Mașina este condusă de aburi. Mașina cu vapori.
În acei ani, când mașina a ieșit la iveală, motorul cu combustie internă se afla doar pe una din direcțiile ideii de design. Cu mașina, unde s-au folosit motoare de acest fel, competiția cu abur și electric a concurat cu succes. Mașina de aburi a francezului Louis Sorplole a stabilit chiar o înregistrare de viteză în 1902. Și în următorii ani - regula nedivizată motor pe benzină este semidetașată tânăr entuziast care nu a putut împăca cu faptul că acest tip de energie înlocuită de o autostradă. Frații americani Stanley au construit mașini cu vapori între anii 1897 și 1927. Masinile lor erau destul de perfecte, dar cam greoaie. Un alt cuplu înrudit, de asemenea frații americani - Doble, a durat puțin mai mult. Ei au terminat lupta inegală în 1932, creând mai multe duzini de mașini cu aburi. Una dintre aceste mașini este încă în funcțiune, fără a fi supusă aproape nici unei modificări. Sunt instalate doar un cazan nou și un injector de motorină. Presiunea de vapori atinge 91,4 atm. la o temperatură de 400 ° C. Viteza maximă a mașinii este foarte ridicată - aproximativ 200 km / h. Dar cel mai remarcabil lucru este posibilitatea de a dezvolta un cuplu imens când pornim. Această proprietate a motorului cu aburi nu are motoare cu combustie internă și, prin urmare, a fost atât de dificil să se introducă motorină în locomotive. Brothers Doble masina de pe dreapta sa mutat în stat sub roțile unei bare de măsurare de 30 până la 30 cm, Osche o proprietate curios :. Inversarea urcă pe deal mai repede decât mașinile convenționale din față. Aburul utilizat este folosit numai pentru a roti ventilatorul și generatorul care încarcă bateria. Dar această mașină și ar fi rămas o curiozitate, un pretendent la un loc în muzeu de istoria tehnologiei, în cazul în care ochii de designeri de astăzi nu li se cere înapoi la idei vechi - și o pereche de mașini electrice - sub influența pericolului reprezentat de poluarea aerului.
Care din acest punct de vedere atrage într-o mașină cu aburi? O proprietate deosebit de importantă este emisia foarte mică de substanțe nocive cu produse de ardere. Acest lucru se datorează faptului că combustibilul nu arde prin mișcări, ca într-un motor pe benzină, dar, în mod continuu, procesul de combustie este stabil, timpul de combustie este mult mai lung.
Nu există nici o descoperire în acest sens - diferența dintre un motor cu abur și un motor cu combustie internă se află chiar în principiul funcționării lor. De ce mașinile cu vapori de aburi nu se aflau în concurență cu benzină? Deoarece motoarele lor au o serie de deficiențe grave.
Primul este un lucru bine-cunoscut: există atât de mulți șoferi ca și amatori, dar nu există încă amatori. Numai profesioniștii sunt implicați în acest domeniu al activității umane. Cel mai important lucru este că șoferul amator, stând în spatele volanului, riscă numai viața sa și cei care au avut încredere în el în mod voluntar; mecanicul este mii de alții. Dar este de asemenea important ca motorul cu abur să necesite o calificare superioară pentru întreținerea motorului cu abur decât pentru întreținerea motorului pe benzină. Eroarea conduce la deteriorarea gravă și chiar explozia cazanului.
Al doilea. Cine na văzut o locomotivă urcând într-un nor alb pe șine? Norul este abur eliberat în atmosferă. Locomotiva este o mașină puternică, există suficient spațiu pentru ea și pentru un cazan mare cu apă. Și mașina nu este suficientă. Și acesta este unul dintre motivele pentru abandonarea motoarelor cu aburi.
Al treilea și cel mai important lucru este eficiența scăzută a motorului cu aburi. Nu este nimic în care, în țările industrializate, toate locomotivele de pe liniile principale încearcă să se înlocuiască acum cu locomotive de căldură și electrice, nu este nimic de faptul că ineficiența locomotivei a intrat chiar și în zicală. 8% - bine, ce fel de eficiență este aceasta?
Pentru ao mări, trebuie să măriți temperatura și presiunea aburului. Pentru eficiența unui motor cu abur cu o putere de 150 de litri. a. și de mai sus a fost egal cu 30%, presiunea de operare de 210 kg / cm2 ar trebui menținută, pentru care este necesară o temperatură de 370 °. Din punct de vedere tehnic, acest lucru este fezabil, dar, în general, extrem de periculos, deoarece chiar și o mică scurgere de abur în motor sau cazan poate duce la o catastrofă. Și de la o presiune ridicată la o explozie - distanța este destul de mică.
