Меню Закрыть

Двигатель что это: Недопустимое название — Викисловарь

Содержание

Альтернативный двигатель — Энергетика и промышленность России — № 1 (65) январь 2006 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 1 (65) январь 2006 года

Поршневые, газотурбинные и жидкостно-реактивные двигатели производят более 60% всей вырабатываемой человечеством энергии. Несмотря на существование многочисленных альтернативных вариантов – атомных реакторов, топливных элементов, солнечных батарей и т. д., львиная доля полезной работы производится установками, в основе которых лежат идеи столетней давности. Производители двигателей скептически относятся к возможности радикально изменить технологии. Однако такие возможности есть. Это доказал инженер Михаил Кузнецов. Его разработка – объемно‑струйный двигатель «Перун» – заинтересовала такие серьезные компании, как «Даймлер-Крайслер», «Ман» и др. Предлагаемая инновация объединила достоинства своих предшественников – двигателей поршневого внутреннего сгорания, газотурбинного и жидкостно-реактивного.

Сейчас поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) остаются самым распространенным классом тепловых машин. За год их выпускают в мире более 40 млн. Они используются в большинстве транспортных средств, реже – в энергоустановках.

От поршневых – до реактивных

Преимущество поршневых ДВС в том, что они обеспечивают большой крутящий момент при различных скоростях вращения мотора и различных режимах съема с него мощности. Но у этих установок низкий показатель выхода мощности на единицу веса – 0,8 кг / кВт, относительно низкий КПД – около 30%, а удельный расход топлива составляет в среднем около 250 г / кВт-ч. Кроме того, несмотря на все ухищрения конструкторов, эти двигатели остаются одними из основных загрязнителей окружающей среды: топливо в цилиндре не сгорает полностью – и этот недостаток невозможно ликвидировать ни с помощью компьютерного управления, ни путем дожигания выхлопных газов.

Еще один распространенный тип ДВС – газотурбинные двигатели (ГТД). Струя пара или продуктов горения топлива истекает из сопла на лопасти турбины, вызывая ее вращение. КПД таких двигателей достигает 90%. Однако значительную часть (до 60%) вырабатываемой механической энергии приходится расходовать на привод компрессора, который сжимает поток воздуха, поступающего в камеру сгорания для ее же охлаждения и для увеличения полноты сгорания топлива. К примеру, автомобильный ГТД «Ровер» развивает около 265 кВт мощности, а ее эффективная составляющая в три раза меньше – около 90 кВт. Высок в таких двигателях и удельный эффективный расход топлива: 300‑400 г/кВт-ч. К тому же чем меньше турбина, тем выше ее обороты, – и следовательно, нужна громоздкая система редукторов. В двигателе мощностью 40 кВт, например, турбина раскручивается со скоростью 60 тыс. оборотов в минуту. Поэтому изготовление ГТД экономически невыгодно, если его мощность составляет менее 110 кВт. Это ограничивает область применения ГТД, и они крайне редко используются в качестве автомобильных моторов.

С другой стороны, они незаменимы в стационарной энергетике и авиации, где необходимо производство таких мощностей, получение которых на поршневых силовых устройствах было бы экономически нецелесообразным.

Если считать КПД главным критерием определения эффективности двигателей, то дальше создания жидкостных реактивных двигателей (ЖРД) идти было уже некуда. Топливо сгорает в камере полностью при температуре в тысячи градусов. Это обеспечивает максимальный КПД при самом чистом выхлопе рабочего тела, создающего реактивную тягу. Но по ряду причин – высокой температуры выхлопных газов, крайне низкого ресурса самого двигателя и, главное, экономической нецелесообразности использования при небольших мощностях – сфера применения ЖРД ограничивается ракетно-космической техникой.

Идея – старая, устройство – новое

Справедливости ради стоит отметить, что первая попытка улучшить характеристики двигателя внутреннего сгорания за счет кардинального изменения одного из основных элементов – поршня – была предпринята задолго до изобретения Кузнецова. Феликс Ванкель еще в 1936 году получил патент на роторную силовую установку (первый автомобиль с таким мотором сошел с конвейера в 1963 году), в которой уже не было возвратно-поступательного движения поршня. Его мощность оказывалась равной мощности поршневого мотора с вдвое большим рабочим объемом. Возможность создания мощного, но легкого и малогабаритного двигателя вызвала огромный интерес со стороны автомобилестроителей, десятками стоявших в очереди за покупкой лицензии на его производство (кстати, одним из последних отметился там ВАЗ). Но конструкторы, по большому счету, так и не смогли уменьшить удельный расход топлива, а ресурс работы двигателя оставался крайне низким, поэтому большого распространения он не получил.

После этого были попытки (в середине 1950‑х их предприняли американские инженеры, а в 1970-х – японские) разработать принципиальную схему сферической роторной машины (СРМ), совмещавшей принципы работы поршневого и газотурбинного двигателей. Но особым успехом они не увенчались.

Михаил Кузнецов решил заняться воплощением идеи, почерпнутой им из публикации в журнале «Техника – молодежи» 35-летней давности. Именно там он впервые увидел схему объемной сферической роторной машины. В марте 1999 года изобретение было зарегистрировано Российским агентством по патентам и товарным знакам, а Московский Международный институт промышленной собственности оценил интеллектуальную собственность Кузнецова в 5,64 млн. долларов.

Как повысить эффективность?

Кузнецов нашел простое и красивое решение: вынес камеру сгорания, работающую по принципу ЖРД, за пределы сферической роторной машины, что значительно повысило ресурс работы двигателя. В этом – одно из главных преимуществ нового устройства. Отдельная камера сгорания позволяет использовать все преимущества жидкостно-реактивных и газотурбинных двигателей. Можно достичь высоких – до 2900 градусов по Цельсию – температур рабочего тела, при этом топливо будет выгорать полностью. К тому же такое решение дает возможность совершенствовать камеру сгорания отдельно от других составляющих двигателя.

Роторный узел образует в полости корпуса СРМ два расширительных контура. Каждый из них состоит из двух камер переменного объема. За один оборот они совершают полный рабочий цикл (сжатие и расширение). Смена рабочих циклов происходит автоматически за счет перекрытия впускных и выпускных каналов ротора.

При использовании в двигателе одной сферической роторной машины один контур работает в качестве двигателя, а камеры второго контура – в качестве компрессора, задача которого подавать сжатый воздух в камеру сгорания. Еще одно преимущество изобретения Кузнецова состоит в том, что возможны варианты, в которых можно использовать одновременно несколько роторных машин в одном двигателе. Простое увеличение их числа позволит управлять «литровой мощностью» всей установки. Скажем, в самолете все силовые компоненты двигателя будут включаться при взлете, а при крейсерском режиме часть из них можно вывести в режим ожидания. Это существенно увеличивает надежность и ресурс двигательной установки в целом, что особенно важно в авиации.

Пятикратное увеличение мощности

Профессор Технического университета имени Баумана, заведующий кафедрой поршневых и комбинированных двигательных установок Николай Иващенко отмечает, что «Перун» особенно привлекателен для малой авиации. Сотрудники его кафедры провели расчет математической модели двигателя, который подтвердил его работоспособность. Специалисты доказали, что «Перун» обладает низким удельным весом на единицу эффективной мощности и, соответственно, небольшими габаритами. Если такой двигатель поместить в объемы существующего моторного отсека современного танка, то его мощность увеличится в пять раз – с 2 тыс. до 10 тыс. кВт.

Профессор МАИ Валентин Рыбаков отметил, что роторная машина в двигателе Кузнецова при сопоставимых с газотурбинными устройствами мощностях совершает значительно меньшее число оборотов (40-киловаттный ГТД вращается со скоростью 60 тыс. оборотов в минуту, а СРМ достигает той же мощности при 12 тыс. оборотов в минуту), что упрощает редукционный механизм.

Профессионалы особо подчеркивают следующие преимущества изобретения: отсутствие возвратного механизма, высокий механический КПД и возможность использования установки в качестве компрессора или гидронасоса.

