрудняет их торможение и маневрирование. Дополнительный вес добавляет и другие факторы риска. Помните фиаско Ford/Firestone, связанное с разрывом шин, что привело к авариям со смертельным исходом? Эти аварии не произошли бы, если бы те же шины использовались на небольших и легких транспортных средствах. Фактически, самые тяжелые легковые автомобили на рынке — внедорожники, пикапы и фургоны — имеют заметно более высокую скорость опрокидывания, чем легковые автомобили, потому что их центр тяжести находится выше, что делает их менее устойчивыми.

«Некоторые утверждают, что значительное увеличение экономии топлива потребует уменьшения массы автомобиля, что, в свою очередь, приведет к увеличению травматизма и смертности. Другие утверждают, что этого воздействия можно избежать», — сообщил Национальный исследовательский совет (самый престижный научный консультативный орган в Соединенные Штаты) в исследовании 1992 года под названием Экономия автомобильного топлива: как далеко мы должны зайти? «Тот факт, что обе стороны могут привести заслуживающие доверия аргументы, свидетельствует о неоднозначности имеющихся доказательств и сложностях в попытках прогнозировать последствия будущих изменений характеристик транспортных средств», — заключил NRC. «Нет окончательных ответов на вопрос о том, может ли и в какой степени безопасность быть скомпрометирована улучшением экономии топлива». [3]

Есть также веская причина подвергнуть сомнению основополагающее утверждение CEI о том, что стандарты эффективности использования топлива вынуждают автопроизводителей уменьшать вес своих автомобилей. Многие факторы, повышающие эффективность использования топлива, не зависят от веса, а некоторые факторы эффективности также несут пользу в плане безопасности. Например, автомобили с коротким временем разгона имеют высокий уровень смертности пассажиров, а меры по экономии топлива, снижающие доступность этих автомобилей, вероятно, спасут жизни. «В то время как снижение веса автомобиля при прочих равных условиях явно является одним из средств повышения экономии топлива, то же самое можно сказать и о снижении мощности двигателя при прочих равных условиях», — отметили Грин и Келлер. Фактически, они заявили: «Более важные технологические средства улучшения экономии топлива кажутся нейтральными или полезными для безопасности». Снижение ограничения скорости на национальных автомагистралях также повысит эффективность использования топлива и в то же время спасет жизни. Национальное ограничение скорости 55 миль в час действует до 19По оценкам, 87 позволил сократить расход топлива на 1–2 процента, одновременно предотвращая от 2000 до 4000 смертей в автокатастрофах ежегодно.

В феврале 1995 года федеральный судья вынес решение против попытки CEI отменить правительственный стандарт CAFE 1990 года. «Суть позиции CEI интуитивно привлекательна», — заявил он в своем постановлении. «Однако здесь мы должны иметь дело не с нашей интуицией и не с абстрактной позицией заявителей, а с конкретными отчетами, стоящими перед нами. … Этот отчет адекватно подтверждает вывод НАБДД о том, что сохранение стандарта CAFE на 27,5 миль на галлон для МОЕГО 1990 не окажет существенного влияния на безопасность автомобилистов. … НАБДД попросило производителей автомобилей указать, какие конкретные действия они предпримут в отношении любого модельного года … если агентство понизит стандарт 1990 года. … Неопровержимым фактом является то, что ни один производитель автомобилей не заявлял, что он увеличил бы вес своих автомобилей (или предпринял бы какие-либо другие действия) в любом модельном году, если бы NHTSA ослабило стандарт CAFE 1990 года ».

На самом деле, некоторые правительственные постановления имеют добавил к весу автомобиля . «С 1975 года было введено много новых правил безопасности для легковых автомобилей и легких грузовиков», — отметил NRC в своем отчете за июль 2001 года. «Подсчитано, что эти правила добавили к среднему транспортному средству несколько сотен фунтов (например, подушки безопасности, улучшенная защита от ударов) … Правила CAFE не препятствовали выполнению правил безопасности, а правила безопасности не мешали производителям достигать своих целей. Требования КАФЕ».

В октябре 1999 года NHTSA подсчитало, что одни только подушки безопасности спасли 4758 жизней с момента их появления, при этом погибло всего 146 человек, что в сумме спасло 4612 жизней. Со стороны CEI кажется довольно лицемерным выступать против стандартов CAFE по соображениям безопасности, одновременно выступая против подушек безопасности, но на самом деле CEI зашла так далеко, что предположила, что Ральфу Нейдеру место в тюрьме за их поддержку. В какой-то момент политический аналитик CEI Джули ДеФалько даже предложила опубликовать инструкции по демонтажу подушек безопасности на веб-сайте CEI.

И если CEI действительно заботится о спасении жизней, как мы можем объяснить ее резкую защиту табачной промышленности, в которой один комментатор CEI зашел так далеко, что предположил, что курение является гражданским долгом?

Связанные ресурсы

• Институт конкурентоспособного предпринимательства, «Человеческие затраты на регулирование: переосмысление дискуссии об управлении рисками. Предложение Института конкурентоспособного предпринимательства», 1994.
• Эффективность и влияние стандартов корпоративной средней экономии топлива (CAFE), Комитет по эффективности и влиянию стандартов корпоративной средней экономии топлива (CAFE), Совет по энергетическим и экологическим системам, Совет по исследованиям в области транспорта, Национальный исследовательский совет (Вашингтон, округ Колумбия: Национальный Академия Пресс, 2001).
• Национальный исследовательский совет, Экономия автомобильного топлива: как далеко мы должны зайти? (Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press, 1992),

.