Acestea sunt principalele dificultăți. Există, de asemenea, și cele mai mici (deși este necesar să se facă o rezervă că nu există nimic în tehnica). Este dificil să lubrifiați cilindrii, deoarece uleiul formează o emulsie cu apă fierbinte, intră în țevile cazanului, unde este depozitat pe pereți. Acest lucru agravează conductivitatea termică și provoacă o supraîncălzire locală puternică. Un alt "mic" - împiedicat în comparație cu pornirea normală a motorului cu aburi.
Și totuși, designerii au luat o afacere foarte veche și complet nouă pentru ei. Două surprinzătoare în aparatele lor au ieșit pe străzile orașelor americane. În exterior, nu se deosebeau de mașinile obișnuite, o formă chiar raționalizată seamănă cu cea sportivă. Erau mașini cu aburi. Ambii s-au mutat de pe locurile lor în mai puțin de 30 de secunde. după pornirea motorului și să ajungă la viteza de 160 km / h de lucru pe orice combustibil, inclusiv kerosen, și la 800 de kilometri cheltuit 10 de litri de apă.
În 1966, Ford a testat un motor cu abur în patru timpi, de mare viteză, pentru o mașină cu un volum de lucru de 600 cm3. Testele au arătat că gazele de eșapament conțin doar 20 de particule de hidrocarburi la 1 Mill. (Comisie a Senatului Instruction de combatere a poluării aerului să fie de 27 de particule), monoxid de carbon conținut de 0,05% din masa totală a gazului de eșapament, care este de 30 de ori mai mic decât numărul admisibil de .
O masina cu abur experimentat realizata de compania "General Motors", sub indicele E-101, a fost demonstrata la o expozitie de masini cu motoare neobisnuite. Aparent el nu a fost diferită de cea a mașinii, pe baza căruia a fost creat - „Pontiac“ - dar motorul împreună cu cazan, condensator și alte unități ale sistemului de abur cântărește 204 kg mai mult. Șoferul se așeză în locul lui, întoarse cheia și aștepta 30-45 de secunde, până se aprinse lumina. Acest lucru înseamnă că presiunea aburului a atins valoarea dorită și puteți merge. O astfel de perioadă scurtă de timp poate fi împărțită în astfel de etape.
Cazanul a fost umplut - pompa de combustibil pornește, combustibilul intră în camera de combustie, se amestecă cu aerul.
Temperatura și presiunea aburului au atins nivelul necesar, aburul intră în cilindri. Motorul este în ralanti.
Șoferul apasă pedala; cantitatea de abur care merge la motor crește, mașina începe să se miște. Orice combustibil - motorină, kerosen, benzină.
Toate aceste experimente au permis lui Robert Aires de la Centrul de Dezvoltare Avansată din Washington să afirme că deficiențele mașinii cu abur au fost depășite. Costurile ridicate de producție pentru producția în masă vor scădea cu siguranță. Cazanul, care constă din țevi, elimină pericolul exploziei, deoarece în orice moment participă doar la o cantitate mică de apă. Dacă conductele sunt poziționate mai aproape, dimensiunile motorului vor scădea. Antigelul te va salva de pericolul înghețării. Motorul cu aburi nu are nevoie de cutie de viteze, transmisie, demaror, carburator, amortizor de zgomot, sisteme de răcire, distribuție gaze și aprindere. Acesta este avantajul său imens. Modul de funcționare al mașinii poate fi ajustat alimentând mai mult sau mai puțin abur în cilindri. Dacă în loc de apă folosim freonul, care îngheață la temperaturi foarte scăzute și în plus are proprietăți lubrifiante, avantajele vor crește și mai mult. Motoarele cu aburi concurează cu consumul convențional de combustibil, consumul de carburant, indicele de putere per unitate de greutate.
În timp ce nu se pune problema utilizării la scară largă a mașinilor cu aburi. Nici o mașină nu a fost adusă la designul industrial și nimeni nu va reconstrui industria automobilelor. Dar designerii amatori nu au nimic de-a face cu tehnologia industrială. Și ei, unul câte unul, creează modele originale de mașini cu motoare cu aburi.
Doi inventatori, Peterson și Smith, au remodelat motorul navei. Au adus aburi în cilindri prin găurile pentru lumanari. Motorul cu greutate de 12 kg a dezvoltat o capacitate de 220 de litri. a. la 5600 rotații pe minut. Exemplul lor a fost urmat de inginerul mecanic Peter Barrett și fiul său Philip. Folosind un șasiu vechi, au construit o mașină cu aburi. Smith și-a împărtășit experiența cu ei. Tatăl și fiul au folosit un motor exterior în patru cilindri, combinându-l cu o turbină cu aburi proiectată de Smith.
