Деякі моменти в створенні і розвитку ДВС і дизеля

Наши партнеры ArtmMisto

Вельми цікава і повчальна історія створення більш прогресивного виду тягового двигуна в порівнянні з паровою машиною. Сталося це в той час, коли ще й сам паровоз і його парові тягові машини тільки що були створені і все 19 сторіччя продовжували удосконалюватися. Однак, вчені, конструктори, заглядаючи вперед, вже винаходили нові теплові машини: двигун внутрішнього згоряння і дизель, коефіцієнт корисної дії яких став значно вище, ніж у парової машини. Одним з яскравих прикладів застосування цих досконалих двигунів, стало і їх використання на одному з нових видів ж.-д. транспорту - тепловозах.

З історії створення теплової машини

Відзначимо, що перші успіхи, перш за все, в області електроенергетики і нафтопереробки з'явилися базою для якісного стрибка в розвитку світової теорії і практики прикладної механіки і, зокрема, у створенні теплових машин. У початковий період в пошуках принципово нового двигуна, зарубіжні інженери і вчені випереджали російських колег. Потім і вітчизняні теплоенергетики стали їх швидко наздоганяти. Тому зупинимося на історії створення теплових машин - двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) і дизеля, щоб повніше представити їх поступову еволюцію і впровадження в сферу транспорту, в тому числі, в - тепловозобудування.

Відразу зауважимо, що важливою відмінністю теплових машин від парових є відсутність таких проміжних ланок, як: топка і парообразующего котел, що знаходяться в технологічному ланцюгу перед робітниками циліндрами. У нових теплових машинах безпосередньо в самих циліндрах спалюється горюча суміш: або від зовнішнього запалювання (це ДВС), або - самозаймається (це - дизель) ККД нових теплових машини стала доходити до 30%, а в подальшому - до 45% в порівнянні з ККД парових машин, що знаходиться в межах 5 - 8%.

Біля витоків нових двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), а пізніше і дизеля - стояли видатні творці науки і техніки, дії основних з них закріплені в хронології:

• в 1801 г. Філіп Лебон (1 767 (?) - 1804), французький інженер, взяв патент на конструкцію газового двигуна в 1799 р .. Принцип дії цієї машини грунтувався на відомому властивості відкритого їм светильного газу (одержуваного при перегонці деревини або вугілля), який в суміші з повітрям при підпалі вибухав з виділенням великої кількості теплоти. Продукти горіння при цьому стрімко розширювалися, надаючи сильний тиск на навколишнє середовище. Лебон виношував думку про створення реального двигуна внутрішнього згоряння, однак в 1804 році він загинув, не встигнувши втілити в життя свій винахід;
• в 1806 р Братами Жозефом (1765-1833) і Клодом Ньєпс (тисячу сімсот шістьдесят два -?), французькими винахідниками, був побудований перший в світі діючий двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), який вони назвали «піреолофор», що в перекладі з грецького означає « покликаний вогненний вітер ». Тоді ж брати представили французької Академії наук доповідь про нову машину, яка за силою була порівнянна з паровою, але споживала менше палива. Машина працювала на вугільного пилу. Вони поставили свій двигун на триметрову човен, вагою 450 кг і часто плавали на ній. Відзначимо, що винахідники були одержимими натурами настільки, що, наприклад, Клод все життя конструював «Вічний двигун», а Жозеф в 1822 р став першовідкривачем фотографії;
• в 1860 р бельгійський інженер Етьєн Ленуар (1822-1900) винайшов і запатентував одноциліндровий двотактний двигун внутрішнього згоряння, що працює на вугільному газі і зі свічкою запалення. Пізніше, в 1863 р Ленуар поліпшив конструкцію свого двигуна, використавши замість газового палива, гас. Цей ДВС був встановлений на перше в світі колісне транспортний засіб. На ньому він проїхав історичні 50 миль за допомогою гасового двигуна з примусовим запалюванням і ремінного приводу на задню вісь.