Естественно, не все технические проблемы решены: велики потери при перетекании продуктов сжигания топлива из камеры в камеру, дорого обходится точнейшая обработка деталей сферической роторной машины, а прочность конструкции ротора при высоких оборотах вызывает сомнения. Технические вопросы можно было бы решить, если бы дело дошло до стендовых испытаний хотя бы одного опытного образца. Но с этим как раз проблема. Внедрение инновации такого уровня требует больших инвестиций и времени. Сам Кузнецов утверждает, что для доведения его проекта до ума понадобится семь‑десять лет и не менее 100…200 млн. долларов. Первый этап – проектный – может занять полтора года и стоить около 100 тыс. долларов.

Кроме того, «Перун» бросает серьезный вызов традиционному двигателестроению. Авиационные, автомобильные и энергостроительные концерны потратили уже немало денег на доводку старых идей, и для них объемно‑струйный двигатель – слишком радикальный способ повысить конкурентоспособность своей продукции. Может быть, поэтому переговоры с потенциальными инвесторами пока ни к чему не привели.

Ракетный двигатель на взрывной тяге – Наука – Коммерсантъ

Новая физическая идея — использование детонационного горения вместо обычного, дефлаграционного — позволяет радикально улучшить характеристики реактивного двигателя.

Говоря о космических программах, мы в первую очередь думаем о мощных ракетах, которые выводят на орбиту космические корабли. Сердце ракеты-носителя — ее двигатели, создающие реактивную тягу. Ракетный двигатель — это сложнейшее энергопреобразующее устройство, во многом напоминающее живой организм со своим характером и манерами поведения, которое создается поколениями ученых и инженеров. Поэтому изменить что-то в работающей машине практически невозможно: ракетчики говорят: «Не мешай машине работать. ..» Такой консерватизм, хотя он многократно оправдан практикой космических пусков, все же тормозит ракетно-космическое двигателестроение — одну из самых наукоемких областей деятельности человека. Необходимость изменений назрела уже давно: для решения целого ряда задач нужны существенно более энергоэффективные двигатели, чем те, которые эксплуатируются сегодня и которые по своему совершенству достигли предела.

Нужны новые идеи, новые физические принципы. Ниже речь пойдет именно о такой идее и о ее воплощении в демонстрационном образце ракетного двигателя нового типа.

Дефлаграция и детонация

В большинстве существующих ракетных двигателей химическая энергия горючего преобразуется в тепло и механическую работу за счет медленного (дозвукового) горения — дефлаграции — при практически постоянном давлении: P=const. Однако, кроме дефлаграции, известен и другой режим горения — детонация. При детонации химическая реакция окисления горючего протекает в режиме самовоспламенения при высоких значениях температуры и давления за сильной ударной волной, бегущей с высокой сверхзвуковой скоростью. Если при дефлаграции углеводородного горючего мощность тепловыделения с единицы площади поверхности фронта реакции составляет ~1 МВт/м2, то мощность тепловыделения в детонационном фронте на три-четыре порядка выше и может достигать 10000 МВт/м2 (выше мощности излучения с поверхности Солнца!). Кроме того, в отличие от продуктов медленного горения, продукты детонации обладают огромной кинетической энергией: скорость продуктов детонации в ~20-25 раз выше скорости продуктов медленного горения. Возникают вопросы: нельзя ли в ракетном двигателе вместо дефлаграции использовать детонацию и приведет ли замена режима горения к повышению энергоэффективности двигателя?

Приведем простой пример, который иллюстрирует преимущества детонационного горения в ракетном двигателе над дефлаграционным. Рассмотрим три одинаковых камеры сгорания (КС) в виде трубы с одним закрытым и другим открытым концом, которые заполнены одинаковой горючей смесью при одинаковых условиях и поставлены закрытым концом вертикально на тягоизмерительные весы (рис.  1). Энергию зажигания будем считать пренебрежимо малой по сравнению с химической энергией горючего в трубе.

Пусть в первой трубе горючая смесь зажигается одним источником, например, автомобильной свечой, расположенной у закрытого конца. После зажигания вверх по трубе побежит медленное пламя, видимая скорость которого обычно не превышает 10 м/c, то есть много меньше скорости звука (около 340 м/с). Это означает, что давление в трубе P будет очень мало отличаться от атмосферного Pa, и показания весов практически не изменятся. Другими словами, такое (дефлаграционное) сжигание смеси фактически не приводит к появлению избыточного давления на закрытом конце трубы, и, следовательно, дополнительной силы, действующей на весы. В таких случаях говорят, что полезная работа цикла с P=Pa=const равна нулю и, следовательно, равен нулю термодинамический коэффициент полезного действия (КПД). Именно поэтому в существующих силовых установках горение организуется не при атмосферном, а при повышенном давлении P«Pa, получаемом с помощью турбонасосов. В современных ракетных двигателях среднее давление в КС достигает 200-300 атм.

Попытаемся изменить ситуацию, установив во второй трубе множество источников зажигания, которые одновременно зажигают горючую смесь по всему объему. В этом случае давление в трубе P быстро возрастет, как правило, в семь-десять раз, и показания весов изменятся: на закрытый конец трубы в течение некоторого времени — времени истечения продуктов горения в атмосферу — будет действовать достаточно большая сила, которая способна совершить большую работу. Что же изменилось? Изменилась организация процесса горения в КС: вместо горения при постоянном давлении P=const мы организовали горение при постоянном объеме V=const.

Теперь вспомним о возможности организации детонационного горения нашей смеси и в третьей трубе вместо множества распределенных слабых источников зажигания установим, как и в первой трубе, один источник зажигания у закрытого конца трубы, но не слабый, а сильный — такой, который приведет к возникновению не пламени, а детонационной волны. Возникнув, детонационная волна побежит вверх по трубе с высокой сверхзвуковой скоростью (около 2000 м/с), так что вся смесь в трубе сгорит очень быстро, и давление в среднем повысится как при постоянном объеме — в семь-десять раз. При более детальном рассмотрении оказывается, что работа, совершенная в цикле с детонационным горением, будет даже выше, чем в цикле V = const.

Таким образом, при прочих равных условиях детонационное сгорание горючей смеси в КС позволяет получить максимальную полезную работу по сравнению с дефлаграционным горением при P=const и V=const, то есть позволяет получить максимальный термодинамический КПД. Если вместо существующих ракетных двигателей с дефлаграционным горением использовать двигатели с детонационным горением, то такие двигатели могли бы дать чрезвычайно большие выгоды. Этот результат был впервые получен нашим великим соотечественником академиком Яковом Борисовичем Зельдовичем еще в 1940 году, однако до сих пор не нашел практического применения. Основная причина этому — сложность организации управляемого детонационного горения штатных ракетных топлив.

Мощность тепловыделения в детонационном фронте на 3-4 порядка выше, чем во фронте обычного дефлаграционного горения и может превышать мощность излучения с поверхности Солнца. Скорость продуктов детонации в 20-25 раз выше скорости продуктов медленного горения

Импульсный и непрерывный режимы

До настоящего времени предложено множество схем организации управляемого детонационного горения, включая схемы с импульсно-детонационным и с непрерывно-детонационным рабочим процессом. Импульсно-детонационный рабочий процесс основан на циклическом заполнении КС горючей смесью с последующим зажиганием, распространением детонации и истечением продуктов в окружающее пространство (как в третьей трубе в рассмотренном выше примере). Непрерывно-детонационный рабочий процесс основан на непрерывной подаче горючей смеси в КС и ее непрерывном сгорании в одной или нескольких детонационных волнах, непрерывно циркулирующих в тангенциальном направлении поперек потока.

Концепция КС с непрерывной детонацией предложена в 1959 году академиком Богданом Вячеславовичем Войцеховским и долгое время изучалась в Институте гидродинамики СО РАН. Простейшая непрерывно-детонационная КС представляет собой кольцевой канал, образованный стенками двух коаксиальных цилиндров (рис. 2). Если на днище кольцевого канала поместить смесительную головку, а другой конец канала оборудовать реактивным соплом, то получится проточный кольцевой реактивный двигатель. Детонационное горение в такой КС можно организовать, сжигая горючую смесь, подаваемую через смесительную головку, в детонационной волне, непрерывно циркулирующей над днищем. При этом в детонационной волне будет сгорать горючая смесь, вновь поступившая в КС за время одного оборота волны по окружности кольцевого канала. К другим достоинствам таких КС относят простоту конструкции, однократное зажигание, квазистационарное истечение продуктов детонации, высокую частоту циклов (килогерцы), малый продольный размер, низкий уровень эмиссии вредных веществ, низкий уровень шума и вибраций.

Заданный удельный импульс в детонационном ракетном двигателе достигается при значительно меньшем давлении, чем в традиционном жидкостном ракетном двигателе. Это позволит в перспективе кардинально изменить массогабаритные характеристики ракетных двигателей

Демонстрационный образец

В рамках проекта Минобрнауки создан демонстрационный образец непрерывно-детонационного ракетного двигателя (ДРД) с КС диаметром 100 мм и шириной кольцевого канала 5 мм, который испытан при работе на топливных парах водород—кислород, сжиженный природный газ—кислород и пропан-бутан—кислород. Огневые испытания ДРД проводились на специально разработанном испытательном стенде. Длительность каждого огневого испытания — не более 2 с. За это время с помощью специальной диагностической аппаратуры регистрировались десятки тысяч оборотов детонационных волн в кольцевом канале КС. При работе ДРД на топливной паре водород—кислород впервые в мире экспериментально доказано, что термодинамический цикл с детонационным горением (цикл Зельдовича) на 7-8% эффективнее, чем термодинамический цикл с обычным горением при прочих равных условиях.

В рамках проекта создана уникальная, не имеющая мировых аналогов вычислительная технология, предназначенная для полномасштабного моделирования рабочего процесса в ДРД. Эта технология фактически позволяет проектировать двигатели нового типа. При сравнении результатов расчетов с измерениями оказалось, что расчет точно прогнозирует количество детонационных волн, циркулирующих в тангенциальном направлении в кольцевой КС ДРД заданной конструкции (четыре, три или одну волну, рис. 3). Расчет с приемлемой точностью предсказывает и рабочую частоту процесса, то есть дает значения скорости детонации, близкие к измеренным, и тягу, фактически развиваемую ДРД. Кроме того, расчет правильно предсказывает тенденции изменения параметров рабочего процесса при повышении расхода горючей смеси в ДРД заданной конструкции — как и в эксперименте, количество детонационных волн, частота вращения детонации и тяга при этом увеличиваются.

ДРД против ЖРД

Основной показатель энергоэффективности ракетного двигателя — удельный импульс тяги, равный отношению тяги, развиваемой двигателем, к весовому секундному расходу горючей смеси. Удельный импульс измеряется в секундах (с). Зависимость удельного импульса тяги ДРД от среднего давления в КС, полученная в ходе огневых испытаний двигателя нового типа, такова, что удельный импульс увеличивается с ростом среднего давления в КС. Основной целевой показатель проекта — удельный импульс тяги 270 с в условиях на уровне моря — достигнут в огневых испытаниях при среднем давлении в КС, равном 32 атм. Измеренная тяга ДРД при этом превысила 3 кН.

При сравнении удельных характеристик ДРД с удельными характеристиками в традиционных жидкостных ракетных двигателях (ЖРД) оказывается, что заданный удельный импульс в ДРД достигается при значительно меньшем среднем давлении, чем в ЖРД. Так, в ДРД удельный импульс в 260 с достигается при давлении в КС всего 24 атм, тогда как удельный импульс 263,3 с в известном отечественном двигателе РД-107А достигается при давлении в КС 61,2 атм, которое в 2,5 раза выше. Отметим, что двигатель РД-107А работает на топливной паре керосин—кислород и используется в первой ступени ракеты-носителя «Союз-ФГ». Такое значительное снижение среднего давления в ДРД позволит в перспективе кардинально изменить массогабаритные характеристики ракетных двигателей и снизить требования к турбонасосным агрегатам.

Вот и новая идея, и новые физические принципы.

Один из результатов проекта — разработанное техническое задание на проведение опытно-конструкторской работы (ОКР) по созданию опытного образца ДРД. Основная проблема, которую планируется решить в рамках ОКР,— обеспечить непрерывную работу ДРД в течение длительного времени (десятки минут). Для этого потребуется разработать эффективную систему охлаждения стенок двигателя.

Ввиду своего прорывного характера задача создания практического ДРД, несомненно, должна стать одной из приоритетных задач отечественного космического двигателестроения.

Сергей Фролов, доктор физико-математических наук, Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, профессор НИЯУ-МИФИ


Газ вместо керосина

В 2014-2016 годах Министерством образования и науки РФ поддержан проект «Разработка технологий использования сжиженного природного газа (метан, пропан, бутан) в качестве топлива для ракетно-космической техники нового поколения и создание стендового демонстрационного образца ракетного двигателя». Проект предусматривает создание демонстрационного образца непрерывно-детонационного ракетного двигателя (ДРД), работающего на топливной паре «сжиженный природный газ (СПГ)—кислород». Исполнитель проекта — Центр импульсно-детонационного горения Института химической физики РАН. Индустриальный партнер проекта — Тураевское машиностроительное конструкторское бюро «Союз». В заявке на проект целесообразность использования в жидкостном ракетном двигателе (ЖРД) непрерывно-детонационного горения объяснялась более высоким термодинамическим КПД по сравнению с традиционным циклом, использующим медленное горение, а целесообразность использования СПГ объяснялась целым рядом преимуществ по сравнению с керосином: повышенным удельным импульсом тяги, доступностью и дешевизной, существенно меньшим сажеобразованием при горении и более высокими экологическими характеристиками. Теоретически замена керосина на СПГ в традиционном ЖРД сулит повышение удельного импульса на 3-4%, а переход от традиционного ЖРД к ДРД — на 13-15%.


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».

двигатель — Энциклопедия по машиностроению XXL

При динамическом исследовании и расчете машин большое значение имеет вопрос о мощности, которая может быть развита машиной-двигателем при различных скоростях вращения ведомого вала, или о мощности, необходимой для приведения в движение рабочей машины при различных скоростях вращения ведомого вала. В большинстве машин момент на валу при различных скоростях вращения вала непостоянен. Во всех машинах при изменении скорости вращения изменяются динамические давления в кинематических парах, и, следовательно, меняются силы трения в них. В рабочих машинах при изменении скорости вращения ведущего вала изменяются производственные сопротивления, сопротивления среды и т. д. Зависимость момента М, приложенного к ведо-  [c.210]
Т. Рассмотрим типовые механические характеристики машин-двигателей и рабочих машин.  [c.211]

Для машин-двигателей характерным является уменьшение вращающего момента УИ с увеличением угловой скорости со-  [c.211]

На рис. 10.7 и 10.8 показаны механические характеристики электродвигателей постоянного тока. На рис. 10.7 момент М = = М (со) изменяется линейно, а на рис. 10.8 — по более сложному закону. Кривые Р = Р (ш) имеют параболический характер. На рис. 10.9 показана механическая характеристика водяной турбины. Все механические характеристики вида М = УИ (со) для машин-двигателей, показанные на рис. 10.7—10.9, являются нисходящими кривыми. На рис. 10.10 показаны механические характеристики асинхронного электродвигателя трехфазного тока. Эти характеристики имеют как нисходящий, так и восходящий участки кривой.  [c.211]

Валы, несущие на себе рабочие органы машины (например, ротор электрической машины-двигателя или зажимной патрон станка), называют коренными валами в отличие от валов передач, несущих на себе различные детали передач (зубчатые колеса, кулачки, звездочки).  [c.270]

Весьма чистая — высшая степень чистоты обработки Тонкое шлифование и полирование. Ручные и доводочные процессы (чистовой, тонкий и двухкратный суперфиниш, тонкое хонингование). Притирка тонкая и т. п. Вращающиеся и скользящие поверхности машин двигателей, рабочие поверхности калибров особо ответственных измерительных инструментов  [c.58]

Применение масла высокой вязкости оправдано лишь в тех случаях, когда подшипник работает при температуре, повышенной в результате иагрева извне, например в подшипниках горячи. х машин (двигателей внутреннего сгорания), корпусы которых нагреваются от тепла, выделяющегося при рабочих процессах. Здесь применение масел повышенной вязкости является подчас единственно возможным способом обеспечения надежной работы подшипников.  [c.363]

У горячих машин (двигатели внутреннего сгорания) посадка втулки может ослабеть при разогреве корпуса.  [c.396]

Проблема устранения дополнительных динамических давлений играет большую роль в современной технике, так как в конструкциях машин-двигателей и производственных машин обычно имеется деталь (либо узел деталей), которая с большой угловой скоростью вращается вокруг неподвижной оси (турбинный диск, ротор электрического мотора или генератора, шпиндель токарного или расточного станков и т. д.).  [c.378]


Энергетическими машинами являются паровая машина, двигатель внутреннего сгорания,турбина, электрический генератор, электродвигатель. Паровая машина и двигатель внутреннего сгорания преобразуют внутреннюю энергию горючего в механическую энергию, электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую, электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую.[c.53]

На рис. 190, а изображена схема устройства машины-двигателя (двигателя внутреннего сгорания), в которой химическая энергия топлива превраш,ается в цилиндре в тепловую, затем тепловая энергия превращается в механическую энергию в форме поступательного движения поршня и, наконец, последняя превращается в механическую в форме вращательного движения коленчатого вала, т. е. в энергию, удобную для использования в самых различных целях.  [c.184]

Развиваемая в машинах-двигателях мощность передается на машину-орудие через детали, имеющ,ие вращательное движение. В двигателе внутреннего сгорания, паровой машине, паровой и газовой турбинах, а также в электродвигателе мощность передается через вращающийся вал. На винтовых судах вращательное движение передается непосредственно на винт. Во многих станках, как, например, токарных, сверлильных, револьверных, во многих транспортных машинах рабочим движением также является вращательное движение.  [c. 185]

Кривошипно-шатунный механизм. Этот механизм широко применяется как в машинах-двигателях, так и в машинах-орудиях для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения во вращательное, и наоборот.  [c.188]

Расчет валов. По назначению различают валы передач (зубчатых, ременных, цепных и т. д.) и коренные валы машин, несущие, кроме деталей передач, рабочие органы машин-двигателей или рабочих машин. В качестве примера коренного вала можно указать вал турбины, на котором насажены турбинные диски.  [c.375]

По форме геометрической оси валы делят на три группы а) прямые, б) коленчатые, в) гибкие. Коленчатые валы применяют в поршневых машинах-двигателях и машинах-орудиях, в частности в судовых двигателях внутреннего сгорания и в поршневых насосах. Их использование связано с преобразованием вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот при этом коленчатые валы выполняют функции кривошипов шатунно-кривошипных механизмов. Гибкие валы имеют изменяющуюся форму геометрической оси их применяют в приводах механизированного инструмента (например, вал зубоврачебной бормашины), приборах дистанционного управления и др. Далее рассматриваются только прямые валы.  [c.375]

Этот механизм служит для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (например, в компрессорах, поршневых насосах, эксцентриковых и кривошипных прессах) или, наоборот, для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (например, в паровых машинах, двигателях внутреннего сгорания).  [c.78]

Для приведения в движение рабочих машин им передается механическая энергия от машин-двигателей. В подавляющем большинстве случаев двигатели и исполнительные органы рабочих машин связываются не непосредственно, а с помощью механизмов, называемых передачами, которые бывают механические, гидравлические, пневматические и электрические. В дальнейшем мы будем заниматься только механическими передачами.[c.63]

Звено передачи, которое Получает движение от машины-двигателя, называется ведущим звено, которому передается движение, называется ведомым кроме того, в передачах бывают промежуточные звенья.  [c.63]

В технике встречаются два вида задач, связанные с регулированием процесса теплопередачи. Один вид задач связан с необходимостью уменьшения количества передаваемой теплоты (тепловых потерь), т. е. с необходимостью введения в конструкцию аппарата, машины, двигателя, трубопровода тепловой изоляции. Другой вид задач связан с необходимостью увеличения количества передаваемой теплоты, т. е. с интенсификацией теплопередачи.  [c.229]


Являясь основным оборудованием ГЭС и представляя собой машину — двигатель, гидравлическая турбина приводит в движение электрогенератор, вырабатывающий электрическую энергию. Мощность турбин крупных современных гидроэлектростанций достигает сотен тысяч киловатт в одном агрегате.[c.99]

Таким образом, для рабочих машин приведенный момент Mt,a представляет собой момент сил сопротивления, в то время как для машин двигателей это будет момент от движущих сил Мд.с, приведенный к звену приведения.  [c.132]

Обеспечивает торможение машины двигателем.  [c.83]

Энергетические машины, которые делятся на машины-двигатели, предназначенные для преобразования различных видов энергии в механическую работу (электродвигатели, водяные турбины, двигатели внутреннего сгорания) машины-преобразователи, используемые для преобразования механической энергии в другие виды энергии (электрогенераторы, компрессоры, насосы).  [c.5]

Машины делят в основном на две большие группы машины-двигатели и рабочие машины. Машины- двигатели — энергетические машины, предназначенные для преобразования энергии любого вида в энергию движения исполнительных органов рабочих машин. К таким машинам относят электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, паровые машины и т. п. Рабочие машины предназначены для облегчения и замены физического труда человека по изменению формы, свойств, состояния, размера и положения обрабатываемых материалов, для перемещения различных грузов, а также для облегчения и замены его логической деятельности при выполнении расчетных операций и операций контроля и управления производственными процессами. К таким машинам относят всевозможные станки для обработки материалов, дорожные, сельскохозяйственные и транспортные машины, подъемные краны, транспортеры, вычислительные машины, устройства робототехники манипуляторы , автооператоры , промышленные роботы и др.  [c.6]

Кроме класса рабочих машин, существуют транспортные машины и машины-двигатели, которые преобразуют определенный вид энергии в механическую работу, необходимую для приведения в движение рабочей машины, а также информационные машины и особый класс машин-автоматов — промышленные роботы.  [c.7]

Машиншйм агрегатом (рис. 69) называется устройство, состоящее из машины-двигателя 1, рабочей машины 2 и передаточного механизма 3 (редуктора, короб н скоростей, иариатора).[c.131]

Энергетической маишной назыпается машина, предиазначенная для преобразования любого вида энергии в механическую (и наоборот). В первом случае она носит название машины-двигателя, во втором случае — машины-генератора.  [c.12]

Аналогично уравновешиванию шарнирных четырехзвенных механизмов и для кривошипно-ползунного механизма можно подобрать массы звеньев и их центры масс так, чтобы главные векторы hi образовывали фигуру, подобную кривошипно-пол-зунному механизму, но, в отличие от механизма шарнирного четырехзвенника, центр масс кривошипно-ползунного механизма не будет неподвижным, а будет двигаться по прямой, параллельной оси ползуна. В этом случае в механизме останутся неуравновешенными силы инерции, направленные вдоль этой оси. Такое частичное уравновешивание весьма часто применяется на практике, например, в механизмах сельскохозяйственных машин, двигателей и др.  [c.289]

Первый этап автоматизация переработки только энергетических потоков на этом этапе используется механизированный пнструмепт, т. е. машина-двигатель с собственно машиной-орудием. Человек как бы привязан к машине.  [c.577]

М а ш и и о й называется устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов или информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека. Различают машины-двигатели, рабочие машины и информационные (кoнтpoльfIO-yнpaвляющиe и математические). Двигатель и соединенную с ним рабочую магиину называк т машинным агрегатом. Иногда в состав машинного агрегата входят передаточные механизмы (редукторы, вариаторы и ир.) и контрольно-управляющие уст])ойства.  [c.5]

Литье широко применяют для изготовления фаеонных деталей от мелких до самых крупных типа базовых и корпусных. У многих машин (двигатели внутреннего сгорания, турбины, компрессоры, металлорежущие стаикп и т. д.) масса литых деталей составляет 60 — 80% от массы машины.  [c.53]

Машины-двигатели, преобразующие один вид энергии в другой (электродвигатели, гидравлические двигатели, двигатели внутреннего сгорания).[c.8]

Примеры плоских механизмов с низшими парами. Кривошипно-ползунный механизм (см. рис. 2.1 а — конструкция б — схема) — один из самых распространенных, он является основным механизмом в поршневых машинах (двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, насосы), в ковочных машинах и прессах и т. д. На рис. 2.1, в изображена схема внёосного (дезаксиального) кривошипно-ползунного механизма.  [c.24]

Работа различных тепловых двигателей, будь то паровая машина, двигатель внутреннего сгорания или реактивный двигатель ракеты, в конечном счете обеспечивается отсутствием химического равновесия в системе топливо-Нокислитель . Правда, работа здесь совершается не прямо в процессе горения, а после него, в процессе  [c.110]

Энергетические машины, к которым относят машины-двигатели, преобразующие различного вида энергию в механическую работу (электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания и т. д.) машины-преобразователи, преобразующие механическую энергию в другие виды энергии (электрические генераторы, компрессоры и т. д.).  [c.4]


По Форме геометрической пт нялы лелят на три группы 1) пря-мыеТ2) коленчатые. 3) гибкие. Коленчатые валы применяют в поршневых машинах-двигателях и машинах-орудиях, в частности в судовых двигателях внутреннего сгорания и в поршневых насосах. Их использование связано с преобразованием вращательного движения в возвратно-поступательное или наоборот при этом коленчатые валы выполняют функции кривошипов в кривошипно-ползун-  [c.412]

Машины-дшгатели преобразовывают какой-либо вид энергии в механическую, например паровые машины, двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели и т. п.  [c.349]

Все многообразие машин можно разделить по характеру рабочего процесса на классы машины-двигатели, преобразуюш,ие тот или иной вид энергии (электрической, тепловой и т. д.) в механическую работу машины-преобразователи, превраш,а-ющие механическую работу в какой-либо другой вид энергии (электрические генераторы, воздушные и гидравлические насосы и т. д.) транспортные машины, преобразуюш,ие механическую работу, получаемую от двигателя, в механическую же работу перемеш,ения масс технологические машины, предназначенные для выполнения технологических процессов, т. е. для изменения свойств, формы, размеров и состояния обрабатываемого материала информационные машины кибернетические  [c.171]

Машины делят на две большие группы машины-двигатели и рабочие мйшины. Машинами-двигателями называют такие машины, в которых один вид энергии (электрической, тепловой, сжатого воздуха или поднятой воды и т. п.) преобразуется в энергию движения исполнительных органов рабочих машин. К рабочим машинам относят машины, предназначенные для облегчения и замены физического труда человека по изменению формы, свойств, СОСТОЯНИЯ, размеров и положения обрабатьтаемых материалов и объектов, а также для облегчения и замены его логической деятельности по выполнению расчетных операций и опера-  [c.7]

Для приведения в движение станков, машин, автомобилей, самолетов и т. п. требуется механическая энергия. Ее получают от специальных машин —двигателей, преобразующих в механическую энергию теплоту, выделяющуюся при сжигании топлива или расщеплении ядра атома.  [c.9]

Таким образом, второй закон термодинамики утверждает невозможность построения машины — двигателя при наличии лишь одного источника тепла. Такая машина (с одним источником) получила название тврпетуум-мобиле второго рода . Она, как видно, противоречит второму за-  [c.90]


Что такое двигатель? | Различные типы двигателей

Что такое двигатель?

Двигатель — это машина, предназначенная для преобразования одной или нескольких форм энергии в механическую энергию. Механические тепловые двигатели преобразуют теплоту в работу с помощью различных термодинамических процессов. Двигатели, например те, которые используются для запуска транспортных средств, могут работать на различных видах топлива, в первую очередь на бензине и дизельном топливе в случае автомобилей.

Двигатель внутреннего сгорания является, пожалуй, наиболее распространенным примером химической тепловой машины, в которой тепло от сгорания топлива вызывает быстрое повышение давления газообразных продуктов сгорания в камере сгорания, заставляя их расширяться и приводя в движение поршень, который вращается коленчатый вал.

В отличие от двигателей внутреннего сгорания реактивный двигатель (например, реактивный двигатель) создает тягу за счет выброса реактивной массы в соответствии с третьим законом движения Ньютона.

Помимо тепловых двигателей, электрические двигатели преобразуют электрическую энергию в механическое движение, пневматические двигатели используют сжатый воздух, а заводные двигатели заводных игрушек используют энергию упругости. В биологических системах молекулярные двигатели, такие как миозины в мышцах, используют химическую энергию для создания сил и, в конечном счете, движения.

Доступные источники энергии включают потенциальную энергию, тепловую энергию, химическую энергию, электрический потенциал и ядерную энергию. Многие из этих процессов генерируют тепло как промежуточную форму энергии, поэтому тепловые двигатели имеют особое значение.

Некоторые естественные процессы, такие как ячейки атмосферной конвекции, преобразуют тепло окружающей среды в движение. Механическая энергия имеет особое значение на транспорте, но также играет роль во многих промышленных процессах, таких как резка, измельчение, дробление и смешивание.

Различные типы двигателей

Вероятно, наиболее интуитивный способ различать их — это тип энергии, которую каждый двигатель использует для питания.

  • Тепловые двигатели
  • Реакционные двигатели
  • Электрические двигатели
  • Физические двигатели

1.

ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

. Он делает это путем перевода рабочего тела из состояния с более высокой температурой в состояние с более низкой температурой.

Источник тепла вырабатывает тепловую энергию, приводящую рабочее тело в высокотемпературное состояние. Рабочее тело совершает работу в рабочем органе двигателя, отдавая тепло более холодному отводу до достижения им низкотемпературного состояния.

В ходе этого процесса часть тепловой энергии преобразуется в работу за счет использования свойств рабочего вещества. Рабочим телом может быть любая система с ненулевой теплоемкостью, но обычно это газ или жидкость.Во время этого процесса часть тепла обычно теряется в окружающую среду и не преобразуется в работу. Кроме того, часть энергии бесполезна из-за трения и сопротивления.

Обычно двигатель преобразует энергию в механическую работу. Тепловые двигатели отличаются от двигателей других типов тем, что их КПД существенно ограничивается теоремой Карно.

В основном существуют два типа тепловых двигателей – двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания.

1.1
Двигатели внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, в котором сгорание топлива происходит в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Эта экзотермическая реакция топлива с окислителем создает газы высокой температуры и давления, которые могут расширяться.

Отличительной чертой двигателя внутреннего сгорания является то, что полезная работа выполняется расширяющимися горячими газами, непосредственно приводящими к движению, например воздействующими на поршни, роторы или даже за счет давления и перемещения всего двигателя.

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

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

Связанный: Что такое двигатель внутреннего сгорания?

1.2
Двигатели внешнего сгорания

Двигатель внешнего сгорания (двигатель ЕС) — это тепловой двигатель, в котором внутреннее рабочее тело нагревается за счет сгорания внешнего источника через стенку двигателя или теплообменник. Затем жидкость, расширяясь и воздействуя на механизм двигателя, производит движение и полезную работу. Затем жидкость охлаждается, сжимается и используется повторно (замкнутый цикл) или (реже) сбрасывается, а охлаждающая жидкость всасывается (воздушный двигатель открытого цикла).

«Сжигание» относится к сжиганию топлива с окислителем для подачи тепла. Двигатели аналогичной (или даже идентичной) конфигурации и работы могут использовать подвод тепла из других источников, таких как ядерные, солнечные, геотермальные или экзотермические реакции, не связанные с горением; но тогда они строго не классифицируются как двигатели внешнего сгорания, а как внешние тепловые двигатели.

Рабочей жидкостью может быть газ, как в двигателе Стирлинга, или пар, как в паровом двигателе, или органическая жидкость, такая как н-пентан, в органическом цикле Ренкина.Жидкость может быть любого состава; газ является наиболее распространенным, хотя иногда используется даже однофазная жидкость. В случае паровой машины жидкость меняет фазы между жидкостью и газом.

Связанный: Что такое двигатель внешнего сгорания?

1.3
Воздушно-реактивные двигатели внутреннего сгорания

Воздушно-реактивные двигатели внутреннего сгорания представляют собой двигатели внутреннего сгорания, в которых кислород атмосферного воздуха используется для окисления («сжигания») топлива, а не содержит окислитель, как в ракете.Теоретически это должно дать лучший удельный импульс, чем у ракетных двигателей.