• Сэм Казман, редактор, CEI’s CAFE Litigation, 29 января 2002 г.

Информационный механизм работает почти с идеальной эффективностью
Лиза Зига, Phys.org

Художественная иллюстрация эксперимента. Авторы и права: Бурдетт Чой, Институт фундаментальных наук.

Физики экспериментально продемонстрировали информационный двигатель — устройство, преобразующее информацию в работу — с эффективностью, превышающей обычный второй закон термодинамики. Вместо этого эффективность двигателя ограничена недавно предложенным обобщенным вторым законом термодинамики, и это первый информационный двигатель, приблизившийся к этому новому ограничению.

Результаты демонстрируют как осуществимость реализации информационного механизма «без потерь» — так называемого, потому что практически никакая доступная информация не теряется, а вместо этого почти полностью преобразуется в работу, — а также экспериментально подтверждают точность границы, установленной обобщенный второй закон.

Физики Говинд Панеру, Донг Юн Ли, Цви Тласти и Хюк Кю Пак из Института фундаментальных наук в Ульсане, Южная Корея (Тласти и Пак также работают в Ульсанском национальном институте науки и технологий), опубликовали статья о двигателе информации без потерь в недавнем выпуске Письма о физическом обзоре .

«Размышления о двигателях стимулировали прогресс термодинамики и статистической механики с тех пор, как Карно установил предел эффективности тепловых двигателей в 1824 году», — сказал Пак Phys.org . «Добавление обработки информации в виде «демонов» установило новые ограничения, и было важно проверить новые ограничения в эксперименте».

Традиционно максимальная эффективность, с которой двигатель может преобразовывать энергию в работу, ограничивается вторым законом термодинамики. Однако в последнее десятилетие эксперименты показали, что эффективность двигателя может превзойти второй закон, если двигатель может получать информацию из своего окружения, поскольку затем он может преобразовать эту информацию в работу. Эти информационные двигатели (или «демоны Максвелла», названные в честь первой концепции такого устройства) стали возможными благодаря фундаментальной связи между информацией и термодинамикой, которую ученые все еще пытаются полностью понять.

Естественно, недавние экспериментальные демонстрации информационных машин подняли вопрос о том, существует ли верхняя граница эффективности, с которой информационная машина может преобразовывать информацию в работу. Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи недавно вывели обобщенный второй закон термодинамики, который объясняет, как энергия и информация преобразуются в работу. Однако до сих пор ни один экспериментальный информационный движок не приблизился к предсказанным границам.

Обобщенный второй закон термодинамики гласит, что работа, извлекаемая из информационной машины, ограничена суммой двух составляющих: первая — это разность свободной энергии между конечным и начальным состояниями (это единственное ограничение, накладываемое на обычные двигатели обычный второй закон), а другой — количество доступной информации (эта часть устанавливает верхнюю границу дополнительной работы, которую можно извлечь из информации).

Чтобы достичь максимальной эффективности, установленной обобщенным вторым законом, исследователи в новом исследовании разработали и внедрили информационный двигатель, состоящий из частицы, захваченной светом при комнатной температуре. Случайные тепловые флуктуации заставляют крошечную частицу слегка двигаться из-за броуновского движения, а фотодиод отслеживает изменение положения частицы с пространственной точностью в 1 нанометр. Если частица удаляется более чем на определенное расстояние от своей начальной точки в определенном направлении, световая ловушка быстро смещается в направлении частицы. Этот процесс повторяется, так что с течением времени двигатель перемещает частицу в нужном направлении, просто извлекая работу из информации, которую он получает от случайных тепловых флуктуаций системы (компонент свободной энергии здесь равен нулю, поэтому он не вносит вклад в извлекаемую работу). ).

Одной из важнейших особенностей этой системы является почти мгновенная реакция обратной связи: ловушка смещается всего за долю миллисекунды, не давая частице времени двигаться дальше и рассеивать энергию. В результате почти никакая энергия, полученная в результате сдвига, не теряется в виде тепла, а почти вся энергия превращается в работу. Избегая практически любой потери информации, преобразование информации в энергию в этом процессе достигает примерно 98,5% границы, установленной обобщенным вторым законом. Результаты подтверждают эту оценку и иллюстрируют возможность извлечения максимального объема работы из информации.

Помимо их фундаментальных последствий, результаты могут также привести к практическим применениям, которые исследователи планируют исследовать в будущем.

«И нанотехнологии, и живые системы работают в масштабах, где взаимодействие между тепловым шумом и обработкой информации является значительным», — сказал Пак. «Можно подумать о инженерных системах, в которых информация используется для управления молекулярными процессами и направления их в правильном направлении. Одна из возможностей заключается в создании гибридов биологических и инженерных систем даже в живой клетке».

Узнайте больше

Возможности квантовой манипуляции для квантовой обработки информации получают ускорение

Дополнительная информация:
Говинд Панеру, Донг Юн Ли, Цви Тласти и Хюк Кю Пак. «Броуновская информационная машина без потерь». Письма о физическом обзоре . DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.020601

Информация журнала:
Письма о физическом обзоре

© 2018 Phys.org

Цитата :
Информационный двигатель работает практически с идеальной эффективностью (2018, 19 января)
получено 30 сентября 2022 г.
с https://phys.org/news/2018-01-efficiency.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Второй закон термодинамики и развитие паровых двигателей

Роберт М. Хейзен, доктор философии, Университет Джорджа Мейсона

Второй закон термодинамики невероятно распространен; оно применимо ко множеству физических ситуаций. Существует несколько различных способов выражения фундаментального принципа этого закона, например, поток тепла от горячего к холодному, но другое, более тонкое утверждение второго закона состоит в том, что паровые машины не могут быть сконструированы так, чтобы на 100 % преобразовывать тепло в работу. .