Слід нагадати, що до кінця XIX ст. всі можливі технічні хитрощі щодо вдосконалення парових машин транспортних засобів пересування з метою підвищення їх ККД - себе вичерпали. І тут для них, як раз, і стався той реальний науково-технічний прорив в справі конструювання нової тягової машини для локомотивів. Це були двигуни внутрішнього згоряння і дизельні двигуни.

Найпомітнішим з творців все більш удосконалили ДВС, був німецький винахідник Ніколаус Отто (1832-1891). Так, в 1862 році він побудував модель чотиритактного ДВС, а пізніше в 1876 р спроектував і здійснив поліпшену систему запалювання і з нею запропонував світу практично застосовний чотиритактний двигун внутрішнього згоряння.

Іншими німецькими винахідниками були Готтліб Даймлер (1834-1900) і Вільгельм Майбах (1846-1929), які багато працювали над своїми варіантами ДВС. Головним їхнім пріоритетом стало конструювання у 1885 р. першого в світі карбюратора з виготовлення паливно-повітряної суміші і подачі її тепловому двігателю.Ещё в 1883 р Даймлер побудував швидкохідний двигун, що працював по циклу Отто, але не на природному газі, а на парах бензину. Спочатку Даймлер поставив свій ДВС на звичайні извозчичьи бігунки і змусив його обертати колеса екіпажу. Одночасно він побудував мотриса з двоциліндровим газовим ДВС потужністю до 10 л.с.для вузькоколійних заводських шляхів.

Рудольф Дизель (1858-1913), видатний німецький учений, головним дітищем якого став тепловий двигун - дизель (1892 г.). Розроблений ним двигун був абсолютно новий вид ДВС. Р. Дизеля реалізував такий процес самозаймання суміші (горючої речовини і повітря), який надійшов в робочу камеру циліндричного двигуна, в якій вона через стиснення поршнем за допомогою компресора під тиском 25-60 кгс / см2 мимовільно спалахувала, тому що виникали значні температури (700-900 ° С). Таке запалення суміші визволяти з неї колосальну енергію (тому що відбувався процес розриву молекулярних зв'язків суміші), вона збільшувалася в обсязі і створювала потужний тиск на поршень. Зауважимо, що цей процес принципово відрізняється від двигуна внутрішнього згоряння (запропонованого Н. Отто), в якому займання горючої суміші відбувалося за допомогою іскри запалювання.

Росія в цьому хронологічному ряду винахідників удосконалень ДВС представлена: Василем Яковлєвим (1883 г.) Ігнатієм Костович (1884 г.), Борисом Луцьким (1885 г.), Євгеном Яковлєвим (1889 р), Еммануелем Нобель (1897 г.), Георгієм Депп (1899 г.), Василем Гриневецьким (1906 г.) і іншими.

У 1883 г. інженер В.С. Яковлєв як ДВС трудився над компактним ДВС, які працювали на гасі. Конструктор виходив з потреб російської дрібної кустарної промисловості і сільського господарства, які потребували невеликому, економічному, легкому двигуні, з одного боку, і, з іншого - через достатньої наявності в країні чудового за якістю знаменитого «російського гасу».

В музеї ВПС в м Моніно, під Москвою, можна побачити оригінальний по виду ДВС - чотиритактний багатоциліндровий бензиновий двигун, який був зроблений в 1884 р Його створив Ігнатій Степанович Костович (1851-1916), талановитий російський винахідник і конструктор, для свого дирижабля "Росія" - найбільшого в світі в той час.

Видатний російський інженер Борис Григорович Луцький (1865-1920) довгий час працював в Німеччині, де запатентував безліч автомобільних, човнових і авіаційних двигунів. У 1885 р він спроектував вертикальний газовий двигун, що має зверху «атмосферне» впускний клапан. Луцький конструював ДВС потужністю від 4 до 1200 к.с. і навіть більше.

Однофамілець В. С. Яковлєва, російський інженер і підприємець Євген Олександрович Яковлєв (1857-1889), який працював багато над вдосконаленням ДВС, зумів налагодити виробництво автомобілів і в 1896 г. випустив на своєму Петербурзькому машинобудівному заводі свій перший вітчизняний зразок.