Aburul a fost produs într-un cazan special conceput, care conține circa 400 picioare de țevi de cupru și oțel conectate în ligamente spirală care trec una deasupra celeilalte. Astfel crește circulația. Apa este pompată în boiler din rezervor. Combustibilul se amestecă cu aerul din camera de combustie, iar flăcările incandescente intră în contact cu țevile. În 10-15 secunde. apa este transformată într-o vapori comprimate la o temperatură de aproximativ 350 ° C și o presiune de 44 kg / cm. Acesta este scos din capătul opus al generatorului de abur și este trimis la orificiul de intrare al motorului.
Aburul intră în cilindru prin palete rotative, de-a lungul cărora trece canalele cu secțiune constantă.
Ambreiajul exterior al arborelui cotit este conectat rigid la angrenajul de pe roțile motoare.
În cele din urmă, aburul supraîncălzit a efectuat munca sa utilă și acum trebuie să se transforme în apă pentru a fi gata să înceapă ciclul din nou. Acest lucru face un condensator care arata ca un radiator auto obișnuit. Este așezat în față - pentru o răcire mai bună prin contracararea aerului.
Cea mai mare dificultate pentru ingineri este că, de multe ori, pentru a obține cel puțin o simplitate relativă a designului, este necesar să se reducă eficiența deja scăzută a mașinii. Doi designeri amatori au fost ajutați foarte mult de sfaturile lui Smith și Peterson. Din cauza lucrărilor comune, au fost aduse în proiect multe noutăți valoroase. Începeți cu cel puțin aer pentru ardere. Înainte de intrarea directă în arzător este încălzită, conducând între pereții încălziți ai cazanului. Aceasta asigură o combustie mai completă a combustibilului, scurtează timpul de eliberare și, de asemenea, face ca temperatura de combustie a amestecului să fie mai mare și, prin urmare, eficiența.
O lumânare simplă este utilizată pentru aprinderea unui amestec combustibil într-un cazan convențional cu abur. Peter Barrett a proiectat un sistem mai eficient - aprindere electronică. Ca amestec combustibil a folosit alcool-rectificat, pentru că este ieftin și are un număr mare de cifre octanice. Desigur, va funcționa și kerosen, motorină și alte tipuri de lichide.
Dar cel mai interesant lucru aici este condensatorul. Condensarea cantităților mari de abur este considerată principala dificultate a centralelor electrice moderne cu abur. Smith a proiectat un radiator în așa fel încât să se utilizeze praful de apă. Designul funcționează bine, sistemul condensează umiditatea cu 99%. Apa aproape nu este consumata - pe langa o cantitate mica care inca mai trece prin sigiliile.
O altă noutate interesantă este sistemul de lubrifiere. Cilindrii motorului cu aburi sunt de obicei lubrifiați de un dispozitiv complex și voluminos care răspândește praful de petrol greu în abur. Uleiul se așează pe pereții cilindrilor și apoi se evacuează cu aburul uzat. Ulterior, uleiul trebuie separat de condensul de apă și returnat la sistemul de lubrifiere.
Barretele au folosit un emulgator chimic care absoarbe ambele elemente - apă și ulei și apoi le separă, eliminând astfel necesitatea unui injector voluminos sau a unui separator mecanic. Testele arată că în timpul funcționării emulsificatorului chimic nu are loc nici o precipitare în cazanul de abur sau în condensator.
De asemenea, este interesant mecanismul tipului ambreiajului, care conectează direct motorul la arborele de antrenare și la angrenajul cardanic. Mașina nu are o cutie de schimbare a vitezelor, viteza este controlată prin schimbarea admisiei de abur în cilindri. Folosirea sistemului "ieșire de intrare" vă permite să puneți cu ușurință motorul într-o poziție neutră. Aburul poate fi direcționat spre motor, îl poate încălzi și, în același timp, aduce cazanul de abur în poziția gata de lucru, menținându-l constant în apropierea presiunii de lucru. Motorul cu aburi dezvoltă o putere de 30-50 de litri. s și un galon de combustibil este suficient pentru a deplasa mașina la o distanță de 15-20 mile, care este destul de comparabilă cu consumul de combustibil al autovehiculelor cu motor cu ardere internă. Sistemul de control este destul de complicat, dar complet automatizat; Este necesar să urmăriți numai mecanismul de direcție și să selectați viteza necesară. Când a fost testat, mașina a atins o viteză de aproximativ 50 de mile pe oră, dar aceasta este limita, deoarece șasiul mașinii nu se potrivește cu puterea motorului.
Acesta este rezultatul. Toate acestea - în timp ce experimentele. Dar cum știm dacă nu suntem martorii unei noi dominații a cuplului pe drumuri - acum nu fier, ci drum.
R. YAROV, inginer
Modelarea Designer 1971 an.
[email protected]
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: