Китай изобрел новый двигатель: В Китае изобрели двигатель, нарушающий законы физики

Китай создает гиперзвуковой пассажирский авиалайнер. Зачем?

• Андреса Илмер
• Би-би-си, Сингапур

4 марта 2018

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, China Science Press

Подпись к фото,

Китайский проект гиперзвукового самолета использует схему биплана

В Китае опубликованы данные о новом проекте гиперзвукового пассажирского самолета. Работы над ним ведутся в китайской Академии наук уже в течение нескольких лет.

В настоящее время беспосадочный перелет из Пекина в Нью-Йорк занимает 14 часов. Сокращение этого времени до нескольких часов было бы значительным достижением.

• Китай тайно испытал гиперзвуковой аппарат

Исследования по этой теме ведутся в разных странах, но обычно они относятся к военной сфере, где на научно-исследовательские работы отводятся значительные средства, а соображения рентабельности не играют такой роли.

Вопрос стоит так — будет ли самолет, способный достигать скорости, в пять раз превышающей скорость звука, целесообразен в коммерческом плане?

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Англо-французский «Конкорд» совершил последний полет в 2003 году — с тех пор у него не появилось последователей

Быстрый, быстрее, самый быстрый

Обычно при классификации скоростных типов авиатехники используется шкала, основанная на числе Маха, то есть скорость звука (в среднем 1224 километра в час на уровне моря) принимается за единицу.

• Дозвуковые самолеты — самолеты, не достигающие скорости звука, в том числе все современные авиалайнеры
• Сверхзвуковые — самолеты, способные летать со скоростью, превышающей скорость звука, но не более чем в пять раз — например «Конкорд», который обслуживал маршруты между США и Европой с 1976 по 2003 год.
• Гиперзвуковые — самолеты, способные развивать скорость, превышающую скорость звука более чем в пять раз; в настоящее время испытываются экспериментальные аппараты.

Китайские разработчики ведут работу по двум важнейшим направлениям в области гиперзвукового транспорта — аэродинамике и двигателям.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Аппарат НАСА X-43A является самым быстрым в мире — он запускается с борта бомбардировщика B-52

Аэродинамические качества гиперзвукового самолета сильно отличаются от дозвукового; чем выше скорость, тем сильнее нагреваются корпус и крылья такого самолета.

«Аэродинамическое сопротивление растет по экспоненте — если вы удваиваете скорость, сопротивление возрастает в четыре раза», — говорит профессор Николас Хатчинс из университета Мельбурна.

• В США создадут новый сверхзвуковой самолет-шпион
• Гиперзвуковой Waverider провалил испытание на Мах-6

Китайские исследователи предложили новую конструкцию гиперзвукового самолета — вместо привычного монокрыла у него будет второе крыло, расположенное над первым. Это поможет уменьшить аэродинамическое сопротивление.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Аппарат НАСА X-43A достиг скорости 9,6 М — 11850 км в час в 2004 году

Пока что разработчики испытывали модели в аэродинамической трубе. До реальных полетов прототипа должно пройти много времени.

Быстрее пяти скоростей звука

Даже если аэродинамические расчеты подтвердятся, предстоит решить множество других проблем.

Автор фото, USAF

Подпись к фото,

Аппарат компании Boeing X-51 Waverider проходит программу испытаний

При переходе через звуковой барьер летательный аппарат генерирует воздушную волну, которая на земле слышна как громкий хлопок, способный спровоцировать разрушения. Кроме того, существует проблема разогрева металлической поверхности фюзеляжа и крыльев на скорости, превышающей 5М.

Далеко не решен и вопрос о том, какими двигателями предстоит оснащать такой самолет. Сейчас мало кто сомневается в типе маршевого двигателя — им наверняка станет вариант прямоточного реактивного двигателя, который может работать только на скорости более 5М.

Поэтому для взлета, посадки и разгона гиперзвуковому самолету понадобятся двигатели другого типа. Видимо, придется разрабатывать совершенно новый комбинированный двигатель, который будет сочетать в себе свойства привычных для гражданской авиации турбореактивных двигателей и прямоточных.

Автор фото, Darpa

Подпись к фото,

Аппарат Falcon HTV-2 создан американским агентством DARPA в экспериментальных целях. Он способен достигать скорости 5 М (более 6000 км в час)

«В Китае в течение последних двух лет осуществляется крупная программа по созданию такого двигателя, — говорит профессор Майкл Смарт, возглавляющий лабораторию гиперзвуковой тяги в университете Квинсленда. — В случае успеха это станет настоящей революцией в отрасли».

Цены, цены

Если отвлечься от технических достижений, то основным вопросом является рентабельность такого гиперзвукового авиатранспорта.

Здесь поучительны уроки, которые принесла многолетняя эксплуатация сверхзвукового лайнера «Конкорд».

Этот самолет создавался совместно Великобританией и Францией и совершил свой первый полет в 1969 году.

Тогда «Конкорд» преподносился как будущее мировой авиации — однако на деле авиаперевозчики отказались от его массовой закупки.

В итоге самолет был выпущен ограниченной серией, а в 2003 году и вовсе снят с эксплуатации.

Автор фото, Boom

Подпись к фото,

Американская фирма Boom рассчитывает на возрождение пассажирского сверхзвукового транспорта

Причин для этого было сразу несколько. Так, большинству потенциальных клиентов билеты на «Конкорд» были не по карману.

Кроме того, введенные тогда же ограничения на уровень шума означали, что сверхзвуковой авиалайнер мог преодолевать звуковой барьер только над безлюдными просторами океана.

Это ограничивало использование самолета трансатлантическими маршрутами и снижало его рентабельность.

Автор фото, Aerion

Подпись к фото,

Компания Aerion сотрудничает с авиаконцернами Lockheed Martin и GE Aviation в разработке сверзвукового лайнера для деловых клиентов

Хотя в последние годы интерес к сверхзвуковому авиатранспорту возродился, речь пока идет об экспериментальных разработках.

Автор фото, Spike

Подпись к фото,

Фирма Spike Aerospace имеет планы создания сверхзвукового самолета для богатых клиентов

Гиперзвуковой пассажирский самолет будет еще более сложен в производстве и эксплуатации. Такому самолету присущи все классические проблемы сверхзвука — аэродинамический удар, высокие эксплуатационные затраты и другие.

Статья, опубликованная в февральском номере журнала Physics, Mechanics & Astronomy, утверждает довольно смело, что в будущем гиперзвуковые перелеты станут более удобными и эффективными, чем нынешний авиатранспорт.

Но, как считает сотрудник сайта Flightglobal Эллис Тейлор, пройдет не менее 15-20 лет до того момента, как гиперзвуковая авиатехника станет рентабельной.

Автор фото, Reaction Engines

Подпись к фото,

Проект гиперзвукового авиалайнера А-2 британской фирмы Reaction Engines

«Пока что трудно говорить о том, что есть спрос и рынок для таких самолетов, — говорит он. — Исторически цены на авиабилеты снижаются, и будет затруднительно найти потребителей, которые будут готовы платить за гиперзвуковые полеты. Скорее всего, первые такие самолеты появятся для обслуживания узкого круга клиентов».

Военная сфера

Как сообщали китайские средства информации, ученые, которые занимаются разработкой будущего китайского гиперзвукового авиалайнера, также участвуют в оборонных исследованиях.

Подпись к фото,

Гиперзвук: уследить за таким летательным аппаратом будет очень трудно

Будущее гиперзвуковой авиатехники прежде всего связано именно с военной сферой. Гиперзвуковой авиаразведчик будет очень затруднительно перехватывать, а его развертывание будет очень быстрым. Гиперзвуковые крылатые ракеты смогут успешно преодолевать существующие системы ПВО.

На современном этапе только США, КНР и в какой-то степени Россия ведут работы в этом направлении. Неудивительно, что информации об этом доступно крайне мало, и поэтому трудно сказать, кто задает тон.

«В историческом плане США всегда лидировали в этой области, но Китай наступает им на пятки», — говорит профессор Смарт.

История алюминиевой отрасли

Алюминий – один из самых молодых металлов, открытых человеком. В чистом виде в природе он не встречается, поэтому получить его удалось лишь в XIX веке, благодаря развитию химии и появлению электричества. За полтора века алюминий прошел невероятно интересный путь от драгоценного металла до материала, использующегося абсолютно в каждой
сфере деятельности людей.

Альберт Эйнштейн
Физик-теоретик

Открытие алюминия

В элементах орнамента гробниц китайских императоров III века н. э. использован алюминиевый сплав, содержащий алюминий, медь и марганец

Человечество сталкивалось с алюминием задолго до того, как этот металл был получен. В «Естественной истории» римского ученого Плиния Старшего говорится о легенде I века, в которой мастер дарит императору Тиберию чашу из неизвестного металла – похожую на серебряную, но при этом очень легкую.

Достаточно широко в древности применялись квасцы – соль на основе алюминия. Полководец Архелай обнаружил, что дерево практически не горит, если его выдержать в растворе квасцов – этим пользовались для защиты деревянных укреплений от поджогов. В античные времена квасцы применялись в медицине, при выделке кож, в качестве протравы при крашении тканей. В Европе, начиная с XVI века квасцы использовались повсеместно: в кожевенной промышленности в качестве дубильного средства, в целлюлозно-бумажной – для проклеивания бумаги, в медицине – в дерматологии, косметологии, стоматологии и офтальмологии.

Именно квасцам (по-латински – alumen) алюминий обязан своим именем. Его металлу дал английский химик Гемфри Дэви, который в 1808 году установил, что получить алюминий можно методом электролиза из глинозема (оксид алюминия), но подтвердить теорию практикой он не смог.

Ханс Кристиан Эрстед

1777 — 1851

Это сделал датчанин Ханс Кристиан Эрстед в 1825 году. Правда, судя по всему, ему удалось получить не чистый металл, а некий сплав алюминия с элементами, участвовавшими в опытах. Ученый сообщил об открытии и прекратил эксперименты.

Его работу продолжил немецкий химик Фридрих Вёлер, который 22 октября 1827 года получил около 30 граммов алюминия в виде порошка. Ему понадобилось еще 18 лет непрерывных опытов, чтобы в 1845 году получить небольшие шарики застывшего расплавленного алюминия (корольки).

Открытие алюминиевой руды. В 1821 году геолог Пьер Бертье обнаружил во Франции залежи глинистой красноватой породы. Свое название «боксит» (bauxite) порода получила по наименованию местности, где была найдена – Les Baux.

Открытый учеными химический метод получения алюминия довел до промышленного применения выдающийся французский химик и технолог Анри-Этьенн Сент-Клер Девиль. Он усовершенствовал метод Вёлера и в 1856 году совместно со своими партнерами организовал первое промышленное производство алюминия на заводе братьев Шарля и Александра Тиссье в Руане (Франция).

200 тонн

алюминия было получено химическим способом Сент-Клер Девиля в период с 1855 по 1890 годы

Получаемый металл был похож на серебро, был легким и при этом дорогим, поэтому в то время алюминий считался элитным материалом, предназначенным для изготовления украшений и предметов роскоши. Первыми продуктами из алюминия считаются медали с барельефами Наполеона III, который всячески поддерживал развитие производства алюминия, и Фридриха Вёлера, а также погремушка наследного принца Луи-Наполеона, выполненная из алюминия и золота.

Однако уже тогда Сент-Клер Девиль понимал, что будущее алюминия связано отнюдь не с ювелирным делом.

«Нет ничего труднее, чем заставить людей использовать новый металл. Предметы роскоши и украшения не могут служить единственной областью его применения. Я надеюсь, что настанет время, когда алюминий будет служить удовлетворению повседневных нужд».

Сент-Клер Девиль
Французский химик

Метод Холла-Эру

Ситуация изменилась с открытием более дешевого электролитического способа производства алюминия в 1886 году. Его одновременно и независимо друг от друга разработали французский инженер Поль Эру и американский студент Чарльз Холл. Предложенный ими метод подразумевал электролиз расплавленной в криолите окиси алюминия и давал прекрасные результаты, но требовал большого количества электроэнергии.

Поль Эру

1863-1914

Чарльз Холл

1863-1914

Поэтому свое первое производство Эру организовал на металлургическом заводе в Нейгаузене (Швейцария), рядом со знаменитым Рейнским водопадом, сила падающей воды которого приводила в действие динамо-машины предприятия.

18 ноября 1888 года, между Швейцарским металлургическим обществом и немецким
промышленником Ратенау было подписано соглашение об учреждении в Нейгаузене Акционерного общества алюминиевой промышленности с общим капиталом в 10 миллионов швейцарских франков. Позднее его переименовали в Общество алюминиевых заводов. На его торговой марке было изображено солнце, восходящее из-за алюминиевого слитка, что должно было, по замыслу Ратенау, символизировать зарождение алюминиевой промышленности. За пять лет производительность завода возросла более чем в 10 раз. Если в 1890 году в Нейгаузене было выплавлено всего 40 тонн алюминия, то в 1895 году – 450 тонн.

Чарльз Холл, воспользовавшись поддержкой друзей, организовал Питтсбургскую восстановительную компанию, которая запустила свой первый завод в Кенсингтоне неподалеку от Питтсбурга 18 сентября 1888 года. В первые месяцы он выпускал лишь около 20-25 кг алюминия в сутки, а в 1890 – уже по 240 кг ежедневно.

Свои новые заводы компания расположила в штате Нью-Йорк вблизи новой Ниагарской гидроэлектростанции. Алюминиевые заводы и в наше время строятся в непосредственной близости от мощных, дешевых и экологичных источников энергии, таких как ГЭС. В 1907 году Питтсбургская восстановительная компания была реорганизована в Американскую алюминиевую компанию или сокращенно Alcoa.

В 1889 году технологичный и дешевый метод производства глинозема – оксида алюминия, основного сырья для производства металла – изобрел австрийский химик Карл Иосиф Байер, работая в Санкт-Петербурге (Россия) на Тентелевском заводе. В одном из экспериментов ученый добавил в щелочной раствор боксит и нагрел в закрытом сосуде – боксит растворился, но не полностью. В нерастворившемся остатке Байер не обнаружил алюминия – оказалось, что при обработке щелочным раствором весь алюминий, содержащийся в боксите, переходит в раствор.

На основе методов Байера и Холла-Эру основаны современные технологии получения алюминия.

Таким образом, за несколько десятилетий была создана алюминиевая промышленность, завершилась история о «серебре из глины» и алюминий стал новым промышленным металлом.

Широкое применение

На рубеже XIX и XX веков алюминий стал применяться в самых разных сферах и дал толчок для развития целых отраслей.

В 1891 году по заказу Альфреда Нобеля в Швейцарии создается первый пассажирский катер Le Migron с алюминиевым корпусом. А через три года шотландская судостроительная верфь Yarrow & Co представила изготовленную из алюминия 58-метровую торпедную лодку. Этот катер назывался «Сокол», был сделан для военно-морского флота Российской империи и развивал рекордную для того времени скорость в 32 узла.

В 1894 году американская железнодорожная компания New York, New Haven, and Hartford Railroad, принадлежавшая тогда банкиру Джону Пирпонту Моргану (J.P. Morgan), начала выпускать специальные легкие пассажирские вагоны, сидения которых были выполнены из алюминия. А всего через 5 лет на выставке в Берлине Карл Бенц представил первый спортивный автомобиль с алюминиевым корпусом.

На площади Пиккадили в Лондоне в 1893 году появилась алюминиевая статуя древнегреческого бога Антероса. Высотой почти в два с половиной метра она стала первой крупной работой из этого металла в сфере искусства – а ведь всего несколько десятков лет назад каминные часы или статуэтки в кабинетах считались роскошью, доступной только высшему обществу.

Но настоящую революцию алюминий совершил в авиации, за что навсегда заслужил свое второе имя – «крылатый металл». В этот период изобретатели и авиаторы во всем мире работали над созданием управляемых летательных аппаратов – самолетов.

17 декабря 1903 года американские авиаконструкторы братья Уилбур и Орвилл Райт впервые в истории человечества совершили полет на управляемом летательном аппарате «Флайер-1». Для того чтобы заставить его полететь они попытались использовать автомобильный двигатель, однако он оказался слишком тяжелым. Поэтому специально для «Флайера-1» разработали полностью новый двигатель, детали которого были изготовлены из алюминия. Легкий 13-сильный мотор поднял первый в мире самолет с Орвиллом Райтом за штурвалом в воздух на 12 секунд, за которые он пролетел 36,5 метров. Братья совершили еще два полета по 52 и 60 метров на высоте около 3 метров от уровня земли.

В 1909 году был изобретен один из ключевых алюминиевых сплавов – дюралюминий. На его получение у немецкого ученого Альфреда Вильма ушло семь лет, но они того стоили. Сплав с добавлением меди, магния и марганца был таким же легким, как алюминий, но при этом значительно превосходил его по твердости, прочности и упругости. Дюралюминий быстро стал главным авиационным материалом. Из него был сделан фюзеляж первого цельнометаллического самолета в мире Junkers J1, разработанного в 1915 году одним из основателей мирового авиастроения, знаменитым немецким авиаконструктором Хуго Юнкерсом.

Мир входил в этап войн, в которых авиация стала играть стратегическую, а иногда решающую роль. Поэтому дюралюминий первое время являлся военной технологией и метод его получения держался в секрете.

Тем временем, алюминий осваивал новые и новые сферы применения. Из него начали массово производить посуду, которая быстро и почти полностью вытеснила медную и чугунную утварь. Алюминиевые сковородки и кастрюли легкие, быстро нагреваются и остывают, а также не ржавеют.

В 1907 году в Швейцарии Роберт Виктор Неер изобретает способ получения алюминиевой фольги методом непрерывной прокатки алюминия. В 1910 году он уже запускает первый в мире фольгопрокатный завод. А еще через год компания Tobler использует фольгу для упаковки шоколада. В нее, в том числе, заворачивают и знаменитый треугольный Toblerone.

Очередной переломный момент для алюминиевой промышленности наступает в 1920 году, когда группа ученых под руководством норвежца Карла Вильгельма Содерберга изобретает новую технологию производства алюминия, которая существенно удешевляла метод Холла-Эру. До этого в качестве анодов в процессе электролиза использовались предварительно обожженные угольные блоки – они быстро расходовались, поэтому постоянно требовалась установка новых. Содерберг решил эту проблему с помощью постоянно возобновляемого электрода. Он формируется в специальной восстановительной камере из коксосмоляной пасты и по мере необходимости добавляется в верхнее отверстие электролизной ванны.

Технология Содерберга быстро распространяется по всему миру и приводит к увеличению объемов его выпуска. Именно ее берет на вооружение СССР, не имевший тогда собственной алюминиевой промышленности. В дальнейшем развитие технологий вновь сделало применение электролизеров с обожженными анодами предпочтительнее из-за отсутствия на них выбросов смолистых веществ и меньшего расхода электроэнергии. Кроме того, одним из основных достоинств электролизеров с обожженными анодами является возможность увеличения силы тока, то есть производительности.

Еще в 1914 российский химик Николай Пушин писал: «Россия, потребляющая ежегодно 80 000 пудов алюминия, сама не производит ни одного грамма этого металла, и весь алюминий покупает за границей».

В 1920 году, несмотря на продолжающуюся гражданскую войну, руководство страны понимает, что для промышленного роста и индустриализации огромной территории необходимы колоссальные объемы электроэнергии. Для этого был разработана и принята программа, получившая название «План ГОЭЛРО» (ГОсударственной комиссии по ЭЛектрификации РОссии). Он подразумевал строительство на российских реках каскадов ГЭС, а чтобы для вырабатываемой ими энергии сразу был потребитель, рядом было решено строить алюминиевые заводы. При этом алюминий использовался как для военных, так и гражданских нужд.

Первая Волховская ГЭС была запущена в 1926 году в Ленинградской области, рядом с ней возводят Волховский алюминиевый завод, который дал свой первый металл в 1932 году. К началу Второй мировой войны в стране было уже два алюминиевых и один глиноземный завод, еще два алюминиевых предприятия были построены в течение войны.

В это время алюминий активно использовался в авиации, судостроении и автомобилестроении, а также начинал свой путь в строительстве. В США в 1931 году был построен знаменитый небоскреб Empire State Building, вплоть до 1970 года, являвшийся самым высоким зданием в мире. Это было первое здание, при строительстве которого широко использовался алюминий, как в основных конструкциях, так и в интерьере.

Вторая мировая война видоизменила основные рынки спроса на алюминий – на первый план выходит авиация, изготовление танковых и автомобильных моторов. Война подтолкнула страны антигитлеровской коалиции к увеличению объема алюминиевых мощностей, совершенствовалась конструкция самолетов, а вместе с ними и виды новых алюминиевых сплавов. «Дайте мне 30 тысяч тонн алюминия, и я выиграю войну», — писал в 1941 году президенту США Франклину Рузвельту глава СССР Иосиф Сталин. С окончанием войны заводы переориентировались на гражданскую продукцию.

В середине XX века человек шагнул в космос. Чтобы сделать это вновь понадобился алюминий, для которого аэрокосмическая отрасль с тех пор стала одной из ключевых сфер применения. В 1957 году СССР вывел на орбиту Земли первый в истории человечества искусственный спутник – его корпус состоял из двух алюминиевых полусфер. Все последующие космические аппараты изготавливались из крылатого металла.

В 1958 году в США появился алюминиевый продукт, ставший впоследствии одним из самых массовых товаров из алюминия, символом экологичности этого металла и даже культовым предметом в области искусства и дизайна. Это алюминиевая банка. Ее изобретение делят между собой алюминиевая компания Kaiser Aluminum и пивоваренная Coors. К слову, последняя не только первой стала продавать пиво в алюминиевых банках, но и организовала систему сбора и переработки использованных банок. В 1967 году разливать свои напитки в алюминиевые банки начинают Coca-Cola и Pepsi.

В 1962 году легендарный гонщик Микки Томпсон и его гоночный болид Harvey Aluminium Special Indianapolis 500 car, выполненный из алюминиевых сплавов, стали сенсацией. Несмотря на то, что машина уступала конкурентам по мощности на целых 70 лошадиных сил, Томпсону удалось занять восьмое место в квалификации и быть девятым по ходу гонок. В результате его команда получила награду Mechanical Achievement Award за прорыв в дизайне гоночных болидов.

Спустя два года в Японии был запущен знаменитый Shinkansen — первый в мире высокоскоростной поезд, прообраз всех современных поездов такого типа, в которых алюминий является ключевым материалом. Он курсировал между Токио и Осакой и преодолевал расстояние в 515 км за 3 часа 10 минут, разгоняясь до 210 км/ч.

Тем временем, первенство на мировом алюминиевом рынке переходит к СССР, где ударными темпами вводятся в строй новые мощные гидроэлектростанции и алюминиевые заводы на территории Сибири. В середине 1960-х там запущенны два гиганта алюминиевой индустрии –Братский и Красноярский алюминиевые заводы мощностью по 1 млн тонну металла в год каждый. До сих пор эти предприятия являются крупнейшими в мире.

В 1970-х возросшие объемы производства алюминия в мире и спрос приводят к тому, что этот металл становится биржевым товаром. Торги алюминиевыми контрактами в 1978 году начинаются на Лондонской бирже металлов (LME) – старейшей в мире бирже, образованной в 1877 году. С тех пор цена на первичный алюминий становится единой для всего мира и формируется в ходе биржевых торгов на LME.

Производство алюминия неуклонно растет по всему миру и к началу 1990-х годов достигает отметки в 19 млн тонн. К этому моменту на глобальной экономической карте начинает возрастать роль Китая, на территорию которого постепенно начинает смещается центр мирового производства. Выпуск собственного алюминия на тот момент в Китае не превышает и 900 тысяч тонн, но начинает быстро расти, обеспечивая внутренние нужды. В России алюминиевые мощности достигли уровня в 3,5 млн тонн ежегодно, но страна пережила распад СССР, развал экономики и вошла в фазу смены экономической модели, поэтому рост производства алюминия остановился.

Китай обогнал Россию в 2002 году, по итогам которого его производство превысило 4,3 млн тонн. В мире на тот момент было произведено 26 млн тонн алюминия. В дальнейшем алюминиевое производство в Китае росло опережающими темпами – всего через четыре года, в 2006, оно достигло почти 10 млн тонн, что составляло треть общемировых объемов. Страна обогнала все остальные регионы мира по выпуску крылатого металла.

Весь производимый алюминий Китай использует для собственных нужд. Оборот металла и других материалов настолько велик, что в Китае создаются собственные товарные биржи, которые в 1999 году объединяются в Шанхайскую фьючерскую биржу (SHFE).

В то же время Китай наращивает свое производство высокой экологической ценой. Более 90% электроэнергии, которая используется для производства алюминия, вырабатывается на угольных электростанциях. Для сравнения в России – обратная ситуация и около 90% алюминиевого производства алюминия обеспечивается гидроэлектроэнергетикой.

Существенную роль в алюминиевой отрасли также начинают играть и страны Ближнего Востока. Имея доступ к дешевой нефти и природному газу, получаемому попутно, алюминиевые производители обеспечены источником дешевой, хотя и опять-таки вредной для экологии, электроэнергии. Они также активно наращивают свое производство и сегодня входят в число мировых лидеров по производству крылатого металла.

Испытания для мировой алюминиевой отрасли начались в 2008 году вместе с глобальным финансово-экономическим кризисом. Тогда в результате обвала рынков алюминиевая отрасль впервые в истории столкнулась с кризисом перепроизводства и, как следствие, обрушением на 50% цен на металл. На складах по всему миру скопились миллионы тонн алюминия, интерес к которым проявили биржевые трейдеры: финансовые сделки с металлом стали выгодной инвестицией.

Кризис 2008-09 годов привел к масштабным закрытиям алюминиевых заводов практически всех западных алюминиевых компаний. Вместе с тем, производство металла в мире продолжило расти. Производители Китая и Ближнего Востока двигались в противоположном направлении и наращивали производство.

В 2013 году мировая алюминиевая промышленность преодолела новый рубеж – производство металла превысило 50 млн тонн. Дальнейшее развитие отрасли неразрывно связано с ростом потребления на фоне глобальных процессов урбанизации и индустриализации. Алюминий будет все активнее использоваться в автомобилестроении как замена стали, которая в несколько раз тяжелее, а также в электроэнергетике, вытесняя существенно более дорогую медь. По прогнозам аналитиков, к 2023 году спрос на алюминий превысит 80 млн тонн в год.

Параллельно продолжится технический прогресс в отрасли. Будут совершенствоваться основные технологии производства металла, а также создаваться новые виды сплавов. Сегодня ведутся разработки усовершенствованной технологии Содерберга, разработка инертного анода, увеличение производительности электролизеров за счет силы тока. Все эти разработки направлены на повышение экологической и экономической эффективности. Вместе с тем постоянно ведется разработка алюминиевых сплавов для новых сфер применения металла.

Как вы могли убедиться, история развития алюминиевой отрасли действительно уникальна. На протяжении тысячелетий этот металл оставался загадкой, и всего за столетие стал самым востребованным конструктивным материалом.

В статье использованы фотоматериалы © Shutterstock и © Rusal.

что это и как работает. 5 интересных фактов :: Autonews

Двигатель внутреннего сгорания, или сокращённо ДВС, — это «сердце» большинства современных автомобилей. И не только машин, но также мотоциклов, кораблей, тепловозов, самолётов и даже масштабных моделей транспортных средств.

• Что такое ДВС
• Как создавался ДВС
• Устройство ДВС
• Виды
• 5 интересных фактов

www. adv.rbc.ru

Что такое ДВС

ДВС — это пока основной вид двигателей транспортных средств, тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу. Сжигая горючее во внутренних камерах, двигатель внутреннего сгорания освобождает энергию, а затем преобразует её во вращательное движение. Оно, в свою очередь, раскручивает колёса или лопасти.

Двигатели внутреннего сгорания принято делить на несколько основных типов:

• Поршневой двигатель внутреннего сгорания;
• Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания:
• Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.

Основным типом ДВС является классический поршневой двигатель, поэтому преимущественно речь дальше пойдёт о нём.

Как создавался ДВС

Двигатель внутреннего сгорания стар как мир. История создания этой машины тесно связана с паровыми двигателями, то есть двигателями внешнего сгорания.

Паровые двигатели, применяемые в XVIII веке, были громоздкими и слабыми, с чрезвычайно низким коэффициентом полезного действия. Тепло от сгорания топлива в них использовалось для нагрева жидкости, а та в свою очередь, превращалась в пар и совершала работу. Звучит красиво, а что на деле? По факту практический КПД, то есть эффективность преобразования энергии, обычно составлял от 1 до 8%. Уже тогда было ясно — систему нужно улучшать. Зачем сжигать горючее вне мотора, не лучше ли делать это прямо в нём?

Попытки создания ДВС начались намного раньше, чем вы можете себе представить, — ещё в XVII веке. В 1678 году голландский математик Христиан Гюйгенс создал примитивный ДВС, работающий… на порохе. Идея получила развитие: экспериментаторы в различных странах шли по схожему пути, но далеко не все из них попали в историю.

Доподлинно известно, что в 1794 году Робертом Стритом был запатентован двигатель внутреннего сгорания на жидком топливе. Построен первый рабочий прототип. В 1807 году француз Нисефор Ньепс разработал твердотельный ДВС, работающий на порошке пиреолофора. С прототипом лично ознакомился Наполеон Бонапарт. В том же году Франсуа Исаак де Риваз создал поршневой ДВС, работающий на газообразном водороде — этот мотор получил поршневую группу и искровое зажигание.

Первый автомобильный ДВС в привычном понимании был создан в 1885 году Карлом Бенцем — мотор использовался на автомобиле Benz Patent-Motorwagen.

Многие изобретатели приложили руку к сознанию двигателя внутреннего сгорания, но первым коммерчески успешным проектом стало детище французского изобретателя из Бельгии Жана Этьена Ленуара. К 1864 году он продал свыше 1 400 своих двигателей и неплохо на этом нажился.

Первый автомобильный ДВС в привычном понимании был создан в 1885 году Карлом Бенцем — мотор использовался на автомобиле Benz Patent-Motorwagen.

Устройство поршневого ДВС

Традиционный поршневой двигатель внутреннего сгорания — чрезвычайно сложная система. Однако основных деталей у классического ДВС не так уж и много. Без этих элементов работа двигателя внутреннего сгорания невозможна:

• блока цилиндров — механической основы мотора;
• головки блока цилиндров;
• поршней;
• шатунов;
• коленчатого вала;
• распределительного вала с кулачками;
• впускных и выпускных клапанов;
• свечей зажигания*.

* — на самом деле деталей значительно больше, но рассказать о каждой из них в рамках короткой статьи не представляется возможным.

Принципы работы ДВС

Все классические ДВС работают по схожему принципу. В процессе их работы энергия вспышки топлива, то есть тепловая энергия, преобразуется в энергию механическую. Обычно это происходит следующим образом:

1. Когда поршень в цилиндре движется вниз, открывается впускной клапан. В цилиндр поступает топливовоздушная смесь.
2. Поршень поднимается, а выпускной клапан закрывается. Поршень сжимает топливовоздушную смесь и доходит до верхней мёртвой точки.
3. На свече зажигания возникает искра, топливовоздушная смесь мгновенно сгорает, выделяя большой объём газов. Под их действием поршень устремляется вниз.
4. Открывается выпускной клапан и выхлопные газы выдавливаются в выпускной коллектор.

Четырехтактный двигатель

В четырёхтактном моторе происходит четыре непрерывных последовательных стадии:

1. Впуск (наполнение цилиндра смесью).
2. Сжатие.
3. Рабочий ход или сгорание.
4. Выпуск отработавших газов.

Двухтактный двигатель

Но бывают и иные моторы — двухтактные. Они работают немного по-другому и применяются, как правило, на мототехнике и бензиновых инструментах вроде бензопил. Что происходит в них?

1. Когда поршень движется снизу-вверх, в камеру сгорания поступает топливо. Сжатая поршнем топливовоздушная смесь поджигается искрой.
2. Смесь загорается и поршень устремляется вниз. Открывается доступ к выпускному коллектору и из цилиндра выходят продукты сгорания.

Разница в том, что тактов всего два: на первом одновременно происходит впуск и сжатие, а на втором — опускание поршня и выпуск продуктов сгорания из коллектора.

Какие ещё бывают ДВС

Помимо поршневых двигателей внутреннего сгорания создано немало иных разновидностей ДВС — роторные, газотурбинные, реактивные, турбореактивные и бесчисленное множество их модификаций. Чем они отличаются?

• Газотурбинные ДВС

Если в традиционных поршневых ДВС работа расширения газообразных продуктов сгорания преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, то в газотурбинных работа расширения продуктов сгорания воспринимается рабочими лопатками ротора, а в реактивных используется реактивное давление, возникающее при истечении продуктов сгорания из сопла. Все эти типы ДВС объединяет одно — во время работы они внутри себя сжигают топливо.

• Роторные ДВС

Крайне необычные моторы, которые можно встретить даже на серийных машинах. Первый роторно-поршневой мотор был создан немецким инженером Феликсом Ванкелем в 1957 году. Этот ДВС внешне совершенно не похож ни на один традиционный поршневой мотор.

Двигатель Ванкеля состоит из корпуса, камеры сгорания, впускного и выпускного окон, неподвижной шестерни, зубчатого колеса, ротора, вала и свечи зажигания. Ротор на эксцентриковом валу приводится в действие силой давления газов в результате сгорания топливовоздушной смеси. Он вращается относительно статора посредством шестерён. Когда ротор совершает эксцентричные круговые движения, его грани соприкасаются с внутренней поверхностью камеры сгорания. Таким образом создаются три изолированные камеры, в которых попеременно сжигается топливо. Вращающийся ротор передаёт крутящий момент на трансмиссию.

Человечество создало немало невероятных и по-настоящему уникальных моторов. Вот 10 самых совершенных из них:

👉 Железные мускулы. 10 лучших двигателей в истории

5 интересных фактов о ДВС

ДВС может работать на альтернативном топливе

Современные ДВС принято делить на два основных типа по применяемому топливу — бензиновые и дизельные. Однако сама история создания двигателей внутреннего сгорания позволяет понять: сжигать в таких моторах можно многие виды горючего — от различных газов до всевозможных растворителей и спиртов. Главное — испарить их и подмешать воздух в нужных пропорциях.

Наиболее распространённые альтернативы бензину и дизелю — пропан-бутан и метан, но можно использовать даже «гремучую смесь» — водород с кислородом. И это далеко не всё: почти любая современная машина с ДВС способна ездить на смеси бензина с этанолом или на чистом этаноле, то есть спирте, получаемом экологически чистым путём. Поедет бензиновый автомобиль и на различных растворителях. К примеру, запустить ДВС можно на обычном сольвенте из хозяйственного магазина — с помощью этой жидкости обычно осуществляют чистку топливной системы.