Согласно второму закону термодинамики тепловая энергия перетекает от горячего резервуара к более холодному. (Изображение: Alan Tunnicliffe/Shutterstock)

Николя Карно и разработка паровых двигателей

Термодинамика имеет огромное значение при проектировании паровых двигателей, поскольку они сосредоточены на передаче тепла и использовании энергии различными способами. Следовательно, при проектировании паровых двигателей главное внимание уделяется эффективной передаче энергии. Поэтому неудивительно, что некоторые из этих открытий пришли к нам из изучения конструкции и разработки паровых двигателей.

Николя Леонар Сади Карно ближе всего подошел к выводу второго закона термодинамики на основе изучения работы и теплоты и природы паровых двигателей. Сади Карно родился в Париже в 1796 году. Он был сыном Лазара Карно, известного военного тактика, одного из великих полководцев Наполеона и военного министра при Наполеоне.

Это стенограмма из серии видео Радость науки . Смотрите прямо сейчас на Wondrium.

Забытая книга Николя Карно

Наиболее важные открытия Николя Карно были обобщены в книге под названием Размышления о движущей силе огня . (Изображение: DKN0049/Shutterstock)

Младший Карно получил образование военного инженера по стопам своего отца, и он посвятил большую часть своих усилий изучению работы паровых двигателей в военных целях. Его наиболее важные открытия были обобщены в небольшой книге под названием « Размышления о движущей силе огня».0156 .

Появился в 1824 году, но в свое время полностью игнорировался. Его игнорировали почти 20 лет, спустя много времени после его смерти. Карно умер в 1832 году. Великим даром Карно была способность видеть обобщения в очень конкретных ситуациях. Например, работая с механикой паровой машины, он мог видеть общие принципы. Он рассматривал паровые двигатели как частный случай гораздо более общей проблемы термодинамики.

Узнайте больше о небулярной гипотезе.

Связь между работой и теплотой

Карно рассматривал две разные стороны этой связи между работой и теплотой. С одной стороны, он признал, что работа может быть преобразована в тепло со 100-процентной эффективностью. Например, у падающего мяча есть гравитационная потенциальная энергия, он приземляется на землю, и работа полностью преобразуется в тепловую энергию на полу.

Представьте себе такую ​​же ситуацию с астероидом, прилетающим из космоса и врезающимся в поверхность Земли. Этот астероид в основном распадается/уничтожается, и выделяется огромное количество тепла. Вся энергия, представленная в этой системе, может быть преобразована в тепло. То же самое явление и с куском угля. Когда он горит, его энергия эффективно преобразуется в тепло.

Узнайте больше об Эдвине Хаббле и открытии галактик.

Преобразование тепла в работу

Преобразование тепла в работу сложнее. И это верно как минимум по трем причинам. Во-первых, и самое простое, часть тепла, поступающего в двигатель, должна нагревать сам двигатель или улетучиваться в окружающую среду, поэтому часть тепла теряется. Например, часть энергии пищи, которую люди едят, в конечном итоге просто излучается, потому что они излучают 100 ватт, как лампочка.

Каждый объект во Вселенной содержит большое количество потенциальной энергии и тепла. (Изображение: OSweetNature/Shutterstock)

Вторая причина того, что часть энергии всегда тратится впустую, заключается в том, что двигатель работает в своего рода цикле. Например, поршень давит на шток, чтобы привести машину в движение, а затем поршень должен быть отведен назад, чтобы снова привести ее в действие.

Итак, это непрерывная работа, и часть энергии уходит на выполнение работы, но затем часть энергии должна быть использована для возврата поршня в исходное положение, чтобы двигатель продолжал работать.

Следовательно, любой двигатель, работающий в цикле, имеет такую ​​проблему. Даже у бьющегося сердца возникают те же проблемы, потому что оно должно перезапуститься, прежде чем снова сможет качать кровь.

Но есть и третья причина, более тонкая, и именно ее Карно действительно уловил. Тепловая энергия течет по системе от горячего резервуара, горящего топлива, к холодному резервуару, окружающей среде.

Часть энергии тратится впустую, потому что часть энергии, с которой двигатель запустился, все еще остается в низкотемпературном резервуаре, из которого уходит тепло. Все, даже ледяная вода, все еще содержит много тепловой энергии. С какой бы энергией ни начинался любой объект, она должна течь за пределы своей системы.

Общие вопросы о втором законе термодинамики и развитии паровых двигателей

В: Какова связь между работой и теплом?

Николя Карно, внесший вклад в развитие паровых машин, рассматривал две разные стороны связи между работой и теплотой. С одной стороны, он понял, что работа может быть преобразована в теплоту со 100-процентной эффективностью, тогда как преобразовать теплоту в работу труднее.

В: Почему теплоту трудно преобразовать в работу?

Работая над созданием паровых двигателей, Карно показал, что существует по крайней мере три причины трудности преобразования теплоты в работу со 100-процентным КПД.

Белорусский государственный университет транспорта — БелГУТ (БИИЖТ)

Регистрация на конференцию «Проблемы безопасности на транспорте»

Как поступить в БелГУТ:

дневное, заочное полное,
заочное сокращенное

Как получить место

в общежитии БелГУТа

Как поступить иностранному гражданину

События

Все события

Все анонсы

• С Днем учителя!
• Курсы по 1C, AutoCAD, CorelDRAW, VISIO, Autodesk I. ..
• Запись на донорство
• Акция «ЭТАЛОН.Студент.by»
• Экспозиции, посвященные Грунтову П.С. и Белому В.А…
• Угадай мелодию
• Открытая лекция Велюгиной Н.Е. «НАДСТРОЙКА, ПРИСТР…
• Конкурс кандидатов в перспективный кадровый резерв…
• Логистика. Обучение для студентов выпускных курсов…
• Турнир на джойстиках по игре в MORTAL COMBAT IX…

Анонсы

Университет

Абитуриентам

Студентам

Конференции

Приглашения

С Днем учителя!

Курсы по 1C, AutoCAD, CorelDRAW, VISIO, Autodesk I…

Запись на донорство

Акция «ЭТАЛОН.Студент.by»

Новости

Университет

Международные связи

Спорт

Воспитательная работа

Жизнь студентов

Новости подразделений



• Университет

За верность традициям в образовании
30 сентября 2022

• Студенческая жизнь

ВОЛОНТЁРЫ БЕЛГУТА | КОРОТКО О ВАЖНОМ
30 сентября 2022

• Университет

Делегация российского Военного института железнодорожных войск и военн. ..
30 сентября 2022

• Университет

День учителя во Дворце Республики
30 сентября 2022

• Студенческая жизнь

Меломаны БелГУТа сыграли в «Угадай мелодию»…
29 сентября 2022

• Воспитательная работа

Наркотики. Ответственность. Последствия…
27 сентября 2022

• Спорт

Победа в соревнованиях по гребле на байдарках…
26 сентября 2022

• Спорт

Команда РОО «Белая Русь» заняла 3 командное место…
26 сентября 2022

• Университет

Участие в V Международном образовательном форуме «Алтай – Азия 2022: Е. ..
26 сентября 2022

Другие новости

• Волонтеры студсовета в приюте для бездомных животных…
• Встреча в общежитии «Я выбираю жизнь!»
• Повышение квалификации по теме «Учет труда и заработной платы в органи…
• Тыдзень роднай мовы «Як ты дорага мне, мая родная мова»…
• Турнир по игре на джойстиках в «Mortal Combat» состоялся…
• Против COVID-19 в БелГУТе
• Единый День информирования: «История белорусской государственности – о…
• Сетевое взаимодействие трех университетов…
• Гомельский транспортный прокурор в ИПК и ПК…
• Состязания в рамках всемирного дня студенческого спорта…
• ДИАЛОГ | Выпуск 14 | БелГУТ |ВЛАДИМИР КОЛОТ О ПРОЕКТАХ, ПЛАНАХ И НОЧЁВ…

КУДА ПОСТУПАТЬ

Все факультеты

БелГУТ на Доске почета

Достижения университета

Предложения

Все предложения

Видеотека

Все видео

Фотогалерея

Все фото

Скорость полета первых самолетов

Скорость самолёта была, есть и остаётся весьма важным его фактором, который позволяет не только с большим комфортом перемещаться между городами, регионами или странами, но и делает время перелёта максимально быстрым.

Самый первый гражданский самолёт «Илья Муромец» имел скорость полёта всего лишь в 105 километров в час, то этот предел сегодня легко может быть преодолён на обычном автомобиле, а в ряде случаев и на международном автобусе, а посему, комфортным такое перемещение никак не назовёшь.

Что касается обычных пассажирских самолётов, то их скорость полёта уже превысила рубеж в 500 километров в час, и является далеко не пределом, но как оказывается, и это является далёким от настоящего комфорта.

Современные пассажирские самолёты лишились удовольствия летать со сверхзвуковыми скоростями, и, причём это имело весьма веские причины, заключающиеся в следующих факторах:

• Надёжность. При полёте на сверхзвуковых скоростях, самолёт вынужден иметь максимально обтекаемую форму, и как известно, чем больше длина авиалайнера, тем сложнее этого добиться. В противном случае, самолёт при достижении сверхзвуковой скорости может буквально развалиться на куски, что естественно является небезопасным и может нести катастрофические последствия.
• Экономичность. По сути, сверхзвуковые самолёты имеют малую экономичность топлива, а следовательно, и рейсы на них будут обходиться гораздо дороже чем на более медленных авиалайнерах.
• Узкая специализация. Под данным фактором следует понимать, что далеко не каждый аэропорт сможет позволить себе принять сверхзвуковой авиалайнер из-за его большой массы и скорости, то есть, необходима большая ВПП.
• Частое техническое обслуживание. В виду того, что самолёт перемещается на сверхбыстрых скоростях. Его необходимо постоянно обслуживать, то есть, практически после каждого рейса проверять состояние фюзеляжа, заклёпочные крепления и т.д., что также несёт ряд неудобств для авиаперевозчиков.

Если современная скорость самолёта гражданской авиации составляет порядка 800 километров в час, то у сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров, она составляла свыше 2100 километров в час, что более чем в 2.5 раза быстрее современных авиаперелётов. Тем не менее, в виду главным образом безопасности, на сегодняшний день не существует действующих пассажирских сверхзвуковых авиалайнеров, которых всего-то за всю историю гражданского авиастроения существовало два – советский Ту-144 и англо-французский «Конкорд».

Вполне возможно, что в скором времени, мы сможем вновь наблюдать сверхзвуковые самолёты в небе, и стоит отметить, ряд авиастроителей и конструкторских бюро работают над этим вопросом. Тем не менее, ожидать каких-либо нововведений в ближайших несколько лет не стоит, хотя бы по причине того, что важным фактором остаётся безопасность пассажиров, а скорость самолёта учитывается уже потом.

Известно, что разные модели самолетов имеют различную скорость полета. Так, боевые ударные самолеты имеют значительно высшие скоростные показатели, чем аппараты гражданской авиации.

Скоростные показатели пассажирских авиалайнеров

• Ту-134 является пассажирским лайнером для полетов малой протяженности. Максимальное количество пассажиров на борту – 96 человек. Крейсерская скорость машины составляет 850 км/ч.
• Ту-154 разработан для перелетов на средние протяженности. На борту могут находиться до 180 пассажиров. При этом крейсерская скорость машины составляет 950 км/ч.
• Ту-204 – среднемагистральный лайнер, который может перевозить до 214 пассажиров на борту. Оптимальная скорость полета составляет 850 км/ч.
• «Сухой Суперджет-100» эксплуатируется на авиалиниях с малой загрузкой. Салон может разместить 98 человек, а крейсерская скорость имеет показатель в 830 км/ч.
• ИЛ-62 обеспечивает перевозку пассажиров на дальние дистанции. Экономвариант салона может разместить 198 человек. Нормальной крейсерской скоростью является скорость в 850 км/ч.
• ИЛ-86 – огромный лайнер для перелетов средней дальности. На борту может быть максимальное количество пассажиров в 314 человек. Несмотря на большие размеры, он имеет крейсерскую скорость в 950 км/ч.
• ИЛ-96 является самолетом с большой протяженностью полета и рассчитан на перевозку 300 пассажиров в салоне экономкласса. Оптимальной скоростью является 900 км/ч.
• Airbus A310 изготовляется в разной комплектации, что позволяет использовать машину на линиях с различной протяженностью. Стандартным для этой машины остается число пассажиров в 183 и показатели скорости в 858 км/ч.
• Airbus A320 – эта машина может осуществлять перевозку пассажиров на средних дистанциях полета, с крейсерской скоростью в 853 км/ч. В самолете могут расположиться 149 пассажиров.
• Airbus A330 изготовлен для длительных перелетов с максимальным количеством пассажиров на борту до 398 человек. При перелете крейсерская скорость составляет 925 км/ч.
• Boeing-747 имеет крейсерскую скорость полета в 917 км/ч. Машина имеет возможность осуществлять дальние перевозки до 298 человек.
• Boeing-777 также производит длительные перелеты, но количество пассажиров в экономичном варианте салона достигает всего лишь 148 человек, а оптимальная скорость полета имеет показатель в 891 км/ч.

Boeing 777

Все же пассажирские самолеты обладают невысокой крейсерской и максимальной скоростью полета, хотя бывают и исключения из правил. Так, например, самолет «Конкорд» или Ту-144 могут похвастаться высокими скоростными показателями. Совсем недавно корпорация «Боинг» заявила о создании нового высокоскоростного пассажирского аппарата, который предварительно окрещен как Zehst. В планах руководства компании и конструкторов довести скорость данной модели до 5029 км/ч.

Самые высокие скорости полета имеют более новые военные машины, которые достигают сверхзвуковых скоростей.

Самые быстрые сверхзвуковые самолеты

• МиГ-17 – номинальная скорость полета составляет 861 км/ч. Несмотря на то что это не такой уж и большой показатель, это не помешало стать этой ударной машине самой распространенной в мире.
• Bell X-1 – этот самолет разработан в США. Он осуществил свой первый полет еще в далеком 1947 году. В этом полете удалось произвести разгон аппарата до скорости в 1541 км/ч. В настоящий момент эта единственная машина находится в музее в США.
• North X-15 имел ракетный двигатель, но в отличие от предыдущей модели он максимально разогнался до скорости 6167 км/ч. Этот полет был осуществлен в 1959 году. Всего было создано три таких аппарата, которые занимались изучением верхних слоев атмосферы и ее реакции на вхождение в нее крылатых тел.
• Lockheed SR-71 Blackbird – это военный разведчик, который мог достигать скорости в 3700 км/ч. Он стоял на вооружении в США до 1998 года.
• МиГ-25 мог развивать скорость до 3000 км/ч. Машина отличалась высокими летными и боевыми показателями. В 1976 году советский летчик угнал одну такую машину в Японию, где произвели ее детальное изучение.
• МиГ-31 впервые оторвался от взлетной полосы 1975 года, этот перехватчик может летать со скоростью в 2,35 Маха или же 2500 км/ч.
• F-22 Raptor – военный самолет американского производства. Он относится к самолетам 5 поколения. Крейсерская скорость машины составляет 1890 км/ч, а максимальная доходит до 2570 км/ч.
• Су-100 является ударным разведчиком. Хотя при проектировании было много вариантов его использования. Но все же он очень быстр и может лететь на скорости в 3200 км/ч.
• XB-70 – данный самолет настолько быстр, что во время первых испытаний с него было сорвано потоком воздуха 60 сантиметров кромки. В настоящее время существует только одна такая машина, и та в музее США. Разогнать его удалось до скорости 3187 км/ч.
• Ту-144 был создан в ответ на изготовленный в Британии «Конкорд» в 1960-х годах. Он развивал максимальную скорость до 2500 км/ч. Всего было построено 16 таких машин, в настоящее время не эксплуатируется.
• Aerospatiale-BAC Concorde – это пассажирский аппарат, который активно использовался в авиаперевозках пассажиров. Его крейсерская скорость составляла 2150 км/ч, а максимальная – 2330 км/ч. С 2003 года не используется.

В настоящее время самые развитые страны мира активно работают над созданием самолетов нового поколения, которые должны обладать еще лучшими летными показателями.

Aerospatiale-BAC Concorde

Рассмотрим понятие скорости самолета с физической стороны:

Скорость. Скоростью движения какого-либо тела (в том числе самолета) называется отношение длины пройденного пути ко времени, в течение которого тело проходит этот путь. Если движение происходит с переменной скоростью, то можно рассматривать среднюю скорость движения на определенном участке пути и скорость движения в данный момент. Для того чтобы определить скорость движения в данный момент, следует брать достаточно малые промежутки времени. Чем меньше взят интервал времени, тем точнее будет определена скорость в данный момент.

В технике принято измерять скорость в метрах в секунду (м/сек) и в километрах в час (км/ч). Для того чтобы скорость, выраженную в метрах в секунду, перевести в километры в час, необходимо умножить значение скорости на 3,6.

Например, скорость звука на высоте 8 000 м составляет 308 м/сек, или 308 X 3,6 = 1108,8 ж 1109 км/ч.

Истинная скорость. Скорость, с которой движется самолет относительно воздушной среды, называется истинной или воздушной скоростью Уи.

Истинная скорость определяет величину аэродинамических сил и моментов, действующих на самолет.

При отсутствии ветра истинная скорость совпадает с путевой скоростью — скоростью движения самолета относительно земли.

Приборная скорость. В авиационной технике нашло широкое применение определение скорости при помощи замера разности полного и статического давлений воздуха. Приемником полного давления является специальный насадок (трубка), установленный на самолете (например ТП-156). Статическое давление обычно подводится к прибору от заборника, представляющего собой калиброванное отверстие в одной из точек фюзеляжа. Скорость, измеренная указанным образом, называется приборной скоростью УПр.

Попятно, что уменьшение плотности воздуха при постоянной истинной скорости будет сопровождаться уменьшением скоростного напора и, следовательно, уменьшением приборной скорости.

Указатель скорости не является идеально точным инструментом. В его показания необходимо вводить инструментальную поправку б Приемник статического давления также не является идеальным — на измерении давления сказывается возмущение воздушного давления в месте расположения приемника.

Вертикальная ось лежит в плоскости симметрии самолета и направлена в сторону верхней поверхности крыла. В скоростной системе ось О у перпендикулярна оси О*. В связанной системе ось перпендикулярна основе.

Поперечная ось направлена в сторону правого крыла.

Угол между направлением скорости набегающего потока и плоскостью хорд крыла называется углом атаки а.

Угол между направлением скорости набегающего потока и плоскостью симметрии самолета называется углом скольжения.

Перегрузкой п называется безразмерное отношение, показывающее, во сколько раз сумма всех действующих на тело сил (кроме силы тяжести) больше веса тела. Если перегрузка равна нулю, то это значит, что на тело действует только неуравновешенная сила тяжести, а сумма остальных сил равна нулю.

Электросамолеты: как авиация готовится к революции

Не так давно мир скептически относился к электромобилям, но Tesla заставила в них поверить. Теперь на электричество переводят и авиацию. Рассказываем, как появляются электросамолеты и почему мы еще на них не летаем

Как устроены электросамолеты

Под термином «электросамолет» понимают электрифицированный летательный аппарат. Специалисты в области авиации различают три уровня электрификации самолетов: «более электрический», «полностью электрический» и «гибридный».

«Более электрический», или самолет с повышенной электрификацией

Этот аппарат, как и обычный самолет, оснащен двигателем внутреннего сгорания. Мотор преобразует химическую энергию сгорающего топлива в механическую и создает тягу — силу, которая толкает его сквозь поток воздуха. Но большую часть работы оборудования (регулировку крыла, выпуск шасси и так далее) выполняют электроприводы. Они питаются от системы электроснабжения и преобразуют электрическую энергию в механическую.

Советский бомбардировщик Пе-2 считается первым в мире электрифицированным самолетом. В 1930-х годах на нем установили около 50 электроприводов

(Фото: avia. pro)

«Полностью электрический самолет»

Летательный аппарат, у которого отсутствуют двигатели внутреннего сгорания, а все оборудование работает на электроэнергии. Для создания тяги в таких самолетах используют электродвигатели, которые питаются от аккумуляторов.

В начале 2000-х годов начался бум создания «полностью электрических самолетов», где основным источником энергии были литий-ионные аккумуляторные батареи.

Самолет Yuneec International E430 китайского производства с электрическим двигателем, который питается от литий-полимерных аккумуляторов

(Фото: avia.pro)

Применение батарей в качестве основных источников энергии ограничивало возможности летательных аппаратов — дальность, время полета, грузоподъемность. Поэтому специалисты в области авиации стали рассматривать альтернативные варианты получения энергии. Среди них:

• солнечные батареи — преобразуют энергию излучения в электроэнергию;
• топливные элементы — преобразуют химическую энергию топлива в электрическую без процессов горения; чаще всего в качестве топлива используется водород.

Сергей Кравченко, руководитель проекта «Контур» Фонда перспективных исследований:

«Применение водорода обусловлено его высокими энергетическими свойствами как топлива и отсутствием загрязнения окружающей среды. Поэтому он имеет большой потенциал в области развития полностью электрических технологий».

«Гибридный самолет»

Оснащен гибридной силовой установкой. Она преобразует энергию дважды: сначала в механическую с помощью двигателей внутреннего сгорания, затем в электрическую с помощью генераторов.

Сергей Кравченко:

«Гибридный двигатель состоит из электрической части (электромотор, генератор, аккумуляторная батарея) и двигателя внутреннего сгорания, который использует химическое топливо. И если сейчас это керосин, то в будущем это будет водород, что открывает огромные перспективы для авиационной техники, разрабатываемой по технологии «полностью электрического самолета».

Кто создает и тестирует электросамолеты сегодня

Разработчики по всему миру, включая Россию, работают над созданием электросамолетов. Мы собрали примеры нескольких успешных проектов.

Стартап Kitty Hawk — персональный электросамолет

В 2017 году стартап Kitty Hawk, в который инвестирует сооснователь Google Ларри Пейдж, показал прототип первого персонального электросамолета Heaviside. Одноместный аппарат может вертикально взлетать и садиться, причем для этого ему достаточно площадки размером примерно 10х10 м.

Heaviside может преодолеть на одном заряде батареи до 160 км — примерно как от Москвы до Твери

(Фото: Kitty Hawk)

Pipistrel — двухместный электросамолет

Компания Pipistrel представила двухместный электрический самолет Velis Electro, который прошел сертификацию Европейского агентства авиационной безопасности EASA. Аппарат получает энергию от двух аккумуляторов, развивает скорость до 181 км/ч и может находиться в воздухе до 50 мин.

Pipistrel уже запустила серийное производство Velis Electro: сертификат типа EASA позволяет эксплуатировать самолет в коммерческих целях

(Фото: Pipistrel)

MagniX и AeroTEC — самый крупный коммерческий самолет

В 2020 году компании MagniX и AeroTEC испытали самый большой коммерческий самолет Cessna Caravan 208B с электрическим двигателем. По словам исполнительного директора Роя Ганзарски, самолет может перевозить 4–5 пассажиров на расстояние до 160 км.

Разработчики рассчитывают, что когда электродвигатель Cessna Caravan 208B пройдет сертификацию, самолет сможет выполнять рейсы с полной загрузкой из девяти пассажиров

(Фото: MagniX)

Siemens — электросамолет с максимальной скоростью

Компания Siemens запустила самолет Extra 330LE с электродвигателем на аккумуляторных батареях. Аппарат побил рекорд среди аналогов: во время полета в 2017 году он достиг максимальной скорости 340 км/ч.

Siemens планируют использовать разработки Extra 330LE для производства (в партнерстве с компанией Airbus) региональных авиалайнеров, работающих на гибридных двигательных установках

(Фото: Siemens)

ЦИАМ — первый пилотируемый российский электросамолет

На международной авиационной выставке МАКС-2021 Центральный институт авиационного моторостроения имени Баранова (ЦИАМ) представил первый полностью электрический пилотируемый российский самолет «Сигма-4». Он развивает максимальную скорость до 100 км/ч и рассчитан на полеты дальностью 100 км — это примерная протяженность МКАД.

Электродвигатель «Сигма-4» питается от аккумуляторных литий-ионных батарей. По словам главы ЦИАМ Михаила Гордина, летные испытания самолета запланированы на вторую половину 2021 года

(Фото: N+1)

ЦИАМ — летающая лаборатория с уникальной гибридной силовой установкой

На МАКС-2021 ЦИАМ также представил летающую лабораторию Як-40ЛЛ. В носовой части аппарата установлен воздушный винт, который приводится в движение электродвигателем. А электроэнергию он получает от генератора, который вращается двигателем внутреннего сгорания.

Электродвигатель создан по уникальной технологии — на высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП). При определенной температуре ВТСП проводят электрический ток без сопротивления и потери энергии. Это позволит увеличивать КПД двигателей: наращивать мощность и при этом снижать их массу и габариты, что важно при строительстве самолетов. Разработку двигателя проводили в рамках совместного проекта Фонда перспективных исследований и ЗАО «СуперОкс». Во время выставки МАКС-2021 летающая лаборатория совершила первый полет, в процессе которого был включен электродвигатель.

Ученые надеются, что к 2030 году технологии позволят создать региональный самолет на гибридной схеме, как у Як-40ЛЛ

(Фото: НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского»)

Зачем переводить авиацию на электричество

Очевидная причина повышенного спроса на электрификацию — экология. По данным Международной ассоциации воздушного транспорта IATA, на долю коммерческой авиации приходится около 2–3% выбросов углекислого газа. Причем за один короткий перелет, например из Лондона в Рим, образуется 234 кг углекислого газа на одного человека — больше, чем производят граждане некоторых стран за целый год.

Переход на электричество поможет решить экологические и другие проблемы современной авиации.

Сокращение количества выбросов в атмосферу

«Полностью электрический самолет» не создает выхлопа. Но его пока не считают абсолютно экологичными, так как производство аккумуляторов загрязняет окружающую среду, а из-за структуры и химического состава их сложно утилизировать.

Авиакомпания Airbus представила проект развития авиации будущего «Умное небо». По ее прогнозам, к 2050 году будут распространены самолеты с гибридными силовыми установками и электродвигателями. Аэропорты откажутся от двигателей внутреннего сгорания даже на земле: беспилотные электротягачи будут доставлять самолеты на взлетно-посадочную полосу и обратно. Все это поможет снизить количество выбросов в атмосферу.

Снижение затрат на топливо

Именно эта перспектива мотивирует многие крупные авиакомпании вкладывать средства в разработку электросамолетов. Расходы на топливо составляют до 30% их затрат и значительно влияют на прибыль.

В 2020 году электросамолет компаний MagniX и AeroTEC Cessna 208B совершил успешный 30-минутный полет. Исполнительный директор Рой Ганзарски отметил, что цена полета составила всего $6. А если бы они использовали обычное моторное топливо, полет обошелся бы в $300-400.

По словам главы ЦИАМ Михаила Гордина, применение гибридных силовых установок позволит в будущем уменьшить расход топлива на 70%.

Снижение количества шума

Электрические и гибридные летательные аппараты гораздо тише обычных с ДВС. Например, вертолет на высоте 500 м создает звук в 60 дБ, который по громкости можно сравнить с проезжающим мимо мотоциклом. А электросамолет Heaviside (разработка компании Kitty Hawk) во время полета на той же высоте создает звук в 38 дБ — примерно тот же уровень громкости, что и во время разговора людей.

В результате переход авиации на электричество позволит бороться с шумовым загрязнением и строить аэропорты ближе к черте города.

Снижение затрат на эксплуатацию

Электрические двигатели устроены проще двигателей внутреннего сгорания. У них меньше движущихся и соприкасающихся частей, а значит, они менее подвержены износу. Специалисты авиационной промышленности предполагают, что электрические самолеты будут реже нуждаться в техобслуживании, что снизит эксплуатационные расходы.

«Полностью электрический самолет»: в чем сложность

Первые «полностью электрические самолеты» уже существуют и проходят успешные испытания. Но говорить о том, что они станут альтернативой пассажирским лайнерам, рано. Причина в аккумуляторных батареях, которые нуждаются в улучшении.

Даже самые современные батареи уступают топливу в удельной энергоемкости — количестве энергии, которую они могут накопить. Реактивное топливо содержит примерно в 30 раз больше энергии, чем литий-ионная батарея.

Самый большой в мире пассажирский самолет Airbus A380 может пролететь 15 000 километров за один рейс и перевезти до 700 пассажиров. По подсчетам преподавателя кафедры прикладной аэродинамики университета Лафборо Дункана Уолкера, тот же самолет сможет преодолеть максимум 1 000 км с батареями в качестве источника энергии. Чтобы Airbus A380 пролетел на аккумуляторах свой максимум, ему понадобится комплект батарей весом в 30 раз больше, чем его текущий расход топлива. То есть из-за веса он просто не сможет оторваться от земли.

Даже если заменить всех пассажиров и груз на батареи, дальность полета Airbus A380 все равно была бы меньше 2 000 км по сравнению с обычными 15 000 км на топливе

(Фото: Airbus)

Кроме того, самолет с традиционными двигателями во время полета сбрасывает топливо. Так судно становится легче, поэтому расход топлива, которое необходимо для полета, уменьшается. А вес аккумуляторов остается постоянным на протяжении всего полета, даже когда заряд израсходован.

По оценкам экспертов в области авиации, для безопасных и рентабельных полетов можно будет использовать батареи с энергоемкостью 2 000 Вт·ч/кг. Сейчас это показатель не превышает 250 Вт·ч/кг, а за год энергоемкость батарей растет примерно на 3%.

Сергей Кравченко:

«По мнению специалистов, батареи как источник энергии станут коммерчески привлекательными при достижении удельной мощности 600 кВт/кг (удельная мощность — количество тока, которое может выдавать аккумулятор на единицу веса. Показатели современных батарей находятся в пределах 10 кВт/кг. — РБК Тренды).

На текущий момент 100%-го решения указанных проблем не существует. Фонд перспективных исследований в том числе работает над созданием новых аккумуляторов, систем электроснабжения и электродвижения для транспортных средств».

Какие перспективы у электрических самолетов

Очевидно, что перспективы электрифицированных самолетов напрямую зависят от прогресса в области электротехники. По мнению директора проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского» Сергея Гальперина, коммерческий электросамолет, который мог бы летать на приличные для России расстояния только на батареях или топливных элементах, появится нескоро.

Сергей Кравченко:

«Полностью электрические самолеты вышли из стадии диковинок и в ряде стран уже успешно используются в коммерческих задачах. Ожидается, что и в России данные разработки в ближайшие годы достигнут стадии перехода от экспериментов к опытным технологиям и коммерческому использованию. Однако объем вопросов, которые мешают скорейшему массовому использованию данных типов авиационной техники, еще существенный. И это в большинстве случаев задачи по обеспечению безопасности пассажиров и окружающих объектов».

Глава ЦИАМ Михаил Гордин отметил, что в ближайшем будущем крупные пассажирские лайнеры будут использовать именно гибридные силовые установки. А полностью электрические самолеты, вероятно, найдут применение только в малой авиации из-за ограниченной дальности и вместимости пассажиров.

Сергей Кравченко:

«В среднесрочной перспективе ожидается широкое распространение летательных аппаратов с гибридной силовой установкой. Появление полностью электрических систем будет связано с успехами электрохимии. Однако текущие достижения не позволяют ожидать существенного прогресса в этой области в ближайшее время.

Рассматриваются технические решения, в которых источник электрической энергии — топливный элемент, а потребитель — электромотор. Расчеты показывают, что данная компоновка реализуема для широкого класса региональных самолетов. Именно такое решение может составить конкуренцию газотурбинному двигателю, но требуется создать и испытать данную технологию, чтобы подтвердить расчеты».

Классификация БПЛА по летных характеристикам — Документация Pioneer September update 2021

Беспилотные летательные аппараты различают не только по способу их
применения в определённых сферах нашей жизни или различием конструкции ,
но и по более устойчивым параметрам и характеристикам, например,
взлетной массе, дальности, высоте и продолжительности полета, размерам
самих аппаратов и т.д.

Классификация UVS International

Международной ассоциацией по беспилотным летательным системам UVSI
(Association for Unmanned Vehicle Systems International, до 2004 года
она называлась Европейской ассоциацией по беспилотным системам – EURO
UVS) была предложена универсальная классификация БПЛА (Таблица 1),
которая объединяет многие из названных критериев.

Таблица 1