Автомобіль Е.А. Яковлева, 1896 р

У 1898 р Еммануель Нобель (з 1889 - російський підданий) придбав ліцензію на двигун внутрішнього згоряння у Р. Дизеля. Двигун пристосували в 1899 р для роботи на нафті, а не на гасі (див. Нижче матеріал про Г. Депп). Тоді Механічний завод «Людвіг Нобель» (пізніше «Російський дизель») в Петербурзі і розгорнув масове виробництво дизелів. У 1900 р на Всесвітній виставці в Парижі двигун Дизеля одержав Гран-прі. Цей двигун отримав в Європі назву «російський дизель».

У 1899 р відомий російський теплотехнік, професор Петербурзького Технологічного інституту Георгій Пилипович Депп удосконалив гасовий дизельний мотор, перетворивши його в перший в світі дизельний двигун, що працював на, так званому, важкому паливі, тобто - на сирої, необробленої нафти.
Василь Гнатович Гриневецький (1871-1919) створив в 1906 р свою конструкцію дизеля. Це був двигун внутрішнього згоряння, що працює за циклом Дизеля з наддувом від поршневого компресора і подвійним розширенням. Він складався з трьох циліндрів. Атмосферне повітря засмоктувався в перший - компресорний циліндр, де стискувався до 6 - 7 кгс / см2 і надходив у другій, де відбувалося стиснення до 30 - 60 кгс / см2. В кінці стиснення повітря впорскується паливо і починалося горіння і розширення суміші. Вона, продовжуючи горіти, надходила в третій циліндр, і в ньому вироблялося додаткове розширення, що дозволяло поршня здійснювати механічну роботу.

Ще раз підкреслимо, що нові вищенаведені конструкції теплових машин з використанням в них нових видів, як пального, так і процесів по їх займання - стали революційним переворотом в теплоенергетиці.

Нові теплові машини з успіхом використовувалися, як в якості стаціонарних двигунів на багатьох заводах і фабриках, так і активно включалися в процес модернізації транспорту: автомобіле- і суднобудування, а пізніше і - в локомотивобудування. При цьому слід зазначити, що ДВС породили, як нові різновиди сухопутного транспорту: автомобілі, автобуси, мотоцикли та обмоторенние велосипеди, так, і його новий вид - повітряний транспорт (різного типу літаки і навіть дирижаблі). Тут застосування ДВС було закономірним, тому що при відносно невеликій вазі і розмірі, вони раціонально вписувалися в габарити вищезазначених видів пересувних засобів. А ось дизелі, такі великі за розмірами і масою і, головне, більш потужні - стали широко застосовуватися, в першу чергу на водному транспорті. У 1903 р ними вже обладнали багато великотоннажні річкові судна (так з'явилися теплоходи натомість пароплавів), а також і морські кораблі. Виробництво дизельних підводних човнів і надводних кораблів військового флоту було особливо важливо для збільшення їх швидкості і вантажопідйомності. Слідом за ними вже на черзі модернізації знаходився ж.-д. транспорт, в недалекі плани якого входили наміри переходу на теплову або електричну тягу поїздів. Новим прогресивним двигуном для тепловоза повинен був стати - дизель.

Дизель і на сьогодні залишається найпотужнішою і економічною теплової машиною, ККД якого досягає 45%, а, при використанні енергії відпрацьованих газів і утилізації теплової енергії, ККД може досягти 85%.

Початкові підходи до тепловозобудуванням

Буде пізнавальним невелику розповідь про спроби локомотивобудівники багатьох країн на рубежі XIX-XX ст. почати конструювання провісників тепловозів. В першу чергу варто згадати про те, що робилося в цьому напрямку в Росії.

У 1892-1897 рр., Коли Р. Дизеля був отриманий патент на дизель, а потім пішло виготовлення його першого зразка в світі, з'явився перший проект російського тепловоза або, як його тоді називали - нафтовозів. Він був розроблений в 1894 р, видатним вченим механіком Віктором Львовичем Кирпичовим [1] , Який запропонував застосувати в якості силової установки на локомотиві дві тягові машини. Перша - парова, для зрушення з місця і розгону, і друга - калорізаторная, нафтова. Остання представляла собою один з варіантів дизеля - з невеликим ступенем стиснення горючої суміші, займисті калильним головкою - калоризатора. У режимі усталеного ходу ці машини повинні були працювати спільно. Пізніше в своєму проекті передбачався і інший варіант: для зрушення з місця: подавати в циліндри теплової машини стислий пар, а після набору швидкості - подавати в них же дизельне паливо. Кирпичов, як і деякі з винахідників того часу, намагався безпосередньо зв'язати між собою циліндри двигуна і провідні колеса локомотива.

Ідеї ​​Кирпичева пізніше, в 1920-х-1930-х рр. були підхоплені цілою плеядою російських вчених і конструкторів: В.І Гриневецьким, А.І Ліпецом, І.Ф. Ядова, Г.К. Хлебниковим, М.І. Прігоровський, В.А. Штукенберг, Л.М. Майзель і іншими. Майзель дав інше найменування локомотиву Кирпичова - теплопаровоз.

Із зарубіжних прикладів слід відзначити втілені в реальність типи теплопаровоз, створені італійцем Ансальдо в 1926 р і англійським заводом Кітсона - Стілла в 1928 р Всі вони припускали роботу тягових двигунів в різних режимах руху локомотива, поєднуючи роботу на них і парових двигунів, і ДВС .

У нашій країні лише в 1930-х рр. була здійснена споруда трьох досвідчених теплопаровоз двома локомотивобудівних заводами по проектам НІІЖТ. Перші два (пасажирський і вантажний теплопаровоз) створили на Ворошиловградську паровозобудівному заводі за участю конструкторів: А.С. Блізнянского, Д.В. Львова та П.А. Сороки. Третій, як вантажний теплопаровоз, побудували на Коломенському машинобудівному заводі по проектам Л.С. Лебединського, М.Н. Щукіна і А.І. Козякіна.

Теплопаровоз 1-5-1 Коломенського з-ду.

Ці локомотиви були досить складними за конструкцією, але розрахунковий К.К.Д. їх складав 14-16%, а паровоза 6-7%. Однак, до цього часу і у нас і за кордоном вже стали з'являтися досвідчені т е п л о в о з и, і від теплопаровоз відмовилися. Значно раніше на залізницях з'явилися малопотужні автомотриси (самохідні одиниці рухомого складу, розраховані на перевезення пасажирів), виготовлені на Митищинському вагонобудівному заводі, який в 1912-1914 рр. випустив їх всього сім екземплярів. Ось їх деякі технічні характеристики:

• шестициліндровий гасовий двигун «Дейц»;
• зв'язок з колісною парою - електрична: ДВС - ел.генератор-ел.двигуни-колісна пара;
• швидкість до 80 км / ч.

Автомотриси цього заводу використовували для приміського руху на Казанської залізниці. Вони вміщували понад сімдесят пасажирів. У 1913 році ця ідея отримала развітіевпроекте Е.Е. Лонкевіча. Він запропонував до реалізації тепловоз малої потужності (мотовоз) з механічною передачею, який повинен був здійснити Коломенський завод, але завадила війна. Однак подібні мотовози, наприклад, з імпортної надходження в 1916 р фірми «Плімут» з США все ж працювали на шляхах промислових підприємств, здійснюючи маневрову роботу.

Автомотриса, 1912 р

Що стосується початку попередніх розробок потужних магістральних тепловозів, то тут слід відзначити інженера Н.Г. Кузнєцова та полковника А.І. Одінцовим. Вони вперше в світі в 1905 р створили проект поїзного тепловоза з електричною передачею і індивідуальними тяговими електродвигунами, який виявився кращим прототипом майбутніх реальних розробок в нашій країні, але він не був побудований з невідомих причин.

Далі слід згадати чудового інженера і конструктора А.І. Ліпеца, який в 1913 р виконав проект тепловоза з оригінальною «пневматичної зчіпкою» дизеля при запуску.

Трохи пізніше багато ці ідеї отримали розвиток в проекті потужного тепловоза, інженера Коломенського заводу Ф.Х. Мейнеке. Цей локомотив (з дизельним двигуном з електропередачею [2] тележечного типу (осьова формула 1-2-1 + 1-2-1), мощность 1600 к.с.) розроблявся з 1909 р по 1913 р, і за технічним рівнем ця конструкція на той час була кращою в світі! Але, знову втрутилася війна 1914 року і створення цього тепловоза зупинилася.

Нарешті, торкнемося зарубіжних розробок. У 1892 р по Дрезденської міської залізниці став курсувати вагон з двигуном Отто. Це був прообраз першого пасажирського тепловоза закордоном. Досвідчений вагон сподобався публіці. Через два роки була побудована в Дессау перша міська залізниця з такими тепловозами-газоходами [3] . Вона працювала досить довго, але не могла конкурувати з електричними трамваями.

І все ж в Европе в 1912 р булу Зроблено спроба создания дизельного тепловоза німецькою Фірмою «А. Борзиг »спільно з Фірмою« Брати Зульцер »(Швейцарія), Які побудував для цього двигун під керівніцтвом Р. Дизеля. Сам же оригінальний локомотив на замовлення прусськіх казенних залізниць начали будуваті на заводі в городе Вінтертур. Головний двигун цього тепловоза потужністю 1200 к.с. являв собою 2-тактний чотіріціліндровій дизель, колінчастій вал которого БУВ з'єднаній дишло з провіднімі колесами. Тепловоз цієї моделі в 1914 р побував у кількох досвідчених поїздок, після чого стала ясна його непридатність для залізничного транспорту, і він був проданий на злам. Ось так ось. На початку Першої світової війни ідею тяги тепловоза німці закинули разом з невдалим тепловозом.

Лише в середині 1920-х рр. на вітчизняних заводах стали випускати малопотужні тепловози (мотовози) з автомобільними карбюраторними двигунами потужністю 20-60 к.с., а пізніше до 300 к.с., як для вузькоколійних під'їзних шляхів промислових підприємств, так і для маневрової роботи на ж.-д. шляхах нормальної колії.

Що стосується магістральних тепловозів, то в усьому світі вони втілювалася в цей період або у вигляді проектів, або невдалих дослідних зразків. Але попереду на них ще чекали кращі часи!

[1] Гідним його продовжувачем був син - М.В. Кирпичов (1879-1955), теплотехнік і теплофізик, академік АН СРСР, лауреат Сталінської премії.

[2] Мейнеке спроектував в 1913 р і перший в країні тепловоз з гидропередачей. Однак тоді виконання її важливих вузлів виявилося технічно неможливим. Десятиліття потому така передача стала використовуватися на важких вантажних автомобілях і промислових тепловозах.

[3] Тоді циліндр ДВС працював на газоподібному паливі: природному або нафтовому (попутному) газах.

Undoubtedly, there are some points you perhaps think about drugs. Let's discuss about how you can make sure that medications you order online are sure. You can purchase cure to treat acute treatment of the symptoms of osteoarthritis or trigeminal neuralgia. Some services offer to their customers Viagra. If you're concerned about sexual disease, you perhaps already know about levitra 20mg . Maybe every man knows at least something about levitra 10mg . Matters, like, are linked sundry types of health problems. Notwithstanding erectile disfunction is more common among older men, that does not something you simply have to live with. Several medicines may add to sex drive difficulties, so its essential to cooperate with your heartiness care purveyor so that the prescription can be tailored to your needs. Causes of sexual disfunction include injury to the penis. Chronic disease, definite remedies, and a status called Peyronie's disease can also cause sexual dysfunction. Do not give Viagra or any drug to anyone under 18 years old without prescription.