ДВС выживет в космосе и под водой (если очень постараться)

Двигатель внутреннего сгорания можно заставить работать даже в космосе. Всё, что для этого требуется, — обеспечить подачу кислорода для создания топливовоздушной смеси. При соблюдении этого нехитрого условия ДВС может запуститься и работать даже под водой. Для него нет ничего невозможного.

ДВС действительно плох

Несмотря на всю свою технологичность и сложность, по уровню КПД бензиновый ДВС недалеко ушёл от парового мотора. Эффективность этих агрегатов оставляет желать лучшего. Коэффициент полезного действия в среднем варьируется в диапазоне от 20 до 25%.

Иными словами, при сжигании условных 10 литров бензина лишь около трёх литров выполняют полезное действие. Всё остальное горючее тратится на тепловые и механические потери. С этой точки зрения дизельные движки намного круче: их КПД достигает 40%. Но и их век уже прошёл.

Отказ от ДВС неизбежен

Одну из причин грядущего отказа от двигателей внутреннего сгорания мы уже раскрыли — это низкий КПД. Но есть и ещё один немаловажный момент — влияние на экологию. Поскольку почти все ДВС работают на невозобновляемых ресурсах (бензине, дизеле, нефтяном газе), отказ от них жизненно необходим.

По данным специалистов, мировой запас нефти составляет 1,726 трлн баррелей, которых хватит при нынешнем уровне потребления немногим более чем на 50 лет. Из нефти делают не только топливо. Она — основа синтетических каучуков, пластиков, еды, тканей, шампуней и даже аспирина. Всего того, без чего жизнь человека уже практически невозможна.

Безумцы или гении: провалы и прорывы современных российских изобретателей

org/BreadcrumbList»>
• Главная
• Статьи
• Безумцы или гении: провалы и прорывы современных российских изобретателей

Автор:
Иннокентий Кишкурно

Про таких говорят «Кулибин» – по фамилии знаменитого российского изобретателя Ивана Кулибина. Чудаки, придумывающие безумные механизмы, на Руси и в СССР были всегда. Мы собрали изобретения нескольких из них и выяснили, что «кулибинщина» бывает разная.

Вынужден признаться сразу: этот материал задумывался как стопроцентно развлекательный, как повод в очередной раз подивиться на странные самоделки и тех, кто их изобретает. Но в процессе подготовки выяснилась пара интересных деталей. Мы решили поговорить не просто о самодельных авто (это отдельная тема), а о чем-то большем – всегда интересно, когда человек посягает на сами принципы устройства автомобиля. Мы все, как правило, считаем, что изобрести что-то новое в этой области очень сложно – и уж во всяком случае, невозможно сделать это в собственном гараже или комнате «хрущёвки». Мы свыклись с мыслью, что время изобретателей-одиночек осталось где-то в первой половине XX века. Но возможно, мы ошибаемся.

Изобретатель колеса

Начнём с якобы изобретённой технологии езды на спущенном колесе. Современных «кулибиных» очень любит телевидение – сюжеты о них с завидной регулярностью появляются и на региональных, и даже на центральных каналах. Своя минута славы выпала на долю Алексея Мишина из Екатеринбурга – в 2012 году его «изобретение» попало в эфир «Россия 2».

Телевизионщики, если это не специализированные автомобильные каналы, как правило, не слишком разбираются в автомобиле и транспортных технологиях вообще, и это был один из тех случаев, когда они пали жертвой своего неведения. Как, видимо, и сам изобретатель. В сюжете его «ноу-хау» противопоставляют технологии Runflat, но ничего не говорят о прочих экспериментах с различными вариантами усиления шин, ведущихся едва ли не с начала прошлого века – скажем, о мишленовской «бронированной» шине PAX-System. Помимо отсутствия явной новизны «изобретение» екатеринбуржца сложно разбирается и собирается, сложно балансируется и по сравнению с обычным колесом имеет огромный вес.

«Новый вид автомобильного топлива – вода обыкновенная»

Именно так решил назвать следующее видео его автор – и, разумеется, собрал немало просмотров. Надо заметить, что автор этого изобретения — не из России, но обделить его вниманием мы просто не могли. В кадре – таксист Тарас из Луцка, который «придумал», как использовать воду в работе ДВС. Однако через какое-то время после начала просмотра выясняется, что вода используется не как топливо, а как дополнение к нему, уж простите за спойлер. Тарас перешёл на низкооктановый бензин («залейте сюда 95-й – получится реактивное топливо, прогорят поршни») и утверждает, что расход топлива, если смешивать его с водой, значительно сокращается… Впрочем, по бортовому компьютеру это не особо заметно.

Полная ли это чушь? Совсем нет: еще в годы Второй мировой войны на некоторых самолётах и танках США и Германии применялись двигатели, в цилиндры которых в максимально распылённом виде подавалась вода. Мгновенно вскипая и превращаясь в пар, она давала прибавку к силе, действующей на поршень.

Не новинка это и для «кулибиных» – в СССР с этим охотно экспериментировали двигателисты-самодельщики. Грамотно впрыскивать воду – технически сложная задача, и исследования по ней ведутся до сих пор. И отнюдь не только Тарасом из Луцка.

Двигатель без клапанных пружин

Началось всё с видео, снятого самими авторами изобретения. Видео, вероятно, увидели телевизионщики, за чем последовал очередной сюжет, наделавший немало шума в автомобильном сообществе. Шум получился разный – от удивленных возгласов до гомерического хохота. Умельцы из Торбеево (Мордовия) исключили из ГРМ клапанные пружины, возложив функцию возвращения клапана в седло на магнитный кулачок распредвала. На какое-то время сюжет может заставить вас даже всерьёз задуматься, пока один из изобретателей не произносит фразу… Впрочем, смотрите сами.

Можно и 1 000 «лошадей» снять, но, действительно, зачем?. . Если взглянуть на историю эволюции ГРМ, то видно, что классическую клапанную пружину пытались заменить (и в ряде случаев успешно заменили) множеством разных механизмов – тут и вставленные одна в другую несколько пружин, и знаменитый десмодромный привод Ducati, и пневматические толкатели Формулы-1… Как говорится, сложно, но можно.

Эксперименты с магнитами тоже были, но к настоящему времени прекратились – с ростом температуры магнитные свойства ослабевают, да и на высоких оборотах магнитные кулачки не слишком хорошо возвращают клапаны, а кроме того, такой механизм сложно разбирать и собирать, продукты износа магнитятся к рабочей поверхности… и так далее.

Двигатель, собранный в Торбееве, действительно может иметь сниженное трение в ГРМ, но проверку длительными пробегами, высокими оборотами и температурами едва ли пройдёт. А уж идея снимать ЭДС посредством установки катушек над магнитами, чтобы отказаться от классического генератора, выглядит и вовсе утопически – очень вероятно, что кулачки просто перестанут должным образом магнититься и выполнять свою прямую функцию.

Роторный двигатель за зависть Мазде

На этот раз тему прорывных автомобильных технологий взялся освещать телеканал «Россия 1», предварив сюжет хлёстким комментарием: «Дело жизни – под капот Мазды». Из видеоряда следует, что ростовский изобретатель, пенсионер Геннадий Холодный, за 10 лет придумал новый тип роторного двигателя: «Нету перегрузок, нету трения, ничего не изнашивается», — описывает своё творение Холодный.

Компактность, малый вес, более чем тройная экономия топлива, высокая мощность (на собранном образце заявлено 240 л.с) – и, к сожалению, никакой конкретики по конструкции. Этому можно найти объяснение: российский патент уже получен, но шпионы-то не дремлют. По словам автора, к нему с целью приобретения технологии уже обращались из Японии и Китая.

Этот случай выделяется из ряда приведённых выше «изобретений» — в целом, ничего фантастичного или откровенно шарлатанского здесь, в первом приближении, не просматривается, и можно допустить, что изобретение ростовчанина имеет шансы хотя бы частично оказаться дельным. В конце концов, над вариациями роторных двигателей инженеры бьются не одно десятилетие – одних только роторно-лопастных (РЛД) вариантов существует около десятка. РЛД прочили и на печально известный Ё-мобиль, да только вот забывали сказать, что работоспособных образцов изобретателям РЛД во всех его модификациях удалось собрать всего по нескольку штук (иным не удалось и этого): проблем, не учтённых в теории и вылезших на практике, как правило, оказывалось слишком много.

Двигатель Ибадуллаева

Именно под таким названием эта конструкция известна теперь. И в отличие от всех вышеперечисленных, она действительно уникальна и действительно работает. Хотя фон вокруг неё был точно такой же, как и во всех остальных случаях: первые упоминания в сети, сюжет на крупном канале – в этот раз репорт организовал НТВ. Но волны критики не последовало, а последовали обзоры и доклады, как с точки зрения термодинамики, так и с точки зрения работы 4-тактного ДВС, на тему с условным названием «почему именно конструкция Ибадуллаева работоспособна». Гаджи Ибадуллаев из Махачкалы поднял компрессию в цилиндрах 8-клапанного двигателя своей «десятки» до 22 (вместо обычных 9,9) и получил увеличение КПД до 65%. Это то, что рассказывается нам в сюжете. Но… как?!

Дело в том, что помимо возросшей компрессии – для чего изобретатель уменьшил камеру сгорания практически вдвое – контроллер двигателя Ибадуллаева хитро играет с углом опережения зажигания. Вспоминаем теорию ДВС: этот угол нужен, чтобы воспламенять смесь не в ВМТ, а чуть раньше – иначе часть топлива не сгорит от искры, а взорвётся от сжатия, и возникнет детонация. Чтобы её избежать, можно делать зажигание и поздним (поджигать смесь после ВМТ), но отдача обычного двигателя при позднем зажигании хуже, чем при раннем, и поэтому традиционно с ростом оборотов зажигание становится всё более ранним. Но Ибадуллаев посчитал, что если двигатель имеет высокую степень сжатия и работает на высоких оборотах, позднее зажигание позволяет передать на маховик большую мощность, нежели раннее зажигание на двигателях с низкой (обычной) степенью сжатия.

На низких оборотах в двигателе Ибадуллаева, как и в обычном моторе, применяется раннее зажигание, с ростом оборотов становясь всё более ранним, но по мере открытия дроссельной заслонки наступает такой момент, когда угол опережения увеличивать больше нельзя (если почти всё топливо горит на впуске, оно тормозит поршень на пути к ВМТ), и тут зажигание становится поздним! Ибадуллаев в своей работе (некоторое время назад её можно было найти в Сети) углы опережения/запаздывания зажигания на разных оборотах не приводит (и это понятно), но более-менее удачные эксперименты по запросу «двигатель Ибадуллаева» уже реализованы и опубликованы.

Для успеха исследователю этой темы нужна сбалансированная работа следующих элементов: расходомер (датчик расхода воздуха), датчик поворота коленвала и ЭБУ двигателя с модернизированной прошивкой, которая позволяла бы в определённый момент делать зажигание поздним. Сложно рассказать 180-страничный труд в паре абзацев, но суть можно свести к следующему: Ибадуллаев не просто поднял давление в цилиндрах, а научился удерживать его на высоком уровне после прохождения поршнем ВМТ, в то время как в обычном двигателе давление в цилиндре спадает резко, сразу после начала движения поршня вниз. В результате возникновения этой «полки» поршень на рабочем ходе оказывает серьёзное давление на рычаг коленвала ровно в тот момент, когда последний имеет наибольшую длину, и потому обеспечивает наибольший КПД.

Что дальше?

К сожалению, в последние годы скромный мужчина из Махачкалы Гаджи Ибадуллаев исчез и с объективов камер, и с просторов Интернета – даже с его официального веб-адреса пользователя теперь перекидывает на «левый» сайт о туризме. Создаётся впечатление, что детище Ибадуллаева теперь развивают исключительно добровольные последователи-энтузиасты. Не исключено, что технических проблем с этим двигателем немало, однако вот же он, на видео – автомобиль, в двигателе которого реализован новаторский принцип. Ездит, удивляет немного странным звуком работы мотора, обгоняет мощные джипы и здорово экономит топливо… Мы обещаем вернуться к этой теме.

Так было, и так будет всегда: любое общественно важное явление, будь то область искусства или технического прогресса, всегда обрастает кучей шарлатанов, жуликов и сумасшедших, жадных до популярности. Но настоящие гении всё ещё есть. Гении, соединяющие пару простых, давно известных вещей, чтобы получить что-то совершенно новое. Собрать автомобиль будущего в гараже сложно, но кто сказал, что теперь это стало невозможным?

история

Новые статьи

Статьи / Шины и диски

Правда или действие: стоит ли ремонтировать шины при помощи жгута

Ремонт шины при помощи жгута сродни игре «правда или действие». «Правда» говорит о ненадежности и порой даже опасности экспресс-ремонта колес своими руками. Ну а «действие» позволяет рискнут…

416

0

1

29. 09.2022

Статьи /

Владимир Шмаков, Chery: в ценообразовании важна не только разница курсов валют

По итогам прошлого года марка Chery оказалась в лидерах по продажам среди китайских брендов. В этом году в Chery намерены повторить успех, а суббренд Exeed продолжает набирать обороты. Но це…

820

1

0

25.09.2022

Статьи / Практика

Снижаем октан: действительно ли можно ли ездить на 95-м бензине вместо 98-го

В Сети можно найти немало случаев, когда «серьёзный технический эксперт» утверждает, что нет ничего страшного в том, чтобы в целях экономии ездить на бензине, октановое число которого чуть н…

4375

0

1

23. 09.2022

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв

Haval Dargo против Mitsubishi Outlander: собака лает, чужестранец идет

В дилерском центре Haval на юге Москвы жизнь кипит: покупатели разглядывают машины, общаются с менеджерами и подписывают какие-то бумаги. Пока я ждал выдачи тестового Dargo, такой же кроссов…

11714

7

107

13.09.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв

Мотор от Mercedes, эмблема от Renault, сборка от Dacia: тест-драйв европейского Logan 1,0

Казалось бы, что нового можно рассказать про Renault Logan второго поколения, известный каждому российскому таксисту, что называется, вдоль и поперёк? Однако конкретно в этом автомобиле есть.. .

10519

10

41

13.08.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв

Geely Coolray против Haval Jolion: бесплатный сыр? Если бы!

Хотите купить сегодня  машину с полноценной гарантией, в кредит по адекватной ставке, без диких дилерских накруток? Сейчас это та еще задачка, ведь полноценную цепочку «представительство – з…

7382

25

30

10.08.2022

Кто построил первый автомобиль? От пара к двигателю внутреннего сгорания

Automobile — Автомобиль

Auto Mobilis на латыни означает — подвижный, легко двигающийся. Automobile — транспортная безрельсовая машина главным образом на колесном ходу, приводимая в движение собственным двигателем (внутреннего сгорания,электрическим или паровым). Первый автомобиль с паровым двигателем построен Кюньо (Франция) в 1769-70, с двигателем внутреннего сгорания Даймлером и Бенцем (Германия) в 1885-86.
Самый оригинальный из всех автомобильных инженеров, Фредерик Уильям Ланчестер (Frederick William Lanchester) (1868–1946) отличался весьма своеобразным подходом к вопросам конструирования.

Первый «Lanchester» был изготовлен в 1895–1896 годах и не был похож ни на один автомобиль того времени. По свидетельству летописца автомобилестроения Энтони Берда, «это был первый легковой автомобиль в мире, созданный на научной основе как единое целое».

Силовой агрегат представлял собой двигатель с двумя противоположно расположенными цилиндрами и двумя вращающимися в разных направлениях коленчатыми валами, каждый из которых — с тремя шатунами. Оба вала были соединены шестернями со спиральными зубьями, поэтому отсутствовала вибрация, что обеспечивало двигателю недосягаемую по тем временам уравновешенность. Мотор включал в себя также оригинальный клапанный механизм и полностью автоматическую систему смазки. Этот удивительный двигатель работал в паре с планерной коробкой передач, что в те годы казалось высшим достижением технической мысли.

Паровик Фербиста

Фердинанд Фербист в 1678г. изготовил паровую «самобеглую тележку» для сына китайского императора.

Почти 350 лет назад при дворе китайского императора служил бельгийский учёный монах Фердинанд Фербист. Итак, в 1678 г., его посетила идея, прикрепить на павозку котёл, из которого выходил пар направленный на колесо с лопастями. Котел соответственно нагревался толкал лопасти, и телега начинала движение.

Одна задача была решена, телега ехала, но теперь ее нужно было научить поворачивать, что в последствие было решено с прикреплением 5-го колеса. Длина данного изобретения была всего 60 см и служила лишь игрушкой для сына императора. Тем не менее это считается первым использованием паровой машины для вращения колёс так называемого автомобиля.

Кстати, в паровом автомобиле Ньютона был применен иной способ движения, чем у Фербиста. Также, как и у паровика Фербиста, так и паровика Ньютона задний ход отсутствовал.

Кто и когда создал первый автомобиль?

На самом деле, как и в ситуации с большинством изобретений человечества, сложно ответить, кто именно является создателем первого автомобиля. Было много разработок, многие ученые умы изобретали что-то похожее на авто. Разработки велись параллельно. Кто-то был более предприимчивым и заявил о себе, как о изобретателе авто, а кто-то смирился с самозахватом славы.

Да и что именно называть автомобилем? Использовать современное определение? Учитывать ли самоходные аппараты на паровом двигателе, или же нужно обязательным признаком считать наличие двигателя внутреннего сгорания в устройстве?

Наверное, на эти вопросы каждый должен ответить сам. Тем не менее, стоит углубиться в истории и проследить, каким образом общество пришло к использованию автомобилей, хотя бы самых первых, массово поставленных на поток.

Паровые кареты

Один из первых пассажирских безлошадных экипажей, который уже с полным правом можно назвать автомобилем, сконструировал в 1786 г. англичанин Уильям Саймингтон из Эдинбурга.

Экипаж был трёхколёсным. Впереди сидел водитель. За ним располагался кузов роскошной кареты, а паровая машина находилась в задней части повозки. Четыре или шесть пассажиров, чувствовали себя во время поездки вполне удобно благодаря тому, что кузов кареты подвешивался на кожаных ремнях, смягчающих тряску и удары колёс неровности дороги. Но автомобиль Саймингтона не долго перевозил пассажиров. Он оказался слишком тяжёлым и неповоротливым и не мог ездить на дальние расстояния.

История создания авто

На вопрос, кто создал первый автомобиль, ответ достаточно сложный, так как было множество разработок, ученые изобретали что-то похожее на авто. При этом некоторые пытались заявить о себе, а некоторые относились к славе чрезвычайно терпимо и просто изобретали.

Первые транспортные средства подразделялись на следующие:

• Работающие на паровом двигателе.
• Работающие на двигателе внутреннего сгорания.
• Электрические.

О каждой разновидности поговорим подробнее чуть позже. Сейчас же немного углубимся в историю создания авто и проследим, как общество пришло к использованию таких транспортных средств.

Когда-то давно Леонтий Шамшуренков создал первый самоходный аппарат, который и считается прообразом современного авто. Это устройство способно развивать скорость около 15 км/ч и было оснащено прибором, измеряющим километраж.

Самокатная повозка Ивана Кулибина

Не обошлось здесь без известного Ивана Кулибина. Он придумал трехколесную самокатку, которая ездила по городу со скоростью 16 км/ч. Здесь были даже некоторые детали, которые применяются в современном транспорте по сей день, например, тормоз или коробка передач.

Некоторые думают, что самый первый мировой авто разработал именно инженер Карл Бенц. Но стоит признать, что он действительно внес огромный вклад в продвижение этих транспортных средств.

Роллс-Ройс — «Серебряный призрак»

В 1904 г. английский инженер Г. Ройс и гонщик Ч. Роллс создали свою автомобильную фирму. Они решили строить только дорогие комфортабельные и скоростные машины. Так в 1906 г. родился знаменитый «Серебряный призрак». Максимальная скорость этого монстра составляла 105 км/ч. Эта машина выгодно отличалась от других автомобилей. Она была мягкая, комфортабельная и, самое главное, работала бесшумно! Современники сравнивали работу мотора этой машины со стрекотом швейной машинки. На испытаниях этот автомобиль прошел целых 24 тыс. км и ни разу не сломался! Это была невероятная надежность! Конечно же, этот автомобиль был победителем всех гонок, в которых он принимал участие.

Знаменитый «Серебряный призрак»

С 1911 г. на радиаторе «Серебряных призраков» устанавливали фигурку летящей леди. В течение многих лет все фигурки изготавливали и полировали вручную.

Кто же он — изобретатель машины?

Леонтием Шамшуренковым была сконструирована модель, напоминавшая автомашину. Обычный крестьянин, живший в Нижнем Новгороде. В начале ноября 1752 г. его изобретение вызвало интерес в российской столице, на тот момент это был Петербург. Конструкция представляла собой коляску с четырьмя колесами, имеющую разгон до 15 км/ч, и вмещающая двоих людей.

Аньоша Йедлика

Другой изобретатель, Иван Кулибин, показал в 1791 году, экипаж, имеющий три колеса, способный к самостоятельному передвижению. Был поставлен новый скоростной рекорд – 16,2 км/ч.

За границей, европейцы карпели над созданием двигателя, работающего на бензине. Карл Бенц является главным европейским изобретателем, создавшим такой двигатель, работающий в четырехтактном режиме.

Шенбейн Кристиан Фридрих

Немецким изобретателем Шенбейном Кристианом Фридрихом, в 1830-х гг. был представлен двигатель, работающий на водороде.

Аньоша Йедлика принято считать первопроходцем в изобретении машины с электромагнитным мотором.

От пара к внутреннему сгоранию

Двигатель Ленуара Как было сказано выше, Кюньо положил начало эпохи парового транспорта, которая продолжалась весь XIX век. Такие машины были тяжелы, неповоротливы, медлительны, но продолжали развиваться и получать всё большее распространение. Для таких повозок даже начали писать отдельные правила движения:

• впереди каждого «автомобиля» обязательно шел человек с красным флагом, который должен был предупреждать прочих участников движения о приближающемся паровике;
• шоферы, они же машинисты, не должны были выпускать пар из машины вблизи лошадей, чтобы свистом не пугать их и не вызывать «ДТП»;
• скорость паровика ограничивалась в 3 км/ч в городе и 6 км/ч – за городом.

К 1850 году агрегаты, получившие названием локомобилей, нашли себе применение в сельском хозяйстве, а затем и в армии для транспортировки тяжелых грузов. В редких случаях такие автомобили создавались для повседневных нужд, а также в качестве диковинной игрушки с малой практической пользой.

Паровые машины показали себя слишком неуклюжими и затратными, поэтому инженеры и ученые продолжали эксперименты, пока не разработали двигатель внутреннего сгорания.

Машина, работающая на пару

В 1672 г. публике впервые был представлен автомобиль, работающий на пару. Его построили в целях забавы для императора Китая. Изобрел конструкцию Фердинанд Вербист, состоявший в монашестве иезуитов в Китае.

В Европе паровую конструкцию создал Николь-Жозеф в 1770 г. Скорее это был тягач, способный перевозить тяжелые предметы артиллерии.

Иван Кулибин

В нашей стране Иван Кулибин в 1971 г. создал машину, работающую на пару. Она имела в своем составе коробку передач, несколько подшипников, маховой вал, тормоза. Было три колеса. Широкое распространение транспорт не получил.

В Соединенных Штатах запатентовал автомобиль Оливер Эванс. Случилось это в 1789 г. Его изобретение могло передвигаться не только по суше, но и по воде.

«Гонка вооружений»

Готтлиб Даймлер

Авторство ДВС приписывается Готтлибу Даймлеру в 1865 году, а также Карлу Бенцу в 1886 году. Однако предприимчивые немцы всего лишь своевременно запатентовали агрегат и дали ему шумную рекламу, тогда как первый опытный образец сконструировал еще в 1860 году малоизвестный французский изобретатель Этьен Ленуар.

Двигатель чрезмерно перегревался и нуждался в грамотной системе охлаждения, зато был бесшумный и достаточно мощный, чтобы немецкий инженер Отто в 1862 году установил его на свою машину. Затем будет скандал между Ленуаром, чья заслуга была позабыта, и Отто, который и сам вскоре был отодвинут назад дерзкими коллегами Даймлером и Бенцом.

Блестяще образованные Даймлер и Вильгельм Майбах работали в компании Отто, первый директором завода, второй – чертежником. Молодым людям не нравился двигатель Отто, который тот переработал с экземпляра Этьена Ленуара. У него были слабые характеристики и нестабильная работа, а потому массово устанавливать его на выпускаемые автомобили было неразумно.

Так как Отто не терпел критики и не собирался менять конструкцию, Даймлер с Майбахом начали самостоятельные изыскания. Такая дерзость не осталась безнаказанной — молодых людей уволили из компании, после чего те открыли собственную мастерскую.

Три года работы, и у изобретателей родился первый бензиновый двигатель со свечой зажигания, чуть позже – с карбюратором, а также с целой половиной лошадиной силы мощностью.

Для испытания агрегата в условиях реальной жизни был собран мотоцикл, на котором на глазах у изумленной публики прокатился сам Даймлер. Небольшое 3-километровое путешествие со скоростью 12 км/ч завершилось удачно, поэтому друзья запатентовали свое изобретение и вступили в соперничество со своим соотечественником – Карлом Бенцем.

Конкурент владел мастерскими по ремонту и производству ДВС, которые попутно он ставил на 3-колесные экипажи. Однако моторы не удовлетворяли Бенца характеристиками, и он решил создать свой. К 1885 году он испытал 1-цилиндровый 4-тактный двигатель, выдавший 2/3 лошадиных сил. Технически все трое именитых немцев одновременно пытались запатентовать свои разработки, только в разных бюро, а потому каждый из них искренне верил, что именно он совершил революционное открытие.

Электрические автомобили

La Jamais Contente, 1899 г.

В 1828 году венгр Йедлик Аньош, который изобрёл ранний тип электрического мотора, создал миниатюрную модель автомобиля, приводимого в движение при помощи его нового двигателя. В 1834 году изобретатель первого электрического мотора постоянного тока, кузнец штата Вермонт Томас Дэвенпорт, установил свой мотор в маленькую модель машины, которой он оперировал на кольцевом электрифицированном треке.

В 1835 году голландский профессор города Гронинген Сибрандус Стрэтин и его помощник Кристофер Беккер создали небольшую электрическую машину, приводимую в движение не перезаряжаемыми первичными гальваническими элементами ( англ. ). В 1838 году шотландец Роберт Дэвидсон разработал электрический локомотив, который достигал скорости 6 км/ч (4 мили/ч). В Англии в 1840 году был предоставлен патент за использование рельсовых путей в качестве проводника электрического тока и подобные американские патенты были выданы в 1847 году Лиллей и Colten.

Приблизительно в период между 1832 и 1839 годом (точный год неизвестен) гражданин Шотландии англ. Robert Anderson (inventor) изобрёл первую грубую электрическую карету, приводимую в движение неперезаряжаемыми первичными гальваническими элементами ( англ. ).

Первый серийный автомобиль и спидометр

Oldsmobile Curved Dash Runabout

Бытует мнение, что Ford Model T стал первым массовым автомобилем в мире. Но по факту это не совсем так: Model T был первым автомобилем, который производили на полноценном конвейере.

Неудивительно, что общий тираж за 1908–1927 годы превысил 16,5 миллиона, что просто невероятно по тем временам. Но все же первым автомобилем, произведенным в весьма существенном количестве, стал гораздо менее известный Oldsmobile Curved Dash, который выпускали с 1901 по 1907 годы и сделали в итоге около 19 000 экземпляров.

Была организована специфическая сборочная линия: детали и узлы перемещались на специальных тележках от одного рабочего пункта к другому. Также Oldsmobile Curved Dash стал первым автомобилем, оснащенным такой привычной для всех нас нынче вещью, как спидометр!

«Форд Т» 1908г.

• Длина: 3.42 м
• Вес: 600 кг
• Количество мест: 4
• Мощность двигателя: 29 л. с.
• Скорость: 70 км/ч

Генри Форд у своей знаменитой модели «Т»
1897 г. в США появилась одна из первых автомобильных компаний. Её основал Рэнсом Олдс. В том же, 1897 г. из ворот мастерской Олдса выехал первый автомобиль с бензиновым двигателем. Олдс оказался не только талантливым конструктором, но и отменным управляющим. Он умело организовал непрерывную сборку автомобилей на своём заводе, что позволило ему резко увеличить количество выпускаемых экипажей. Впоследствии другой знаменитый американский автомобилестроитель — Генри Форд перенял у Олдса этот способ сборки машин, получивший название конвейера.

«Форд Т»

Генри Форд — легендарная личность, машины с его именем ездят и сегодня. Их собирают на заводах во многих странах мира. А первый автомобиль Форда «Модель T», появившийся в 1908 г., выпускался очень долго и стал «автомобилем XX века». Американцы ласково называли его «жестянкой Лизи» за простоту и надёжность. За многие годы было произведено 15 млн автомобилей «Форд Т»! Выпустить такое количество машин Форду удалось благодаря применению сборочного конвейера. Конвейер не только помогал собирать большое число автомобилей, но и позволял снизить их цену. В начале XX в. первые автомобили были очень дорогие, а машины, выпущенные Фордом, могли купить даже небогатые люди. В 1909 г. Генри Форд решил выпускать на своих заводах только автомобили одной Модели — «Т». Он отказался от производства дорогих экипажей на заказ и объявил, что все машины, собранные на его предприятии, будут одинаковыми и как можно более дешёвыми.

«Форд Т» ездит по городу.

В 1909 г. цена автомобиля Г. Форда составляла 950 долларов и было продано почти 20 тыс. экземпляров. Через два года «Форд-Т» стоил уже 780 долларов, а продано было больше 34 тыс. машин. В 1913 г. Генри Форд запустил непрерывную конвейерную сборку, и к концу года его компания производила уже половину всех автомобилей в США. Генри Форд считал, что каждый рабочий на его предприятии должен иметь возможность купить то, что производит. А чтобы автомобиль стал дешевле, нужно выпускать их больше и быстрее. Поэтому все рабочие на заводе Форда были строго распределены по определённым местам и выполняли лишь определённую операцию. И каждые 10 секунд с фордовского конвейера сходила новенькая машина.

К 1917 г. цена модели «Т» снизилась ещё вдвое и составила всего 350 долларов. В 1923 г. автомобили «Форд Т» заполонили уже не только Америку. В течение первого года (после запуска конвейера) их выпустили 1О тыс. штук. Со временем модель «Т» начали производить в Великобритании и Германии.

Даймлер и Бенц, как основатели автомобилестроения.

Время шло, а автомобили все не менялись. Можно сказать, что эволюционный процесс в этой отрасли зашел в тупик. Как вот был изобретен двигатель внутреннего сгорания и перед миром в 1885 году предстал самый первый автомобиль – трехколесник Карла Бенца. Автомобиль был достаточно незатейлив, представлял собой некое подобие изобретения Кулибина, только приводился в движение не мускульной силой, а бензиновым двигателем. Почти в то же время Готлиб Даймлер изобрел велосипед с мотором, а год спустя и «повозку» на моторной тяге.

первый автомобиль Карла Бенза

первый автомобиль Карла Бенза

первый автомобиль Карла Бенза Превью.

Первый автомобиль в мире был изобретен Карлом Бенцем в 1886 году. Он получил общественное признание и был запущен в промышленное производство. Представлял собой трехколесное средство передвижения, с двигателем на 1.7 литра, который располагался горизонтально. С задней стороны сильно выступал большой маховик. Управлялось сие средство передвижения при помощи Т-образного руля.

На этом моменте история первого автомобиля выходит на новый уровень, поскольку Бенц был первым, кто предложил покупателям готовый и годный для пользования прообраз современного автомобиля, а Даймлер раньше всех запустил в производство функциональный автомобильный двигатель.

Особенностью данного автомобиля было то, что в нем использовался двигатель с водяным охлаждением. При том двигатель и маховик располагались горизонтально. Коленвал был открытым. Посредством простого дифференциала, с помощью ремня и цепей, двигатель приводил в движение задние колеса. Главным достижением кондукторской мысли можно было считать использование впускного клапана с механическим приводом и электрического зажигания. Изначально, рабочий объем двигателя составлял всего 985 куб. см., этого недостаточно даже для разгона машины. Поэтому, первые машины, выпущенные в продажу, были оборудованы более мощными моторами с рабочим объемом 1.7 литра и двухступенчатой коробкой передач.

С годами, мощность двигателя выросла в 4 раза и составляла 2,5 л.с… Таким образом, машина Бенза развивала максимальную скорость 19 км/час, что весьма не плохо для первого автомобиля в мире. Однако Карла Бенза это не устраивало, и он всё продолжал свои поиски. И скоро его детище успешно выступило в известных тогда гонках London-to-Brighton Run, обладая средней скоростью 13 км/час. Массовый выпуск автомобиля начался лишь в 1890 году.

Через три года «Benz» выпустил первые четырехколесные автомобили. Основанные на трехколесной конструкции, в то время они казались слишком старомодными. Но, невзирая их медлительность и примитивность, они отличались простотой, доступностью, в плане технического обслуживания и ремонта, и долговечностью. Позднее появилась двухцилиндровая модификация, но, по настоянию Бенца, первоначальные технические решения в основном оставались неизменными.

На картинках — модель «Viktoria» 1893 года. Усовершенствования четырехколесного «Benz» (1892 г.) продолжалась до 1901 года. Несмотря на нетребовательность конструкции, таких машин выпустили более 2300 штук.

В 1909 году фирма столкнулась с затруднениями. Против воли Бенца, пришлось собрать группу французских инженеров, спроектировавших более совершенную модель автомобиля. Ее попытались внедрить в производство в 1903 году, но все кончилось неудачей, что заставило Карла Бенца забыть о своих амбициях: он предложил современный четырехцилиндровый рядный двигатель, который отвечал требованиям нового шасси. После запуска этой новой «гибридной» модели в производство дела фирмы медленно пошли в гору.

Первая модель Готлиба Даймлера 1886 года — попытка использования конного экипажа в качестве силового агрегата. Основные механические детали еще очень примитивны, но одноцилиндровый двигатель — прообраз современных автомобильных двигателей.

Даймлер проявил себя как более сдержанный и терпеливый конструктор. В отличие от Бенца, он не рвался вперед. Сделав ставку на стационарные двигатели, он вместе со своим соратником Вильгельмом Майбахом в 1889 году создал свой первый функциональный автомобиль «Daimler» и запустил его в производство в 1895 году. Так же, одновременно с автомобилями, компания лицензировала собственные двигатели, для закладывания фундаменты под выпуск новейший, невиданных ранее моделей, такие как французские «Panhard» и «Peugeot».

В 1889 появился первый в истории автомобиль способный развить скорость более 80 км/час. Его начинкой послужил четырехцилиндровый двигатель мощностью 24 л.с. и прочие технические новинки. Сей автомобиль был очень тяжелый, громоздкий, неуправляемый, а самое главное – небезопасный. В связи с чем дальнейшая политика фирмы была направлена на то, чтобы сделать автомобиль более легким по весу и более управляемым. Вскоре нашлось много людей, желающий иметь такой автомобиль.

В итоге родилась широко известная ныне модель, названная в честь его дочери, Мерседес. Она вышла в свет в самом конце 1900 года и стала, по мнению историков, прототипом современного автомобиля.

Mercedes

На картинках — первый «Mercedes» (декабрь 1890 г.) — прообраз современного автомобиля с простейшим кузовом, предназначавшимся для участия в автомобильных гонках. Вместо него мог быть установлен четырехместный «прогулочный» кузов. На снимке хорошо виден рычаг переключения передач.

Модель «Mercedes» 35 л.с. соединяла в себе: переключение передач, сотовый радиатор и зажигание от магнита низкого напряжения — от прежних моделей Даймлера — и технические новшества — низко расположенную легкую штампованную раму и механический привод впускных клапанов (хотя от этой новинки впоследствии пришлось отказаться). В купе, эти технические решения дали жизнь автомобилю, который отличался от своих предшественников более надежной эксплуатацией и был необыкновенно послушен для водителя. Тормозные системы стали гораздо надежнее, а о качестве самой машины говорили во всем мире.

На тот момент произошло самое интересное, все модели «Daimler» переименовали в «Mersedes».

Mercedes-Simplex 1904

На картинках – одна из моделей – «Mercedes-Simplex» 1904 года, обладающая отличным четырехцилиндровым двигателем на 5.3 литра с боковыми клапанами. Даже сегодня модель не выглядит старомодной.

Паровой экипаж Ньютона

• Длина: около 4 м
• Вес: около 600 кг
• Количество мест: 2

Подтверждений о существовании этого парового экипажа пока не найдено, сохранились только схемы чертежи в рукописях великого ученого. Паровой экипаж Ньютона/Демонстрация движения.
Исаак Ньютон, великий английский ученый (1643 — 1727).

Английский физик и математик Исаак Ньютон хорошо известен во всем мире. Закон всемирного тяготения — это его открытие. Однако не все слышали, что в 1680 г. в Ньютон описал экипаж, который мог передвигаться благодаря силе пара.

На 4-ёх колёсную тележку устанавливался паровой котёл с подвижным соплом, которое смотрело против движения. Это все можно было назвать современной ракетой (вообразите, в XVII веке!), только поставленной на тележку. Данный котел нагревался до определенной температуры, после чего из сопла начинал выступать пар, и эта сила должна была толкать паромобиль вперёд. Напор пара должен был быть очень сильным, чтобы толкать тележку, допустим, с грузом или пассажирами.

Не известно, была ли построена реактивная тележка Ньютона, сохранились только чертежи в трудах великого учёного.

Но, по заверениям самих англичан — паровая тележка Ньютона существовала и была вполне реальной.

Первый автомобиль, работающий на бензине

Самый первый мировой аппарат, работающий на бензиновом двигателе, был создан в 1883 году. Его создателем стал Готлиб Даймлер. Через несколько лет инженер Карл Бенц разработал самый первый автомобиль на трех колесах, оснащенный бензиновым двигателем, он и стал прототипом современных транспортных средств.

Только Карл Бенц выполнил все четыре условия, поэтому стал полноправным обладателем звания конструктора первого в мире автомобиля. Эти условия были следующими:

• Доработанная конструкция транспорта.
• Оформление необходимого патента.
• Создание образца и представление его публично.
• Организация производства.

Гоночный цыпленок Уорхола

Энди Уорхол добавил легендарной «Серебряной стреле» немного цвета и иронии. Правда, в поп-арт-версии гоночный автомобиль слегка напоминает цыпленка-гриль. В свое время Уорхол прославился за счет картин, отражающих эпоху потребления — баночный суп, бутылки кока-колы… Он всегда изображал товары американского производства. Для немецких машин художник сделал исключение.

Первый автомобиль с боковыми подушками безопасности.

Volvo 850

Volvo 850 — первый в мире серийный автомобиль с боковыми подушками безопасности.Volvo 850 — первый в мире серийный автомобиль с боковыми подушками безопасности.

Пионером в области применения боковых подушек безопасности выступила компания Volvo. В 1995-м шведы начали оснащать этим ноу-хау седаны и универсалы Volvo 850. Да-да! Уже тогда компания из Гетеборга ставила безопасность во главу угла, попутно делая ее частью своего имиджа. Неудивительно, что шведам принадлежит еще одно новаторство в области пассивной безопасности: в 2012 году Volvo V40 стал первым серийным автомобилем с подушкой безопасности для пешехода.

Подушка безопасности для пешеходов

«Пешеходная» подушка безопасности раскрывается при наезде на человека на скоростях от 20 до 50 км/ч. Эйрбэг раскрывается после того, как факт удара фиксирует один из семи датчиков.«Пешеходная» подушка безопасности раскрывается при наезде на человека на скоростях от 20 до 50 км/ч. Эйрбэг раскрывается после того, как факт удара фиксирует один из семи датчиков.

Volkswagen Typ 82 (1939)

Если вы один из тех, кто первым автомобилем производства Volkswagen считает Volkswagen Beetle, то я вас расстрою, потому что до этого Volkswagen производил автомобили для вооружённых сил фашистской Германии и первым таким автомобилем был автомобиль повышенной проходимости Volkswagen Typ 82. Автомобиль оснащался оппозитным 4-цилиндровым 1,0-литровым двигателем мощностью 23,5 лошадиных сил.

Kia Sportage первого поколения

Можете проверить сами, но коленная подушка безопасности дебютировала именно на Kia Sportage первого поколения еще в конце 1990-х.Можете проверить сами, но коленная подушка безопасности дебютировала именно на Kia Sportage первого поколения еще в конце 1990-х.

Если бы до подготовки этого материала меня попросили назвать автомобиль, удостоенный этого звания, я бы назвал Mercedes-Benz S-Class в 221 кузове или что-то из современной линейки Тойоты. Однако правильный ответ заставил удивиться по-настоящему. Причем даже дважды. Первым в мире серийным автомобилем с коленной подушкой является… Kia Sportage. Причем речь идет о кроссовере самого первого поколения, выпускаемого с 1993 года. Так что на сегодняшний день это единственный в мире автомобиль, оснащенный тремя подушками безопасности.

Первый автомобиль с кондиционером

Заканчиваем сегодняшнюю подборку, вспоминая первый серийный легковой автомобиль с кондиционером. Им оказался Packard 12 Sedan, дебютировавший на мотор-шоу в Чикаго в 1939-м. Впрочем, на тот момент кондиционер в автомобиле оказался скорее дорогой игрушкой (около 300 долларов — тогда как за 1000 долларов можно было купить автомобиль), поскольку не отличался эффективностью и требовал особого внимания.

Для охлаждения салона требовалось остановить Packard, открыть капот и вручную установить ремень на шкив системы кондиционирования. Кроме того, компоненты системы кондиционирования отнимали у автомобиля около трети багажника. Более-менее массовыми автомобильные кондиционеры стали лишь в 1950-е годы, а настоящий бум пришелся на 1970-е и 1980-е годы.

Источники

• https://www.rockautoclub.com/cars-history
• https://polnyi-privod.ru/obzor/pervyj-avtomobil-v-mire.html
• https://autolirika.ru/interesnoe/pervyj-v-mire-avtomobil.html
• https://auto.vercity.ru/magazine/13244_istoriya_sozdaniya_pervogo_avtomobilya/
• https://fastmb.ru/autonews/autonews_mir/3500-kto-i-kogda-izobrel-avtomobil-pervye-modeli-i-ih-osobennosti.html
• https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8F
• https://www.drom.ru/info/misc/71103.html
• https://autohis.ru/benz.php
• https://zen.yandex.ru/media/id/5e345fd853de5721ccf77150/samye-pervye-avtomobili-5e34634efeb8b677a6d4dbd2
• https://www.zr.ru/content/articles/904464-samye-pervye-vspominaem-novat/

[collapse]

Строго по формуле

Автомобилестроители строго подчиняются правилам. Так, модель Mercedes-Benz W 125 была создана точно по формуле «750 килограмм». Согласно условиям гонок Гран-при, действовавшим с 1934 года, именно столько — и ни граммом больше — могли весить автомобили участников без учета смазочных и горючих материалов. Но в вариациях Уорхола у спорткаров свои правила. Главное — они очень яркие!

Какой ракетный двигатель самый лучший? / Хабр

Ракетные двигатели — одна из вершин технического прогресса. Работающие на пределе материалы, сотни атмосфер, тысячи градусов и сотни тонн тяги — это не может не восхищать. Но разных двигателей много, какие же из них самые лучшие? Чьи инженеры поднимутся на пьедестал почета? Пришло, наконец, время со всей прямотой ответить на этот вопрос.

К сожалению, по внешнему виду двигателя нельзя сказать, насколько он замечательный. Приходится закапываться в скучные цифры характеристик каждого двигателя. Но их много, какую выбрать?

Мощнее

Ну, наверное, чем мощнее двигатель, тем он лучше? Больше ракета, больше грузоподъемность, быстрее начинает двигаться освоение космоса, разве не так? Но если мы посмотрим на лидера в этой области, нас ждет некоторое разочарование. Самая большая тяга из всех двигателей, 1400 тонн, у бокового ускорителя Спейс Шаттла.

Несмотря на всю мощь, твердотопливные ускорители сложно назвать символом технического прогресса, потому что конструктивно они являются всего лишь стальным (или композитным, но это неважно) цилиндром с топливом. Во-вторых, эти ускорители вымерли вместе с шаттлами в 2011 году, что подрывает впечатление их успешности. Да, те, кто следят за новостями о новой американской сверхтяжелой ракете SLS скажут мне, что для нее разрабатываются новые твердотопливные ускорители, тяга которых составит уже 1600 тонн, но, во-первых, полетит эта ракета еще не скоро, не раньше конца 2018 года. А во-вторых, концепция «возьмем больше сегментов с топливом, чтобы тяга была еще больше» является экстенсивным путем развития, при желании, можно поставить еще больше сегментов и получить еще большую тягу, предел тут пока не достигнут, и незаметно, чтобы этот путь вел к техническому совершенству.

Второе место по тяге держит отечественный жидкостной двигатель РД-171М — 793 тонны.

Четыре камеры сгорания — это один двигатель. И человек для масштаба

Казалось бы — вот он, наш герой. Но, если это лучший двигатель, где его успех? Ладно, ракета «Энергия» погибла под обломками развалившегося Советского Союза, а «Зенит» прикончила политика отношений России и Украины. Но почему США покупают у нас не этот замечательный двигатель, а вдвое меньший РД-180? Почему РД-180, начинавшийся как «половинка» РД-170, сейчас выдает больше, чем половину тяги РД-170 — целых 416 тонн? Странно. Непонятно.

Третье и четвертое места по тяге занимают двигатели с ракет, которые больше не летают. Твердотопливному UA1207 (714 тонн), стоявшему на Титане IV, и звезде лунной программы двигателю F-1 (679 тонн) почему-то не помогли дожить до сегодняшнего дня выдающиеся показатели по мощности. Может быть, какой-нибудь другой параметр важнее?

Эффективнее

Какой показатель определяет эффективность двигателя? Если ракетный двигатель сжигает топливо, чтобы разгонять ракету, то, чем эффективнее он это делает, тем меньше топлива нам нужно потратить для того, чтобы долететь до орбиты/Луны/Марса/Альфы Центавра. В баллистике для оценки такой эффективности есть специальный параметр — удельный импульс.

Удельный импульс показывает, сколько секунд двигатель может развивать тягу в 1 Ньютон на одном килограмме топлива

Рекордсмены по тяге оказываются, в лучшем случае, в середине списка, если отсортировать его по удельному импульсу, а F-1 с твердотопливными ускорителями оказываются глубоко в хвосте. Казалось бы, вот она, важнейшая характеристика. Но посмотрим на лидеров списка. С показателем 9620 секунд на первом месте располагается малоизвестный электрореактивный двигатель HiPEP

Это не пожар в микроволновке, а настоящий ракетный двигатель. Правда, микроволновка ему все-таки приходится очень отдаленным родственником…

Двигатель HiPEP разрабатывался для закрытого проекта зонда для исследования лун Юпитера, и работы по нему были остановлены в 2005 году. На испытаниях прототип двигателя, как говорит официальный отчет NASA, развил удельный импульс 9620 секунд, потребляя 40 кВт энергии.

Второе и третье места занимают еще не летавшие электрореактивные двигатели VASIMR (5000 секунд) и NEXT (4100 секунд), показавшие свои характеристики на испытательных стендах. А летавшие в космос двигатели (например, серия отечественных двигателей СПД от ОКБ «Факел») имеют показатели до 3000 секунд.

Двигатели серии СПД. Кто сказал «классные колонки с подсветкой»?

Почему же эти двигатели еще не вытеснили все остальные? Ответ прост, если мы посмотрим на другие их параметры. Тяга электрореактивных двигателей измеряется, увы, в граммах, а в атмосфере они вообще не могут работать. Поэтому собрать на таких двигателях сверхэффективную ракету-носитель не получится. А в космосе они требуют киловатты энергии, что не всякие спутники могут себе позволить. Поэтому электрореактивные двигатели используются, в основном, только на межпланетных станциях и геостационарных коммуникационных спутниках.

Ну, хорошо, скажет читатель, отбросим электрореактивные двигатели. Кто будет рекордсменом по удельному импульсу среди химических двигателей?

С показателем 462 секунды в лидерах среди химических двигателей окажутся отечественный КВД1 и американский RL-10. И если КВД1 летал всего шесть раз в составе индийской ракеты GSLV, то RL-10 — успешный и уважаемый двигатель для верхних ступеней и разгонных блоков, прекрасно работающий уже много лет. В теории, можно собрать ракету-носитель целиком из таких двигателей, но тяга одного двигателя в 11 тонн означает, что на первую и вторую ступень их придется ставить десятками, и желающих так делать нет.

Можно ли совместить большую тягу и высокий удельный импульс? Химические двигатели уперлись в законы нашего мира (ну не горит водород с кислородом с удельным импульсом больше ~460, физика запрещает). Были проекты атомных двигателей (раз, два), но дальше проектов это пока не ушло. Но, в целом, если человечество сможет скрестить высокую тягу с высоким удельным импульсом, это сделает космос доступней. Есть ли еще показатели, по которым можно оценить двигатель?

Напряженней

Ракетный двигатель выбрасывает массу (продукты сгорания или рабочее тело), создавая тягу. Чем больше давление давление в камере сгорания, тем больше тяга и, главным образом в атмосфере, удельный импульс. Двигатель с более высоким давлением в камере сгорания будет эффективнее двигателя с низким давлением на том же топливе. И если мы отсортируем список двигателей по давлению в камере сгорания, то пьедестал будет оккупирован Россией/СССР — в нашей конструкторской школе всячески старались делать эффективные двигатели с высокими параметрами. Первые три места занимает семейство кислородно-керосиновых двигателей на базе РД-170: РД-191 (259 атм), РД-180 (258 атм), РД-171М (246 атм).

Камера сгорания РД-180 в музее. Обратите внимание на количество шпилек, удерживающих крышку камеры сгорания, и расстояние между ними. Хорошо видно, как тяжело удержать стремящиеся сорвать крышку 258 атмосфер давления

Четвертое место у советского РД-0120 (216 атм), который держит первенство среди водородно-кислородных двигателей и летал два раза на РН «Энергия». Пятое место тоже у нашего двигателя — РД-264 на топливной паре несимметричный диметилгидразин/азотный тетраоксид на РН «Днепр» работает с давлением в 207 атм. И только на шестом месте будет американский двигатель Спейс Шаттла RS-25 с двумястами тремя атмосферами.

Надежней

Каким бы ни был многообещающим по характеристикам двигатель, если он взрывается через раз, пользы от него немного. Сравнительно недавно, например, компания Orbital была вынуждена отказаться от использования хранившихся десятилетиями двигателей НК-33 с очень высокими характеристиками, потому что авария на испытательном стенде и феерический по красоте ночной взрыв двигателя на РН Antares поставили под сомнение целесообразность использования этих двигателей дальше. Теперь Antares будут пересаживать на российский же РД-181.

Большая фотография по ссылке

Верно и обратное — двигатель, который не отличается выдающимися значениями тяги или удельного импульса, но надежен, будет популярен. Чем длиннее история использования двигателя, тем больше статистика, и тем больше багов в нем успели отловить на уже случившихся авариях. Двигатели РД-107/108, стоящие на «Союзе», ведут свою родословную от тех самых двигателей, которые запускали первый спутник и Гагарина, и, несмотря на модернизации, имеют достаточно невысокие на сегодняшний день параметры. Но высочайшая надежность во многом окупает это.

Доступней

Двигатель, который ты не можешь построить или купить, не имеет для тебя никакой ценности. Этот параметр не выразить в числах, но он не становится от этого менее важным. Частные компании часто не могут купить готовые двигатели задорого, и вынуждены делать свои, пусть и попроще. Несмотря на то, что те не блещут характеристиками, это лучшие двигатели для их разработчиков. Например, давление в камере сгорания двигателя Merlin-1D компании SpaceX составляет всего 95 атмосфер, рубеж, который инженеры СССР перешли в 1960-х, а США — в 1980-х. Но Маск может делать эти двигатели на своих производственных мощностях и получать по себестоимости в нужных количествах, десятками в год, и это круто.

Двигатель Merlin-1D. Выхлоп из газогенератора как на «Атласах» шестьдесят лет назад, зато доступно

TWR

Раз уж зашла речь о спейсэксовских «Мерлинах», нельзя не упомянуть характеристику, которую всячески форсили пиарщики и фанаты SpaceX — тяговооруженность. Тяговооруженность (она же удельная тяга или TWR) — это отношение тяги двигателя к его весу. По этому параметру двигатели Merlin с большим отрывом впереди, у них он выше 150. На сайте SpaceX пишут, что это делает двигатель «самым эффективным из всех когда-либо построенных», и эта информация разносится пиарщиками и фанатами по другим ресурсам. В английской Википедии даже шла тихая война, когда этот параметр запихивался, куда только можно, что привело к тому, что в таблице сравнения двигателей этот столбец вообще убрали. Увы, в таком заявлении гораздо больше пиара, нежели правды. В чистом виде тяговооруженность двигателя можно получить только на стенде, а при старте настоящей ракеты двигатели будут составлять меньше процента от ее массы, и разница в массе двигателей ни на что не повлияет. Несмотря на то, что двигатель с высоким TWR будет более технологичным, чем с низким, это скорее мера технической простоты и ненапряженности двигателя. Например, по параметру тяговооруженности двигатель F-1 (94) превосходит РД-180 (78), но по удельному импульсу и давлению в камере сгорания F-1 будет заметно уступать. И возносить тяговооруженность на пьедестал как самую важную для ракетного двигателя характеристику, по меньшей мере наивно.

Цена

Этот параметр во многом связан с доступностью. Если вы делаете двигатель сами, то себестоимость вполне можно подсчитать. Если же покупаете, то этот параметр будет указан явно. К сожалению, по этому параметру не построить красивую таблицу, потому что себестоимость известна только производителям, а стоимость продажи двигателя тоже публикуется далеко не всегда. Также на цену влияет время, если в 2009 году РД-180 оценивался в $9 млн, то сейчас его оценивают в $11-15 млн.

Вывод

Как вы уже, наверное, догадались, введение было написано несколько провокационно (простите). На самом деле, у ракетных двигателей нет одного параметра, по которому их можно выстроить и четко сказать, какой самый лучший. Если же пытаться вывести формулу лучшего двигателя, то получится примерно следующее:

Самый лучший ракетный двигатель — это такой двигатель, который вы можете произвести/купить, при этом он будет обладать тягой в требуемом вам диапазоне (не слишком большой или маленькой) и будет эффективным настолько(удельный импульс, давление в камере сгорания), что его цена не станет неподъемной для вас.

Скучно? Зато ближе всего к истине.

И, в заключение, небольшой хит-парад двигателей, которые лично я считаю лучшими:

Семейство РД-170/180/190. Если вы из России или можете купить российские двигатели и вам нужны мощные двигатели на первую ступень, то отличным вариантом будет семейство РД-170/180/190. Эффективные, с высокими характеристиками и отличной статистикой надежности, эти двигатели находятся на острие технологического прогресса.

Be-3 и RocketMotorTwo. Двигатели частных компаний, занимающихся суборбитальным туризмом, будут в космосе всего несколько минут, но это не мешает восхищаться красотой использованных технических решений. Водородный двигатель BE-3, перезапускаемый и дросселируемый в широком диапазоне, с тягой до 50 тонн и оригинальной схемой с открытым фазовым переходом, разработанный сравнительно небольшой командой — это круто. Что же касается RocketMotorTwo, то при всем скептицизме по отношению к Брэнсону и SpaceShipTwo, я не могу не восхищаться красотой и простотой схемы гибридного двигателя с твердым топливом и газообразным окислителем.

F-1 и J-2 В 1960-х это были самые мощные двигатели в своих классах. Да и нельзя не любить двигатели, подарившие нам такую красоту:

РД-107/108. Парадоксально? Невысокие параметры? Всего 90 тонн тяги? 60 атмосфер в камере? Привод турбонасоса от перекиси водорода, что устарело лет на 70? Это все неважно, если двигатель имеет высочайшую надежность, а по стоимости приближается к «большому глупому носителю». Да, конечно, когда-нибудь и его время пройдет, но эти двигатели будут жить еще лет десять минимум, и, похоже, поставят рекорд по долголетию. Не получится найти более успешный двигатель с более славной историей.

Использованные источники

• Материал во многом базируется на вот этой сводной таблице из английской вики, там стараются на каждую цифру дать ссылку и держать материал актуальным.
• Полная картинка КДПВ с копирайтами, которые пришлось отрезать при кадрировании — тут.

Похожие материалы по тегу «незаметные сложности».

Китай никогда не осваивал двигатели внутреннего сгорания

2 января 2020

A T A SHINY новый завод в пригороде портового города Вэньчжоу на юго-востоке Китая, крепкая рука робота поднимает изогнутый лист стакан. Когда автомобиль проезжает мимо него по конвейерной ленте, рука мягко прижимает ветровое стекло к корпусу, а затем поворачивается назад, чтобы присосаться к следующему стеклу. Электронные версии «Зеленых рукавов» и «Баа-баа-черная овца» время от времени раздаются над фабричным цехом, сигнализируя о перерыве для одной из различных групп рабочих.

Послушайте эту историю. Наслаждайтесь аудио и подкастами на iOS или Android.

Ваш браузер не поддерживает элемент

Послушайте эту историю

Экономьте время, слушая наши аудио статьи, выполняя несколько задач одновременно.

Это первая фабрика новой китайской фирмы под названием WM Motor. В конце производственной линии новые электрические внедорожники выкатываются в мир со скоростью около 16 штук в час, что составляет две трети от максимальной скорости завода. Хотя в настоящее время она производит только одну модель, глобальные амбиции компании ясны. Китайское название автомобиля — Weima, что означает «мощная лошадь». Его западное название — это немецкое слово Weltmeister, что означает «чемпион мира». Немецкое имя — это то, на что следует обратить внимание. Руководители китайской индустрии электромобилей считают, что у них есть шанс сделать то, что никогда не удавалось старым производителям автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, — стать мировой силой.

Неплохие амбиции для китайской автомобильной компании. Хотя Китай теперь может создавать атомные электростанции, способные доминировать на мировом рынке, его отечественные автомобили с двигателями внутреннего сгорания не могут доминировать даже на китайском рынке. Самыми продаваемыми производителями являются VW и Honda, автомобили которых производятся местными совместными предприятиями. Это связано с тем, что ядерные реакторы, хотя и требуют чрезвычайно прочных и тщательно спроектированных компонентов, в основном представляют собой форсированные котлы. Автомобиль, и особенно его двигатель, — это нечто гораздо более совершенное, его поршни и клапаны постоянно танцуют, череда взрывов в каждом цилиндре точно рассчитана по времени, количество крутящего момента, передаваемого через коленчатый вал на колеса, соответствует ожиданиям водителя, все это принадлежит тому, кто хочет уделять как можно меньше времени обслуживанию этого механического чуда — в идеале, никому.

Никакая передача технологии, законная или нет, не может вывести страну на лидирующие позиции в такой отрасли. Как показали Япония и Южная Корея, требуются десятилетия интенсивных инвестиций, трудолюбия и проницательного руководства для разработки инженерных ноу-хау и сложных цепочек поставок, которые делают такие вещи возможными. У Китая на это терпения не хватает. «Вам пришлось бы инвестировать миллиарды долларов еще 20 лет, и, может быть, тогда мы приблизились бы к немцам», — говорит 9-летний Фриман Шен.0007 Основатель WM . «Это безнадежно».

Использование существующих цепочек поставок может упростить задачу; но хотя у Китая есть доступ к электронике, в автомобилях его нет. А цепочки поставок в автомобильной промышленности — это линии сотрудничества и торговли. Чтобы делать доступные и высококачественные автомобили, вам не просто нужны такие, как Bosch, которые продают вам готовые компоненты. Вам необходимо их активное сотрудничество в создании нужных деталей. Если обеспечение этого сотрудничества означает риск для устоявшегося бизнеса с более крупными и лучшими действующими лицами, оно вряд ли будет полностью ожидаемым.

Без ДВС, детка

Китайцы EV Такие фирмы, как WM , считают, что тот факт, что они зависят от совершенно другого — и более электронного — набора компонентов, означает, что они могут обойти действующих производителей двигателей внутреннего сгорания , занимая лидирующие позиции в новой отрасли, а не догоняя в старой. И они — единственный луч света в очень мрачном китайском автомобилестроении. Остальной автомобильный рынок сокращается уже 16 месяцев подряд. Продажи EV были остановлены сокращением государственной программы субсидирования в 2019 году, но, тем не менее, правительство по-прежнему хочет, чтобы четверть всех автомобилей, проданных к 2025 году, были электрическими. Сегодня на их долю приходится лишь 7% рынка. Но Китай есть Китай, который по-прежнему производит 1,5 миллиона автомобилей в год, что делает его крупнейшим рынком EV в мире.

На рынке доминируют китайские производители, которые переходят с двигателей внутреннего сгорания на EV s. Но есть и пачка стартапов. Нио может быть самым известным, но WM , пожалуй, самый масштабный. Он владеет и управляет всеми своими заводами, и хотя он заявил, что поставил только 12 600 автомобилей в 2019 году, когда ваш корреспондент посетил его в октябре, он говорит, что вскоре у него будет возможность производить 200 000 автомобилей в год в Вэньчжоу, и что завод немного больше в Хуангане, в 630 км от суши в провинции Хубэй, после завершения строительства будет производиться еще 300 000 автомобилей в год.

Эти помещения предоставлены властями провинций Чжэцзян и Хубэй. Чиновники считают, что фабрики приносят их провинции рабочие места, престиж и НДС квитанции, которые в Китае собираются при выезде автомобиля с завода. И если WM увенчается успехом, связанные с ним чиновники заработают такую ​​славу, которая может значительно поднять их в партийной иерархии. Nio и X peng, WM , конкуренты WM , поддерживаемые венчурным капиталом, еще не извлекли выгоду из такого уровня щедрости. Они производят свои автомобили у контрактных производителей, что менее капиталоемко, но и дает меньший контроль над процессом.

Создание высокотехнологичных заводов, построенных бесплатно, дает WM шанс достичь того, чего китайские производители двигателей внутреннего сгорания никогда не добивались: разработать базовую технологию, конкурентоспособную на глобальном уровне. Г-н Шен, ветеран автомобильной промышленности, говорит, что за последние четыре года над электромобилями работало 1000 инженеров. «Я гарантирую, что крупнейшая автомобильная компания в мире, Volkswagen, не имеет 1000 инженеров, занимающихся электромобилями», — говорит он.

В центре внимания г-на Шэня находятся аккумуляторные батареи EV и системы управления питанием, которые распределяют электроэнергию по всему автомобилю. Поскольку аккумуляторная батарея является самой дорогой частью автомобиля, выжимание того же запаса хода при меньшем количестве аккумуляторной батареи является конкурентным преимуществом; именно для этого предназначены инновационные конфигурации аккумуляторов WM . Г-н Шен говорит, что WM имеет 1200 патентов, самые важные из которых касаются автомобильного аккумулятора, электродвигателя и системы управления. Это потому, что такие инновации могут быть реконструированы. С другой стороны, программное обеспечение, которое управляет тепловыми свойствами батареи при аварии, является сложной коммерческой тайной.

Г-н Шен говорит, что он ожидает, что лучшие компании по производству электромобилей в конечном итоге начнут производить свои собственные аккумуляторы. До сих пор они поставлялись гигантскими компаниями, такими как CATL , китайской фирмой, которая владеет значительной долей мирового рынка аккумуляторов для электромобилей. Крупные автомобильные компании никогда не будут закупать двигатели у третьих лиц; их тесная интеграция в процесс проектирования и производства повышает общую производительность. Г-н Шен ожидает, что электромобили не будут исключением.

Помимо Nio и X peng, WM самую жесткую конкуренцию в Китае составят две иностранные фирмы, Tesla и VW . Босс Tesla Илон Маск говорит, что к концу 2019 года гигафабрика компании в Шанхае будет производить 1000 автомобилей в неделю; в основном это будет его модель 3, которая является одновременно самой дешевой машиной и стоит 355 800 юаней (50 000 долларов США), что все еще очень дорого для китайского рынка. Завод, построенный всего за восемь месяцев, рассчитан на выпуск 500 000 автомобилей в год.

Тем временем Volkswagen переоборудует один существующий завод в Китае и строит новый завод, который будет производить 600 000 EV в год. Ожидается, что к 2022 году в стране будет производиться 1 миллион электромобилей в год, а к 2028 году в Китае будет произведено 11,6 миллиона электромобилей. Если эти амбиции будут реализованы, EV фирмы займут около 5% всего автомобильного рынка Китая. .

Включи меня, подними меня

Все эти амбиции предполагают, что на пути может быть крах, и что EV стартапы могут сильно пострадать от этого. WM надеется превратить те самые лимоны, выращенные за счет чрезмерно усердной и несдержанной государственной помощи, в лимонад. Он ожидает, что многие из его более мелких конкурентов обанкротятся в течение следующих нескольких лет, особенно теперь, когда программа субсидирования была остановлена. Это высвободит талантливых инженеров.

Более рационально реализованное преимущество, которое государство предоставляет для WM и других, надеющихся продать EV в Китае, — это зарядная инфраструктура. Это делает покупателей более уверенными. Государство также способствует внедрению передовых технических функций на благо широкой общественности. Мистер Шен говорит, что WM планирует пилотный проект совместно с State Grid, крупнейшей энергетической компанией Китая, в 2020 году, в рамках которого аккумуляторы в автомобилях клиентов будут использоваться в качестве накопителей электроэнергии, чтобы помочь сбалансировать поток электроэнергии в Пекине и Шанхае.

Даже если WM потерпит неудачу, Китай станет крупным рынком для EV задолго до любой другой страны, и это принесет пользу отрасли в целом. Поскольку правительство требует, чтобы все автомобили, продаваемые в Китае, производились с использованием китайских компонентов, страна станет местом размещения самых важных в мире цепочек поставок электромобилей. Это открывает возможность того, что китайские цепочки поставок в конечном итоге будут использоваться для обеспечения компонентов для остального мира, как в случае со смартфонами.

Это также предполагает, что такая стратегия может привести к тому, что китайские производители EV получат большую часть стоимости автомобилей, произведенных в других странах. Их простота, по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания, делает EV проще в изготовлении секциями. Поскольку нет охлаждающих жидкостей, которые можно прокачивать вокруг автомобиля, нет трансмиссии, проходящей через пол кабины, и нет блока цилиндров, способного раздавить пассажиров в случае аварии, верх и низ автомобиля можно легко отделить друг от друга. выпускается и производится самостоятельно. Нижняя часть, в которой находится сложная батарея и электроника управления питанием, называется «скейтборд» и воплощает в себе львиную долю стоимости автомобиля.

Г-н Шен представляет себе сценарий, в котором скейтборды его фирмы отправляются по всему миру для интеграции с кузовами и интерьерами, созданными другими производителями, которым не удалось создать свою собственную базовую технологию EV . Это было бы полной противоположностью сегодняшней ситуации, когда китайские автомобильные компании нуждаются в западных фирмах для поставки наиболее ценных компонентов. Огромный рынок Китая для EV s создает цепочку поставок, на которую будут полагаться такие стартапы, как WM , и самоизобретающие действующие лица, такие как vw. В конечном итоге это может стать преимуществом для китайской промышленности в глобальном масштабе.■

Эта статья появилась в печатном издании в разделе Technology Quarterly под заголовком «Электрическая чехарда». никогда не осваивал двигатели внутреннего сгорания

Из выпуска от 4 января 2020 г.

Узнайте истории из этого раздела и другие в списке содержания

Изучите издание

Повторно используйте этот контент

80 Years From Invention, China Борется с реактивными двигателями

Реактивный двигатель имеет долгую и легендарную историю. Его развитие произошло спонтанно среди нескольких не связанных между собой групп в начале 20 века. Фрэнк Уиттл подал патент Великобритании на конструкцию в 1930, в то время как Ганс фон Охайн начал исследовать поле в Германии в 1935 году. Исходя из работы Охайна, первый полет реактивного самолета состоялся 27 августа 1939 года. К концу Второй мировой войны небольшое количество военных реактивных самолетов самолет был введен в эксплуатацию, и винт был на исходе, что касается авиации с высокими характеристиками.

С изобретением реактивного двигателя в далеком прошлом можно было бы подумать, что технология уже давно освоена во всем мире. Однако последние отчеты показывают, что это не так. Отличным примером является Китай, сталкивающийся с проблемами при разработке реактивных двигателей для местных военных самолетов.

Тщательно охраняемые секреты

В 2017 году разработка наконечников для шариковых ручек в Китае стала главной новостью в стране. Источник: Синьхуа

В эпоху Интернета и открытого исходного кода технологии стремительно распространяются по всему миру. В сфере потребительского рынка компании стремятся продать свой продукт как можно большему количеству клиентов, отправляя свои новейшие товары по всему миру, чтобы их конкуренты не сделали это первыми. В случае продуктов, в большей степени зависящих от инфраструктуры, развертывание происходит медленнее. Автомобили с водородным двигателем доступны только в некоторых регионах, а такие услуги, как потоковая передача мультимедиа, могут потребовать времени для решения юридических вопросов, связанных с правами на демонстрацию материалов в разных странах. В этих случаях мы часто видим отставание не более чем на 5-10 лет, если предположить, что технология доживет до зрелости.

В большинстве случаев, если есть рынок для технологии, кто-то стоит в очереди, чтобы продать ее. Однако некоторые из них могут оказаться более сложными, чем другие. Шариковая ручка — один из примеров технологии, которую большинство из нас сочло бы причудливой и посредственной. Однако, несмотря на то, что Китай производит более 80% шариковых ручек в мире, он не может производить все ручки внутри страны. Наконечники для шариковых ручек китайского производства работали плохо, в результате чего писалось нечетко. Это привлекло внимание государственных чиновников, что привело к стремлению улучшить местную технологию шариковых ручек. В 2017 году им это удалось, впервые выпустив высококачественные шариковые ручки.

Секреты создания идеальной стали и превращения ее в гладкий катящийся шарик, подходящий для письма, были сложными и разнообразными. Японские, немецкие и швейцарские компании, поставлявшие в Китай наконечники для шариковых ручек, получали от торговли солидную прибыль. Делиться инсайдерскими знаниями о том, как это делается, будет означать только попытку разрушить их собственный бизнес. Таким образом, Китаю пришлось действовать в одиночку, на решение проблемы ушло 5 лет.

Производители ручек не стремились улучшить свою продукцию; китайский потребитель был больше ориентирован на цену, чем на качество. Как только правительство сделало это предметом национальной гордости, все изменилось. А вот с реактивными двигателями дело обстоит иначе.

Вы не можете получить это где-либо еще

В последние годы Китай в основном полагался на российские истребители, такие как Су-27. Источник: Дмитрий Пичугин

В последние десятилетия Китай тесно сотрудничает с Россией в плане крупных военных приобретений. За прошедшие годы он приобрел военные самолеты, такие как Су-27, для ВВС Народно-освободительной армии, после того как страны сблизились после распада Советского Союза. J-10 и JF-17 разных лет. В то время как у Китая, похоже, не было проблем с развитием аэродинамики и авионики, надежные реактивные двигатели мирового класса до сих пор ускользали от них.

Попытки использовать китайские конструкции самолетов были затруднены из-за нежелания России напрямую продавать двигатели для истребителей, предпочитая вместо этого продавать самолеты целиком. Отношения еще больше обострились в течение года из-за попыток Китая реконструировать иностранные разработки. После подписания контракта на производство 200 самолетов Су-27 на месте Китай остановил производственную линию всего после выпуска 100 единиц. Решив изучить и изменить дизайн, последующий J-11 взъерошил перья как нелицензионная копия.

Аналогичные усилия были предприняты для ускорения разработки реактивных двигателей путем копирования двигателей зарубежных производителей. В отчетах предполагается, что CFM-56, закупленный в США в 1980-х годах, мог быть отправной точкой для конструкции WS-10. Несмотря на доступ к оборудованию, прогресс был медленным. Отсутствие человеческого капитала, инсайдерских знаний, а также производственного оборудования и материалов может сделать копирование сложной конструкции трудным или невозможным. Ранние доработки получившегося двигателя WS-10 не соответствовали проектным целям, которые были направлены на то, чтобы соответствовать двигателю Су-27 АЛ-31 по тяге и надежности. Капитальный ремонт требовался каждые 30 часов против 400 часов для российского эталона. Неподтвержденные данные свидетельствуют о том, что WS-10 также требуется больше времени для создания тяги.

Проблемный реактивный двигатель Liming WS-10. До сих пор двигатель изо всех сил пытался соответствовать эталону, установленному Saturn AF-31, продаваемым в России. Источник: GlobalSecurity.org

Проблемы в основном связаны с материалами и обработкой. Компоненты реактивного двигателя должны выдерживать огромные температуры и давление, при этом вращаясь на высоких оборотах в течение нескольких часов подряд. Для используемых материалов необходимо учитывать такие факторы, как термоциклирование и распространение трещин, чтобы двигатель не разрушился раньше времени. Надежность так же важна, как и производительность, поскольку вся тяга в мире бесполезна, если самолету требуется замена двигателя после каждого полета. Ключи к производству сырья, а также к созданию готовых деталей с высокими допусками являются тщательно охраняемыми национальными секретами. Шпионские фотографии легко сделать на авиашоу, а чертежи можно легко украсть — часто так же просто, как найти файлы САПР и отправить их домой. Получить данные о металлургии, материалах и производственных процессах может быть сложнее.

После 25 лет попыток создать конкурентоспособный двигатель для реактивного истребителя Китай все еще пытается соответствовать характеристикам конструкции, уходящей корнями в 1970-е годы. Первоначальные серийные модели новейшего китайского истребителя-невидимки J-20 использовали модернизированный WS-10B, но серийные модели, похоже, по-прежнему полагаются на российские двигатели Saturn AL-31. Планируется, что WS-15 китайского производства поступит на вооружение в течение нескольких лет, но до тех пор J-20 будет уступать по тяге своим конкурентам. В истребительном бою, где энергия решает все, это серьезный недостаток, который Китай будет стремиться исправить. Хуже того, до тех пор, пока двигатели WS-15 с большей тягой не достигнут зрелости, J-20 также не сможет двигаться в режиме суперкруиза, а это означает, что он должен использовать форсаж для достижения сверхзвуковой скорости. Лучший китайский истребитель завоевания превосходства в воздухе будет изо всех сил стараться не отставать от своих современников 5-го поколения, пока ситуация не будет исправлена.

Пока есть деньги на поставку высококачественных деталей, которые трудно воспроизвести, маловероятно, что Китай сможет покупать необходимую ему информацию. Вместо этого придется пройти трудный путь, как это было с шариковыми ручками. Потребуются годы дорогостоящих исследований и собственных технологических разработок, чтобы повторить то, что было достигнуто другими спустя 30 лет. В военном мире, как и в корпоративном, это просто цена ведения бизнеса.

технологии — Разрабатывали ли китайцы паровые двигатели до 17 века?

Спросил
10 лет, 4 месяца назад

Изменено
3 года, 5 месяцев назад

Просмотрено
7k раз

Я смутно припоминаю, что видел документальный фильм на канале History, в котором обсуждались древние китайские технологии. Основная тема программы заключалась в том, что Китай разработал многие промышленные технологии намного раньше, чем западный мир, хотя многие конструкции / методы были утеряны со временем. Одним из изобретений древнего Китая был ранний паровой двигатель. В отличие от разработанного Героном в Древнем Риме, это устройство применялось в промышленности, а не как игрушка для богатых.

Мне интересно, знает ли кто-нибудь что-нибудь об этом? У меня действительно плохая память, которой я не доверяю, а историческому каналу я доверяю еще меньше (учитывая, что их программы — это практически половина реалити-шоу, а другая половина — дерьмо, связанное с Нострадамусом, секретными библейскими кодами и инопланетянами). Либо моя память, либо канал «История» могли здесь сильно преувеличить факты (или полностью их выдумать).

• технология
• древний Китай
• Нидхэм

7

Я поискал в Интернете, и, насколько я понимаю, Херон сконструировал первую паровую машину, Савери, британский военный инженер, получил первый патент, Ньюкоман создал ее, а Уатт усовершенствовал. В сети нет ничего про Китай. (за исключением сайтов, посвященных заговорам) Из-за отсутствия информации я бы сказал, что это не Китай изобрел.
(Я собираюсь провести дополнительные исследования)

http://homepages.paradise.net.nz/rochelle.f/The-Discovery-of-steam-power.html
http://inventors.about.com/library/inventors/blsteamengine.htm

ОБНОВЛЕНИЕ:
Возможно, вы захотите взглянуть на Chinas Tiangong Kaiwu. Они показывают картинку, но я не могу понять, что на ней происходит. (Это на 繁体字, хотя я могу хорошо читать только на 简体字.)

ОБНОВЛЕНИЕ 2: Кто-нибудь может найти английский перевод Tiangong Kaiwu? Если бы кто-нибудь мог найти книгу: World Cat OCLC Номер: 123233547, это бы мне очень помогло (или текст о добыче угля на китайском языке, я не могу его найти)

UPTADE 3: Насколько я могу судить, слова на трубе на картинке не похоже ни на 發動機, двигатель на английском, ни на 蒸汽, пар. На картинке также отсутствуют котел, поршень, шесть или около того насосов, из которых состоит двигатель Ньюкомена, и больше всего воды. Из-за отсутствия доказательств (и потому, что так говорит История: D), я бы сказал, что китайцы никогда не изобретали паровой двигатель.

Tiangong Kaiwu

Полный текст без фото: http://www.chinapage.com/science/tiangongkaiwu/tgkw-gb2006.html
Полный текст с фотографиями: http://www.chinapage.com/science/tiangongkaiwu/tgkw-chinese.html

3

Возможно, вы думаете о серии «Древние открытия». В эпизоде ​​с паровым двигателем упоминался Китай, но на другую тему.

Паровые двигатели из-за высокой температуры и давления пара требуют прочной металлической арматуры, которая была недоступна нигде на Дальнем Востоке до 19 века.век. Вращающийся шар Герона я бы назвал струей, а не паровой машиной, потому что у него нет механизма. Основными механизмами паровой машины являются кривошип, поршень и регулятор, причем последние два являются наиболее сложными частями.

2

Около 1671 г. н.э. монах-иезуит Мин-Минг Во подарил императору Ханг-Си два турбинных паровых двигателя.

Джозеф Нидхэм и Ван Линг. Машиностроение. В Наука и цивилизация в Китае Том 4 ( Физика и физические технологии ) Книга 2. CUP 1965: p225ff.

Краткий ответ

Да В Китае во времена династии Сун 960-1279 гг. Но эта машина не была эквивалентом машины, разработанной шотландцем Джеймсом Уаттом, и все же не была первой итерацией парового двигателя. Первая паровая машина была изготовлена ​​в Египте первого века. В Османской империи в шестнадцатом веке была паровая машина. Англия произвела паровую машину в семнадцатом веке Англия к Томас Сэвори . Таким образом, Уоттсу приписывают не первый паровой двигатель, а первый коммерчески жизнеспособный двигатель, который был широко адаптирован для железнодорожного, судоходного и промышленного использования, для которого более ранние версии, включая китайский, не подходили.

Подробный ответ

Первой рудиментарной паровой машиной был Aeolipile , произведенный в первом веке в римском Египте. В этом свете можно также сказать, что в Китае была паровая машина во времена династии Сун (960-1279).

История паровой машины
Первой зарегистрированной рудиментарной паровой машиной был эолипил, описанный Героном Александрийским в римском Египте 1-го века.1 Позже были проведены эксперименты или предложены несколько паровых устройств, таких как паровой домкрат Таки ад-Дина. , паровая турбина в Османском Египте 16 века и паровой насос Томаса Савери в Англии 17 века.

.

Наука во времена династии Сун

Китайская паровая машина

Паровой двигатель, изобретенный Джеймсом Уоттсом и запатентованный в 1769 году, был, возможно, самым важным изобретением промышленной революции, но ему понадобилось 60 лет, чтобы проникнуть в экономику индустриальной Британии. Его первое коммерческое применение было в 1776 году, но только в 1830 году появилась первая железная дорога и в 1839 году появился первый пароход. Таким образом, Уоттсу приписывают не первый паровой двигатель, а первый коммерчески жизнеспособный двигатель, который был широко адаптирован для железнодорожного, судоходного и промышленного использования, для которого более ранние версии, включая китайский, не подходили.

Китайская наука и техника пошли по пути, отличному от европейского. Этот другой путь поставил их в невыгодное положение при разработке или усовершенствовании паровой энергии в нескольких ключевых дисциплинах. Китай, в отличие от Европы, никогда не разрабатывал станков для обработки металлов и никогда самостоятельно не развивал способности к техническому рисованию.

Открытие силы пара в Китае, 1840–1860-е годы
Технология, поддерживавшая паровой двигатель, была неизвестна в Китае. Китайская технологическая традиция развивалась в направлениях, совершенно отличных от западных. Китайские мастера строили сложные машины и умели обращаться с различными материалами, особенно с деревом. Их металлические отливки также достигли высокого уровня точности и качества, но у них не было прочных традиций создания станков для обработки металла. Кроме того, несмотря на то, что техническая торговля и инструкции передавались устно и в виде рисунков и моделей, китайские правила рисования не предусматривали четких геометрических правил проецирования. Когда производственная работа требовала, чтобы дизайнеры и рабочие были разными людьми, дизайнеры дополняли свои чертежи (ту) макетами в масштабе (ян), поскольку хорошо осознавали ограниченность чертежей для передачи инструкций. В отличие от своих европейских коллег, которые использовали силу рисунков в визуальной коммуникации, китайские мастера доверяли моделям.

• Паровая турбина
• Эолипил
• Римский Египет
• Факты и подробности Династия Сун
• Томас Савери
• История паровой машины
• Открытие силы пара в Китае, 1840–1860-е годы
• Новое определение промышленной революции: песни Китая и Англии
• Джеймс Уотт

1

Они упоминают, что китайцы изобрели паровые двигатели, среди прочего, в этом детском сериале 1990-х/1980-х годов «Жили-были» и его ответвлениях.

Weichai Group вошла в историю, выпустив новый двигатель

Китайский разработчик двигателей выпускает первый в мире серийный дизельный двигатель с тепловым КПД тормозов выше 50 процентов.

Weichai Group, лидер в производстве двигателей внутреннего сгорания в Китае, официально выпустила первый коммерческий дизельный двигатель в мире с тепловым КПД торможения выше 50 процентов.

Во время церемонии запуска 16 сентября 2020 г. оба TÜV SÜD, авторитетная мировая испытательная организация; и China Automotive Technology and Research Center Co., Ltd. — национальная организация по тестированию двигателей внутреннего сгорания в стране — присудили сертификаты Weichai за тепловую эффективность тормозов 50,26%. Двигатель был совместно представлен Лин Вэнь, вице-губернатором провинции Шаньдун и академиком Китайской инженерной академии; и Тан Сюгуан, председатель Shandong Heavy Industry Group и Weichai Group.

Тепловой КПД тормозов двигателя внутреннего сгорания является мерой его эффективности использования топлива. Двигатели с более высокими коэффициентами теплового КПД тормозов имеют меньший расход топлива, более высокую экономию энергии и более низкий уровень выбросов.

С момента разработки первого дизельного двигателя в 1897 году, тепловой КПД торможения дизельного двигателя увеличился с 26 до 46 процентов, где он остается до сих пор. Несмотря на то, что за последние 100 с лишним лет термическая эффективность тормозов изменилась, глобальная статистика развития и все более строгие нормы выбросов затруднили улучшение в последние годы.

Для решения этой технической проблемы компания Weichai использовала свой более чем 70-летний опыт работы в области двигателей внутреннего сгорания, а также технические знания в области производства, исследований и разработки дизельных технологий. За последние 10 лет компания инвестировала 30 миллиардов юаней в исследования и разработки, включая набор более 200 врачей, более 300 высококлассных специалистов со всего мира и более 3000 аспирантов.

Научно-исследовательская и производственная база Weichai в Вэйфане, Китай, имеет годовой объем производства и продаж более 1 миллиона единиц. Центр добился технологических прорывов в трансмиссиях коммерческих автомобилей, трансмиссиях CVT и гидравлических трансмиссиях, дополняя основные технические недостатки Китая в этих областях и способствуя дальнейшему развитию цепочки производства дизельных двигателей в стране.

Технологические прорывы

С 2015 года группа специальных технических исследований Weichai провела большое количество симуляций и стендовых испытаний для повышения эффективности своих двигателей, что в конечном итоге привело к этому историческому прорыву. Weichai приписывает высокий коэффициент тепловой эффективности тормозов пяти запатентованным технологиям: передовой технологии синергетического сгорания, технологии гармоничного дизайна, технологии распределения энергии выхлопных газов, технологии смазки подзоны и технологии управления WISE. Вместе эти технологии помогают достичь высокоэффективного сгорания с низкой теплопередачей, высокого PFP с высокой надежностью, низкими потерями на трение, низким уровнем выбросов загрязняющих веществ, интеллектуальным управлением и т. д., обеспечивая тепловую эффективность тормозов, превышающую 50 процентов.

Передовая технология синергетического сжигания полей Weichai оптимизирует конструкцию воздуховода, впрыска топлива, профиля камеры сгорания и других систем, чтобы сделать взаимосвязь между полем скорости и полем концентрации в камере сгорания более гармоничным, увеличивая скорость сгорания на 30 процентов.

Гармоничная технология проектирования позволяет корпусу дизельного двигателя выдерживать высокое значение PFP, которое значительно ограничивает улучшение сгорания примерно на 60 процентов. Эта технология также укрепляет общую конструкцию двигателя.

Разработанная компанией технология распределения энергии выхлопных газов, разработанная в ответ на увеличение сложности контроля выбросов, вызванное улучшенным сгоранием, стала пионером в реконструкции конструкции выхлопной системы. Технология адаптируется к потребности в рециркуляции отработавших газов, обеспечивая при этом эффективность турбин, соответствие нормам и стандартам и повышение теплового КПД тормозов на 1 процент.

Технология смазки подзон, разработанная на основе различных характеристик пар трения системы, использует несколько технологий снижения трения для снижения общего трения на 20 процентов. Технология управления WISE использует преимущества ЭБУ собственной разработки Weichai, творчески разрабатывая серию более точных прогнозирующих моделей управления, делая каждую часть дизельного двигателя более эффективной.

Создание истории

Достижение Weichai — исторический момент в развитии двигателей внутреннего сгорания. Несколько отечественных и международных организаций и экспертов, включая Bosch Group, AVL List GmbH, FEV, SAE, Китайскую федерацию машиностроения, Китайскую ассоциацию производителей двигателей внутреннего сгорания и China-SAE, поздравили Weichai с этим прорывом и похвалили компанию за установление нового эталона для тепловой эффективности тормозов мировых дизельных двигателей и внесения нового вклада в возможности энергосбережения и сокращения выбросов двигателей внутреннего сгорания.

Weichai не только выпустила первый в мире базовый дизельный двигатель с тепловым КПД тормозов более 50 процентов, но и легко выполнила требования по выбросам China VI/Euro VI. Двигатель является первым в своем роде, готовым к серийному производству и коммерциализации. По мнению отраслевых экспертов, повышение теплового КПД тормозов с 46 до 50 процентов снижает расход дизельного топлива на 8 процентов и выбросы углекислого газа на 8 процентов. Если все 7 миллионов дизельных двигателей большой мощности, используемых сейчас в Китае, заменить дизельными двигателями с 50-процентным тепловым КПД торможения, 33,32 миллиона тонн топлива и сократить выбросы углекислого газа на 104,9.Ежегодно можно сэкономить 5 миллионов тонн – значительный вклад в решение проблем нехватки энергии и глобального потепления.

Запуск двигателя укрепляет позиции Китая как мирового лидера в области технологий дизельных двигателей большой мощности. Weichai получила мощную поддержку от Bosch Group и других глобальных поставщиков и консалтинговых организаций по исследованиям и разработкам в разработке этой программы. В планы Weichai на будущее входит партнерство с более глобальными компаниями для достижения цели по достижению 55-процентной тепловой эффективности, заявил председатель правления Тан Сюгуан на церемонии 16 сентября.

НОВА Онлайн | Тайны затерянных империй | Китайский мост

Эпоха изобретений в Китае | NOVA

Получайте электронные письма о предстоящих программах NOVA и соответствующем контенте, а также рекомендуемые отчеты о текущих событиях через призму науки.

Почтовый индекс

На этой детали картины династии Сун под названием Элегантная вечеринка изображен небольшой банкет, устроенный императором для ученых-чиновников.

общественное достояние/Викимедиа

космополитическая культура

NOVA: Давайте начнем с описания династии Сун в мировом контексте. Считается, что в 1271 году итальянский купец Марко Поло посетил Китай. Каковы его впечатления от этого совсем другого мира?

Робин Йейтс: Ну, есть споры о том, действительно ли Марко Поло посещал Китай. Однако, если предположить, что рассказ Поло реален, наиболее очевидно, что он был крайне поражен размерами городов и размахом коммерческой деятельности в Китае. Количество кораблей на китайских каналах и реках намного превышало то, с чем Поло был знаком в таких городах Италии, как Венеция или Генуя.

У китайцев было очень культурное и цивилизованное общество. Шелк династии Сун, например, был на удивление продвинутым. Китайцы использовали очень сложные ткацкие станки с 1800 движущимися частями. Просто Китай был намного более развит технологически и культурно, чем любое государство на Западе.

Но возникает вопрос, был ли Поло на самом деле, из-за вещей, о которых он вообще не пишет. Он не упоминает бумажные деньги и банкноты, которые были изобретены во времена династии Сун. Можно было подумать, что если бы он прожил там 20 лет, то мог бы это заметить, потому что в Западной Европе этого не было.

Что делало эти большие шумные китайские города уникальными в свое время?

В настоящее время существует тесная связь между растущей урбанизацией и растущей коммерциализацией китайской культуры. Купцы путешествовали из одного места в другое, и для управления страной была назначена новая группа ученых-чиновников. Странствующие купцы и чиновники хотели есть ту кухню, к которой они привыкли в своем регионе. И люди с дополнительным достатком в городских центрах также хотели попробовать еду из разных регионов. Таким образом, возник новый городской тип культуры, который включал в себя прием пищи в ресторанах и чаепитие.

Употребление чая в Китае восходит, по крайней мере, к династии Хань (206 г. до н.э. – 220 г. н.э.), когда было зафиксировано его лечебное применение, но новых высот оно достигло во времена династии Сун.

© Иван Кмит/iStockphoto

Именно во времена династии Сун чай достиг своего культового статуса. Его пили из очень красивых, необычайно изысканных чайных чаш, сделанных из фарфора, одного из шедевров династии Сун. Слово «китай» уместно для фарфора, потому что китайцы разработали технологию его производства. Керамическая промышленность династии Сун была в основном первой коммерциализированной отраслью. Они производили изделия в больших количествах для императорского дворца, а также для этого недавно возникшего класса ученых-чиновников и городской элиты, а также для этих ресторанов. В конце концов, два основных продукта, которых хотел Запад в 17-м, 18-м и 19-м гг.го века были фарфор и чай, так что большая часть торговли между Востоком и Западом была основана на этих предметах.

Фарфоровая шкатулка времен династии Сун с цветочным орнаментом, которая сейчас хранится в музее Нанкина в провинции Цзянсу, Китай.

Предоставлено Гэри Ли Тоддом

Благодаря ресторанам простые люди могли очень и очень дешево питаться вне дома такой пищей, как жареная лапша, которую, как говорят, Марко Поло представил на Западе. Хотя по этому поводу ведется много споров, идея спагетти, вероятно, пришла из Китая примерно во времена Сун и, возможно, была перевезена через океан арабскими торговцами, которые, как известно, обосновались в таких портах, как Кантон, к девятому веку. .

сила пороха

Чай и рестораны, несомненно, являются двумя важными дарами, которые народ Сун подарил миру. Какие другие китайские изобретения того периода оказали глубокое влияние на развитие цивилизации?

Порох полностью изменил способ ведения войн и способствовал окончательному установлению власти над правом. В своем собственном исследовании я смог опровергнуть распространенное мнение о том, что китайцы изобрели порох, но использовали его только для фейерверков. Я уверен, что они нашли для него военное применение. Я нашел самое раннее изображение пушки в мире, которое датируется переходом от Северной Сун к Южной около 1127 года, то есть за 150 лет до появления пушек на Западе. Сун также использовал порох для изготовления огненных копий — на самом деле огнеметов — и многих других видов порохового оружия, таких как противопехотные мины, которые, к счастью, в настоящее время выведены из употребления.

Излишне говорить, что короли Европы использовали пушку, чтобы коренным образом изменить социальную структуру европейского мира. Это позволяло королям разрушать замки феодалов. И, следовательно, это позволило централизованному национальному государству развиваться.

К концу династии Сун китайцы изобрели многоступенчатые ракеты. Если бы у нас не было этого, возможно, мы бы не смогли отправить человека на Луну. Это была фундаментальная идея. Джозеф Нидхэм, историк китайской науки и техники, также утверждает, что идея взрыва в автономном цилиндре также позволила разработать двигатель внутреннего сгорания и паровой двигатель. Наши основные виды транспорта были бы невозможны без этого китайского изобретения.

Китайцы использовали порох не только для развлечения. Помимо фейерверков, он питал боевое оружие во времена династии Сун.

© Антон Загорулько/iStockphoto

Как китайское изобретение пороха переместилось с Востока на Запад?

Хотя ученые часто считают династию Сун очень слабой, использование ею пороха было причиной того, что она смогла сдерживать монголов в течение многих десятилетий. В конце концов, монголы смогли захватить китайских ремесленников и использовать новейшие пороховые технологии против китайцев. Монголы использовали тех людей, которые обладали особыми знаниями в области техники, и использовали их в своих армиях в качестве инженеров. Они очень быстро перенесли эту технологию на Запад, потому что она очень помогла им в завоеваниях.

Что было интересно в этой передаче технологии, так это то, что она идет в обоих направлениях. После появления на Западе пушек и пороха жители Запада очень быстро стали экспертами в пушках. Они отливали бронзовые пушки, которые в конечном итоге были намного лучше, чем те, которые могли производить китайцы. Западная бронзовая пушка была привезена обратно в Китай иезуитами в 16 и 17 веках. Династия Мин, воевавшая с маньчжурами, нанимала священников-иезуитов для отливки пушек, более совершенных, чем у китайцев того времени.

воздействие печатного слова

Вы привели веские доводы в пользу воздействия пороха на весь мир. Но были ли во времена династии Сун крупные невоенные изобретения, которые оказали влияние на весь мир?

Печать и подвижный шрифт, безусловно, были двумя из них. На самом деле печать была изобретена буддистами в восьмом веке для распространения религиозных изображений и текстов. Но во времена династии Сун правительство способствовало публикации конфуцианских текстов под названием «Каноны». Эти тексты должны были быть изучены соискателями экзаменов. После того, как вы сдали экзамены, вы имели право стать официальным лицом. В то время было опубликовано очень много копий конфуцианских текстов. Кроме того, правительство популяризировало использование печати для распространения технических руководств, таких как пособия по сельскому хозяйству и труды по медицине. Со временем появились частные типографии, коренным образом изменившие мир письма и распространения знаний.

В 11 веке известный литературный художник по имени Шэнь Гуа записывает изобретение книгопечатания с подвижным шрифтом человеком по имени Би Шэн. Именно это изобретение в конечном итоге было перенято на Западе и использовано Гутенбергом для печати Библии. Нечего и говорить, что это оказало глубокое влияние на характер знания и развитие литературы. Так что это, вероятно, изобретение номер один династии Сун.

Династия Сун была временем замечательных перемен во многих отношениях.

Изменило ли развитие книгопечатания Китай так же, как оно изменило бы Европу?

Эффект печати был разным на Востоке и на Западе из-за природы китайского языка. Китайский язык, когда он написан, использует символы или графики, вроде идеограмм. Это не алфавит, каким мы его знаем. Как следствие, существуют буквально тысячи китайских иероглифов. Очевидно, что для большинства типов письменности вам не нужны 48 000 различных китайских иероглифов. Вам нужно использовать только от 3000 до 10000, что-то вроде этого.

Печать подвижным шрифтом была более практичной, с очень ограниченным количеством символов, таких как буквы, используемые в европейских алфавитных языках. В китайской письменности нужно было иметь очень большое количество иероглифов, каждый из которых был вырезан отдельно для печати. Так что, хотя они и изобрели подвижный шрифт, на самом деле он никогда не был так полезен, как ксилография — вырезание блоков каждой страницы отдельно и независимо друг от друга. Так что это было причиной того, что некоторые книги печатались с использованием подвижного шрифта, но он никогда не заменял гравюру на дереве, как это было на Западе.

Pen ts’ao , напечатанная на деревянном блоке и датированная 1249 годом, представляет собой иллюстрированную книгу, описывающую китайскую травяную медицину. Печать не только способствовала распространению культурной мудрости, но и позволила китайским чиновникам распространять важные документы.

общественное достояние/Wikimedia Commons

Был ли подвижный литерный шрифт еще одним примером движения технологии с Востока на Запад или примером инновации, развивающейся одновременно на Востоке и на Западе?

Это очень неясно, но похоже, что был переход с Востока на Запад. Монгольские захватчики Китая смогли использовать свою высокоразвитую организацию и конницу, чтобы завоевать всю Среднюю Азию, включая части Индии, Ближнего Востока и Европы. Таким образом, изобретение, вероятно, было передано на Запад в результате открытия торговых путей и линий связи, установленных монголами. Я не говорю, что Гутенберг действительно имел доступ к китайской прессе; это очень маловероятно. Скорее всего, ему пришла в голову идея печатать из какого-то неизвестного и утерянного источника. Довольно иронично, что Гутенберга недавно признали человеком тысячелетия, хотя на самом деле эту технологию изобрели китайцы.

Какое влияние эти печатные инновации оказали на историю Китая?

Что ж, это вопрос, который приводит нас в политическую сферу. Одно из главных социальных изменений, произошедших в династии Сун, заключалось в том, что старый аристократический порядок пришел в упадок, и характер социальной элиты резко изменился.

В частности, выдвинулся новый класс ученых-чиновников. В значительной степени они были выбраны на основе их успехов на официальных экзаменах. Ученые должны были хорошо знать классические конфуцианские тексты, которые были созданы более 1000 лет назад. Как следствие, политическая власть и социальное господство зависели от знания письменного текста. Печать позволила книгам распространяться гораздо шире и, следовательно, позволила разделить политическую власть в гораздо более широком масштабе, чем это было в прошлом. Сложившийся класс так называемых литераторов или ученых-чиновников в основном доминировал в Китае до 20 века с основанием республики в 19 веке. 11.

Была ли это разновидность меритократии?

Вот так. Официальный статус был открыт для лиц, которые усердно учились и сдали экзамен. Очень важным событием, на которое указывает Джозеф Нидхэм, является то, что врачи проверялись на предмет их медицинских знаний. Было бы невозможно измерить способности, навыки и знания людей без экзаменов. Могли бы вы представить образование без экзаменов?

Без экзаменов можно остаться без работы.

Да. И наше общество не смогло бы выжить. Мы зависим от этой китайской экзаменационной системы, которая была привезена на Запад. До введения экзаменов и бюрократической системы, пришедшей из Китая, общество было очень иерархичным и зависело от того, кем вы были, в какой семье или роде занятий вы родились, а также от вашего социального статуса. Вы знаете, что в демократических системах ваш статус в идеале зависит от равенства возможностей, и это действительно одна из вещей, которые Песня в конечном итоге дала остальному миру, наряду со всеми этими другими технологиями.

быстро развивающаяся экономика

Сыграла ли печать роль в экономическом буме династии Сун?

Основная роль. Китайская политическая философия считала, что император и его чиновники несут ответственность за благополучие народа, в том числе и за экономическое благополучие страны. Имея это в виду, они взяли сельскохозяйственные новшества, производимые в одном маленьком районе Китая, и распространили печатные тексты о них по всей Империи.

Одно из главных сельскохозяйственных нововведений, о котором мы рассказываем в документальном фильме NOVA, заключается в том, что из Вьетнама был завезен новый сорт риса, который рос быстрее. Это предотвратило голод и позволило людям ежегодно выращивать двойной урожай риса, давая им излишек, который они могли продать на открытом рынке. Это привело к большему богатству в сельском секторе.

Они стали больше, чем фермерами, ведущими натуральное хозяйство, и начали выращивать урожай, который можно было продать на открытом рынке за наличные. Это стимулировало развитие коммерческой и сельскохозяйственной экономики, а также способствовало усилению урбанизации, которое, как считается, видел Марко Поло. Так что это был очень сложный процесс.

Тогда, как и сейчас, рис был основным продуктом питания китайцев. Быстрорастущий рис, распространенный во времена династии Сун, помог предотвратить голод.

© elwynn1130/iStockphoto

Похоже, эти технологические инновации и экономический бум шли рука об руку.

Вот так. Например, для того, чтобы рынки развивались и осуществлялось обращение товаров, нужна была хорошая система коммуникации. Таким образом, одним из других важных событий династии Сун было быстрое расширение канала и системы водных путей, что особенно характерно для юго-восточной и южной частей Китая.

Чтобы перемещать товары с места на место в открытом море, Сун разработал морской компас. Первоначально компас был разработан для целей гадания, своего рода магнитная ложка, восходящая к династии Хань 1000 лет назад. Сун стали торговать с Юго-Восточной Азией, так как на севере были отрезаны от Шелкового пути другими империями. Поэтому они начали использовать компас в навигационных целях, чтобы знать направление, в котором плыть.

Постепенно китайцы перебрались в Юго-Восточную Азию и, конечно же, на Тайвань, на Филиппины и в подобные места. В начале династии Мин, после монголов, китайский адмирал Чжэн Хэ возглавил несколько значительных экспедиций в Индию и даже в Африку. Китайский фарфор был найден на юге, вплоть до Занзибара и Танзании. Это было как раз перед Эпохой Исследований на Западе.

Изобретение компаса сопровождалось другими изобретениями, такими как разработка новых типов шлюзов вдоль каналов. Китайцы ранее изобрели руль ахтерштевня, на самом деле во времена династии Хань, но руль ахтерштевня был очень и очень важен для управления судном. Они также изобрели паруса, которые могли двигаться. Раньше в Средиземноморье устанавливали паруса. Им приходилось ждать, пока ветер переменится, чтобы двигаться дальше. Но китайцы изобрели паруса, которые можно было подрезать так, чтобы они могли плыть независимо от того, в какую сторону дует ветер. Они также разработали структуру корабельного трюма, разделив его на разные водонепроницаемые отсеки. В результате, если одна камера в корпусе даст течь, то остальной груз не пострадает.

Если бы все нефтяные танкеры имели такие двойные корпуса, они не вызывали бы тех экологических проблем, которые они вызвали. Все эти технологические разработки были взаимосвязаны с коммерциализацией и урбанизацией.

Этот Радужный мост, построенный командой экспертов NOVA, был смоделирован по образцу моста, спроектированного во времена династии Сун.

© Образовательный фонд WGBH

Мы не можем закончить наш разговор о новшествах династии Сун, не упомянув Радужный мост, который команда экспертов NOVA реконструировала в «Китайском мосту».

Вот так. Во времена династии Сун население Китая выросло примерно до 100 миллионов человек, что сделало его очень большой страной.