Непрерывный поток воздуха проходит через воздушно-реактивный двигатель. Этот воздух сжимается, смешивается с топливом, воспламеняется и выбрасывается в виде выхлопных газов.

Примеры

Типичные дыхательные двигатели воздуха включают в себя:

  • Парозаправочный двигатель
  • паровой двигатель
  • газовая турбина
  • авиабитающий двигатель
  • Turbo-Proweller Engine
  • Turbo-Proweller Engine
  • Emperse Deconation Engine
  • Pulse-Jet
  • ПВРД
  • ГПВРД
  • Жидкостно-воздушный двигатель/реактивные двигатели SABRE.

2.

РЕАКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Эти типы двигателей, известные как реактивные двигатели, создают тягу, выбрасывая реактивную массу. Основным принципом реакционного двигателя является третий закон Ньютона. Если вы дунете чем-то с достаточной силой через заднюю часть двигателя, это толкнет переднюю часть вперед. И реактивные двигатели действительно хорошо с этим справляются.

Реактивный двигатель — это двигатель или двигатель, создающий тягу за счет выброса реактивной массы в соответствии с третьим законом движения Ньютона. Этот закон движения обычно перефразируют так: «Для каждой силы действия существует равная, но противоположная сила противодействия».

Примеры включают реактивные двигатели, ракетные двигатели, насосные форсунки и более необычные варианты, такие как двигатели на эффекте Холла, ионные двигатели, массовые двигатели и ядерные импульсные двигатели.

Открытие реактивной машины приписывают румынскому изобретателю Александру Чурку и французскому журналисту Жусту Бюиссону.

3.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ

Существуют три типа классических электрических двигателей: магнитные, пьезоэлектрические и электростатические.

Магнитный , как и батарея, является наиболее часто используемым из трех. Он основан на взаимодействии между магнитным полем и электрическим потоком для создания работы. Он работает по тому же принципу, что и динамо-машина для выработки электроэнергии, но в обратном порядке. На самом деле, вы можете генерировать немного электроэнергии, если вручную прокрутите электромагнитный двигатель.

Чтобы создать магнитный двигатель, вам понадобятся несколько магнитов и намотанный проводник. Когда на обмотку подается электрический ток, он индуцирует магнитное поле, которое взаимодействует с магнитом, создавая вращение.

Важно, чтобы эти два элемента были разделены, поэтому электрические двигатели состоят из двух основных компонентов: статора, который является внешней частью двигателя и остается неподвижным, и ротора, который вращается внутри него.

Они разделены воздушным зазором. Обычно магниты встроены в статор, а проводник намотан на ротор, но они взаимозаменяемы. Магнитные двигатели также оснащены коммутатором для смещения электрического потока и модуляции индуцированного магнитного поля при вращении ротора для поддержания вращения.

Пьезоэлектрические приводы — это типы двигателей, которые используют свойство некоторых материалов генерировать ультразвуковые колебания при воздействии на них электрического тока для создания работы.

Электростатические двигатели используют одинаковые заряды для отталкивания друг друга и создания вращения в роторе. Поскольку в первых используются дорогие материалы, а для работы вторых требуется сравнительно высокое напряжение, они не так распространены, как магнитные приводы.

Классические электрические двигатели обладают одним из самых высоких показателей энергоэффективности среди всех двигателей, преобразуя до 90% энергии в работу.

4.

ДВИГАТЕЛИ/МОТОР С ФИЗИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

Некоторые двигатели приводятся в действие потенциальной или кинетической энергией, например, некоторые фуникулеры, гравитационные самолеты и канатные конвейеры используют энергию движущейся воды или камней, а некоторые часы имеют вес, который падает под действием силы тяжести. Другие формы потенциальной энергии включают сжатые газы (например, пневматические двигатели), пружины (заводные двигатели) и эластичные ленты.

Исторические военные осадные машины включали большие катапульты, требушеты и (в некоторой степени) тараны, которые приводились в действие потенциальной энергией.

Пневматический двигатель

Пневматический двигатель представляет собой машину, которая преобразует потенциальную энергию в виде сжатого воздуха в механическую работу. Пневматические двигатели обычно преобразуют сжатый воздух в механическую работу за счет линейного или вращательного движения.

Линейное движение может обеспечиваться либо диафрагменным, либо поршневым приводом, а вращательное движение обеспечивается лопастным пневматическим двигателем или поршневым пневматическим двигателем. Пневматические двигатели нашли широкое применение в производстве ручных инструментов, и предпринимаются постоянные попытки расширить их использование в транспортной отрасли.Тем не менее, пневматические двигатели должны преодолеть недостатки эффективности, прежде чем их можно будет рассматривать в качестве жизнеспособного варианта в транспортной отрасли.

Гидравлический двигатель

Гидравлический двигатель получает энергию от жидкости под давлением. Этот тип двигателя используется для перемещения тяжелых грузов и привода машин.

Гибрид

Некоторые двигательные единицы могут иметь несколько источников энергии. Например, электродвигатель подключаемого гибридного электромобиля может получать электричество либо от батареи, либо от ископаемого топлива через двигатель внутреннего сгорания и генератор.

различные типы двигателей

Тепловые двигатели бывают двух типов: двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания.

Существуют различные типы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и их классификация зависит от различных оснований.

И.К. двигатели классифицируются по следующим основаниям:

1. Типы конструкции
  1. Поршневой двигатель: Поршневой двигатель имеет поршень и цилиндр, поршень совершает возвратно-поступательное движение (взад и вперед) внутри цилиндр.Из-за возвратно-поступательного движения поршня его называют поршневым двигателем. Двухтактные и четырехтактные двигатели являются распространенными примерами поршневых двигателей.
  2. Роторный двигатель: В роторном двигателе ротор совершает вращательное движение для производства энергии. Возвратно-поступательного движения нет. В камере находится ротор, который совершает вращательное движение внутри камеры. Роторный двигатель Ванкеля, газотурбинные двигатели относятся к роторным типам двигателей.

2. Типы используемого топлива

В зависимости от типа используемого топлива двигатель подразделяется на бензиновый, дизельный и газовый.

  1. Бензиновый двигатель: Двигатель, работающий на бензине, называется бензиновым двигателем.
  2. Дизельный двигатель: Двигатель, работающий на дизельном топливе, называется дизельным двигателем.
  3. Газовый двигатель: Двигатель, работающий на газовом топливе, называется газовым двигателем.

3. Рабочий цикл

На основе рабочего цикла различают следующие типы двигателей:

  1. Двигатель с циклом Отто: Эти типы двигателей работают по циклу Отто.
  2. Двигатель с дизельным циклом: Двигатель, работающий по дизельному циклу, называется двигателем с дизельным циклом.
  3. Двухтактный двигатель или полудизельный двигатель: Двигатель, работающий как на дизельном топливе, так и на цикле Отто, называется двухтактным или полудизельным двигателем.

4. Количество ходов

На основании количества ходов различают следующие типы двигателей:

  1. Четырехтактный двигатель: Четырехтактный двигатель: раз я.е., 2 движения вверх (от НМТ к ВМТ) и 2 движения вниз (от ВМТ к НМТ) за один цикл рабочего такта называют четырехтактными двигателями.
  2. Двухтактный двигатель: Двигатель, в котором поршень совершает двойное движение, т. е. одно движение от ВМТ к НМТ, а другое — от НМТ к ВМТ для создания рабочего такта, называется двухтактным двигателем.
  3. Двигатель с горячим зажиганием: Этот тип двигателя не используется на практике.

5. Тип зажигания

По типу зажигания двигатели классифицируются как:

  1. Двигатель с искровым зажиганием (S.I. двигатель): В двигателе с искровым зажиганием имеется свеча зажигания, которая устанавливается на головке двигателя. Свеча зажигания производит искру после сжатия топлива и воспламеняет воздушно-топливную смесь для сгорания. Бензиновые двигатели имеют искровое зажигание.
  2. Двигатель с воспламенением от сжатия (двигатель с воспламенением от сжатия): В двигателе с воспламенением от сжатия в головке блока цилиндров нет свечи зажигания. Топливо воспламеняется от тепла сжатого воздуха. Дизельные двигатели имеют воспламенение от сжатия.

6. Количество цилиндров

В зависимости от количества цилиндров в двигателе различают следующие типы двигателей:

  1. Одноцилиндровый двигатель: Двигатель, состоящий из одного цилиндра, называется одноцилиндровым. цилиндровый двигатель. Как правило, одноцилиндровые двигатели используются в мотоциклах, скутерах и т. д.
  2. Двухцилиндровый двигатель : Двигатель, состоящий из двух цилиндров, называется двухцилиндровым двигателем.
  3. Многоцилиндровый двигатель: Двигатель, состоящий из более чем двух цилиндров, называется многоцилиндровым двигателем. Многоцилиндровый двигатель может иметь три, четыре, шесть, восемь, двенадцать и шестнадцать цилиндров.

7. Расположение цилиндров

На основании расположения цилиндров классификация двигателей:

  1. Вертикальный двигатель: в вертикальных двигателях цилиндры расположены вертикально, как показано на схеме. .
  2. Горизонтальный двигатель: В горизонтальных двигателях цилиндры располагаются горизонтально, как показано на приведенной ниже схеме.
  3. Радиальный двигатель:  Радиальный двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания поршневого типа, в котором цилиндры расходятся наружу от центрального картера, как спицы колеса. Если смотреть спереди, он напоминает стилизованную звезду и называется «звездным» двигателем. Прежде чем газотурбинный двигатель не стал преобладающим, его обычно использовали для авиационных двигателей.
  4. V-образный двигатель: В двигателях типа V цилиндры расположены в двух рядах под некоторым углом между собой. Угол между двумя берегами должен быть как можно меньше, чтобы предотвратить вибрацию и проблемы с балансировкой.
  5. Двигатель W-типа: В двигателях W-типа цилиндры расположены в три ряда, образуя W-образное расположение. Двигатель типа W изготавливается при выпуске 12-цилиндровых и 16-цилиндровых двигателей.
  6. Двигатель с оппозитным расположением цилиндров: В двигателе с оппозитным расположением цилиндров цилиндры расположены друг напротив друга.Поршень и шатун показывают одинаковое движение. Он работает плавно и имеет большую балансировку. Размер двигателя с оппозитным расположением цилиндров увеличивается из-за его расположения.

8. Расположение клапанов

В зависимости от расположения впускного и выпускного клапанов в различных положениях головки цилиндров или блока цилиндров автомобильные двигатели подразделяются на четыре категории. Эти аранжировки называются «L», «I», «F» и «T». Легко запомнить слово «ПОДЪЕМ», чтобы вспомнить четырехклапанную компоновку.

  1. Двигатель с Г-образной головкой: В этих типах двигателей впускные и выпускные клапаны расположены рядом и приводятся в действие одним распределительным валом. Цилиндр и камера сгорания имеют перевернутую форму L.
  2. Двигатель с двутавровой головкой: В двигателях с двутавровой головкой впускной и выпускной клапаны расположены в головке блока цилиндров. Один клапан приводит в действие все клапаны. Эти типы двигателей в основном используются в автомобилях.
  3. Двигатель с головкой F: Это комбинация двигателей с головкой I и F. При этом один клапан обычно впускной клапан находится в головке, а выпускной клапан лежит в блоке цилиндров. Оба набора клапанов управляются одним распределительным валом.
  4. Двигатель с Т-образной головкой: В двигателях с Т-образной головкой впускной клапан расположен с одной стороны, а выпускной клапан с другой стороны цилиндра. Здесь для работы требуются два распределительных вала, один для впускного клапана, а другой для выпускного клапана.

9. Типы охлаждения

На основе типов охлаждения двигатели классифицируются как:

  1. Двигатели с воздушным охлаждением: В этих двигателях воздух используется для охлаждения двигателей.В двигателях с воздушным охлаждением гильзы цилиндров разделены и используются металлические ребра, которые обеспечивают излучающую поверхность, увеличивающую охлаждение. Двигатели с воздушным охлаждением обычно используются в мотоциклах и скутерах.
  2. Двигатели с водяным охлаждением: В двигателях с водяным охлаждением вода используется для охлаждения двигателя. Двигатели с водяным охлаждением используются в автомобилях, автобусах, грузовиках и других четырехколесных транспортных средствах, большегрузных транспортных средствах. В воду добавляют антифриз, чтобы предотвратить ее замерзание в холодную погоду.Каждый двигатель с водяным охлаждением имеет радиатор для охлаждения горячей воды от двигателя.

Помимо вышеуказанных типов двигателей, двигатели внутреннего сгорания также классифицируются на основе следующего.
1. Скорость:

На основе скорости типы двигателей:

4

  • Низкоскоростной двигатель
  • Engine Engine
  • Высокоскоростной двигатель
  • 2. Способ впрыска топлива

    В зависимости от способа впрыска топлива двигатели классифицируются как:

    1. Карбюраторный двигатель
    2. Двигатель с воздушным впрыском
    3. Двигатель с безвоздушным или твердым впрыском
    3. Метод управления
    1. Двигатель с автоматическим управлением: Это тип двигателя, в котором подача топлива контролируется регулятором. Он контролирует скорость двигателя, отключая зажигание и подачу топлива в двигатель на очень высоких оборотах.
    2. Качественно управляемый двигатель
    3. Количественно управляемый двигатель
    Он используется для привода стационарного оборудования, такого как насос, генератор, мельница или заводское оборудование и т. д.
  • Автомобильный двигатель: Это типы двигателей, которые используются в автомобильной промышленности. Например: бензиновый двигатель, дизельный двигатель, газовый двигатель — это двигатели внутреннего сгорания, подпадающие под категорию автомобильных двигателей.
  • Локомотив: Двигатели, которые используются в поездах, называются локомотивами.
  • Судовой двигатель: Двигатели, которые используются в морских судах для приведения в движение лодок или кораблей, называются судовыми двигателями.
  • Авиационный двигатель: Типы двигателей, которые используются в самолетах, называются авиационными двигателями. В авиационных двигателях используются радиальные и газотурбинные двигатели.
  • Часто задаваемые вопросы.

    Что такое двигатель?

    Двигатель — это машина, предназначенная для преобразования одной или нескольких форм энергии в механическую энергию. Механические тепловые двигатели преобразуют теплоту в работу с помощью различных термодинамических процессов. Двигатели, например те, которые используются для запуска транспортных средств, могут работать на различных видах топлива, в первую очередь на бензине и дизельном топливе в случае автомобилей.

    Какие существуют типы двигателей?

    Типы двигателей и принципы их работы:
    1. Тепловые двигатели – двигатели внутреннего сгорания (двигатели внутреннего сгорания), двигатели внешнего сгорания (двигатели ЕС), реактивные двигатели.
    2. Электродвигатели.
    3. Физические двигатели.

    Что такое функция двигателя?

    Двигатель является основным источником энергии транспортного средства. Двигатель использует топливо и сжигает его для производства механической энергии. Химическая энергия превращается в механическую энергию.Тепло, выделяемое при сгорании, используется для создания давления, которое затем используется для привода механического устройства.

    Какой был первый двигатель?

    В 1872 году американец Джордж Брайтон изобрел первый коммерческий двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе. В 1876 году Николаус Отто, работая с Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом, запатентовал четырехтактный двигатель со сжатым зарядом. В 1879 году Карл Бенц запатентовал надежный двухтактный газовый двигатель.

    В чем разница между двигателем и мотором?

    «Люди используют оба взаимозаменяемо, но разница в том, что двигатели работают на электричестве, а двигатели работают на сгорании . Двигатель преобразует различные виды топлива в механическую силу, а двигатель преобразует электрическую энергию в механическую».

    Сколько существует различных типов двигателей?

    В основном двигатели бывают двух типов, и это двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания. (я).

    СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ

    Что такое двигатель? Каковы его типы?

    Двигатель — сердце автомобиля. Это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию, которая используется для привода транспортного средства.По сути, это устройство, которое производит энергию. В автомобилях используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, в котором сгорание (сгорание топлива) происходит внутри цилиндра, и он внезапно создает силу высокого давления. Создаваемая сила давления используется для управления транспортным средством или вращения колеса с помощью какого-либо механизма.

    Двигатель внутреннего сгорания можно классифицировать следующим образом:

    В соответствии с конструкцией двигателя:
    1.Поршневой двигатель (поршневой двигатель)

    В поршневом двигателе сила давления создается за счет сгорания, воздействующего на поршень (устройство, которое может совершать возвратно-поступательные движения внутри цилиндра) и передает силу давления на коленчатый вал с помощью шатун. Так коленчатый вал начинает вращаться и вращать колесо транспортного средства.

    2. Роторный двигатель (двигатель Ванкеля)

    В роторном двигателе имеется свободно вращающийся ротор. На этот ротор действует сила давления, возникающая при сгорании топлива, поэтому ротор вращается и начинает вращать колесо транспортного средства.

    В зависимости от использования топлива:
    1. Дизельный двигатель (двигатель с воспламенением от сжатия)

    В дизельном двигателе в качестве топлива используется дизельное топливо. Он также известен как C.I. двигатель, потому что нет дополнительного оборудования для сжигания топлива. Горение топлива начинается за счет повышения температуры при сжатии воздуха.

    2. Бензиновый двигатель (двигатель с искровым зажиганием)

    В бензиновом двигателе в качестве топлива используется бензин. Он также известен как двигатель SI, потому что в нем топливо сжигается искрой, генерируемой внутри цилиндра некоторым дополнительным оборудованием (свечей зажигания).

    Читайте также:

    По ходу:
    1. Двухтактный двигатель:

    В двухтактном двигателе коленчатый вал делает один оборот за одно время сжигания топлива.

    2. Четырехтактный двигатель:

    В четырехтактном двигателе коленчатый вал делает два оборота за одно время сжигания топлива.

    3. Шеститактный двигатель:

    В шеститактном двигателе коленчатый вал делает три оборота за одно время сжигания топлива.

    По количеству цилиндров:
    1.
    Одноцилиндровый двигатель:

    Двигатель имеет только один цилиндр и поршень, соединенный с коленчатым валом. Этот двигатель используется в легковых транспортных средствах (как правило, в двухколесных), таких как мотоциклы, скутеры и т. д.,

    2. Многоцилиндровый двигатель:

    В этом типе двигателя более одного цилиндра и поршня соединены с коленчатым валом использовал. Многоцилиндровые двигатели используются там, где требуется большая мощность. Он в основном используется в тяжелых транспортных средствах, таких как автомобили, автобусы, грузовики и т. д.

    В соответствии с расположением цилиндров:
    1.Рядный двигатель

    Цилиндры расположены по прямой линии один за другим по длине коленчатого вала.

    2. V-образный двигатель

    Двигатель с двумя расположенными под углом друг к другу цилиндрами и одним коленчатым валом, образующим V-образную форму, известный как V-образный двигатель.

    3. Двигатель с оппозитным расположением цилиндров

    Двигатель с двумя противоположными рядами цилиндров на одном коленчатом валу (двигатель V-образного типа с углом между рядами 180 градусов).

    4.Двигатель W-типа

    Двигатель, аналогичный двигателю V-типа, за исключением того, что с тремя рядами цилиндров на одном коленчатом валу известен как двигатель W-типа.

    5. Противоположный поршневой двигатель

    В этом типе двигателя в каждом цилиндре имеется два поршня с камерой сгорания в центре между поршнями. В этом двигателе один процесс сгорания вызывает два рабочих такта одновременно.

    6. Радиальный двигатель

    Это двигатель с поршнями, расположенными в круговой плоскости вокруг центрального коленчатого вала.Шатуны поршней соединены с главным шатуном, который, в свою очередь, соединен с коленчатым валом.

    Если вам понравилась эта информация, не забудьте поставить лайк и поделиться ею.

    определение двигателя в The Free Dictionary

    И все же он добился уважения к пожарной машине. Когда один из них мчался к его грузовику, он в страхе мчался по тротуару, угрожая бесчисленному количеству людей уничтожением. ускорило бы нас в преисподнюю, чем похвальное приспособление, облегчающее нам путь к Небесному Городу. Наш нос теперь был направлен прямо на подводную лодку, когда я услышал, как двигателю передан полный ход. «Если двигатель остановится, — сказал он, — я не знаю, как мы из этого выберемся». Средний двигатель, обычно используемый в качестве подкрепления, не работает; таким образом, турбинные вакуумные камеры левого и правого бортов втягиваются прямо в обратку. Потребуются месяцы, чтобы проникнуть в эти могучие стены, на самом деле работа уже началась, и нечего опасаться, если двигатель насосной станции выйдет из строя. бегают как надо и как все уже сотни лет бегают; но мы опасаемся, что худшее уже случилось.Пожарная машина!» кричали в два-три голоса, «отойди, расступись!» и с топотом и грохотом по камням вбежали во двор две лошади с тяжелым паровозом за ними. Когда я вижу движение паровоза, я слышу свист и вижу, как открываются клапаны и вращаются колеса, но я не имею права заключать, что свист и вращение колес являются причиной движения двигателя. предметом, который сейчас перед нами, является конструкция двигателя, его длина, состав и вес. Там ждала длинная карета-салун с кондукторским тормозом сзади и паровозом впереди. Часа через четыре после того, как мы отправились в путь, я проснулся от очень смешного несчастного случая; поскольку карета остановилась на некоторое время, чтобы починить что-то, что вышло из строя, двое или трое молодых туземцев проявили любопытство посмотреть, как я выгляжу, когда сплю; они залезли в паровоз и, очень мягко приблизившись к моему лицу, один из них, гвардейский офицер, вонзил острый конец своей полущуки в мою левую ноздрю, которая щекотала мой нос, как соломинку. , и заставил меня сильно чихнуть; после чего они незаметно ускользнули, и только через три недели я узнал причину своего столь внезапного пробуждения.Где-то вдали, на западе, раздался протяжный свист пассажирского паровоза. Спящая на дороге собака вскочила и залаяла.

    Что такое игровой движок?

    Какой бы ни была ваша любимая видеоигра, это благодаря игровому движку, который помогает создавать такое чудо. Давайте узнаем больше об игровых движках и о том, какие из них сегодня популярны в разработке игр!

    Где сегодня веселье в технологическом мире без игр? От ролевых игр до симуляторов, множество любителей создали такой большой спрос на следующее большое игровое чудо.Из-за такого спроса отрасль продолжает видеть то здесь, то там инновационные технологические инструменты, удовлетворяющие потребности людей.

    Сегодняшние технологические стеки для создания игр намного превосходят те, что были много лет назад. Игровые движки теперь могут отвечать на распространенные вопросы о том, как создаются игры. Благодаря этому инструменту и некоторому опыту работы с необходимыми языками программирования разработчики программного обеспечения могут продвигать полноценную игру.

    Кстати, разработчики игр также пользуются большим спросом.Мощная команда с опытом работы с игровыми движками и графическим дизайном — это то, что нужно технологическому стартапу или компании, чтобы вывести игру на рынок. Но что такое игровой движок и что нам нужно о нем знать? Давайте узнаем!

    Что такое игровой движок?

    Игровой движок — это среда разработки программного обеспечения, в основном предназначенная для создания видеоигр. Другими вариантами этого отраслевого термина являются игровая архитектура, игровая структура или просто игровая структура.

    Основные функции игровых движков часто включают рендеринг 2D- или 3D-графики, физический движок, анимацию, искусственный интеллект, звук и потоковую передачу, среди прочего.

    Компоненты игрового движка

    Как и предполагалось, это платформа, которая используется для создания различных типов видеоигр с различными языками программирования. Это такая же IDE, как и любая другая, но оснащенная настройками и конфигурациями, позволяющими беспрепятственно разрабатывать игры. Таким образом, это приводит нас к тому, что представляют собой эти компоненты.

    Механизм визуализации

    Механизмы рендеринга или графический движок — это подкомпонент игрового движка. Он фокусируется на 2D или 3D-рендеринге игровой графики.Хороший игровой движок должен иметь движок рендеринга, совместимый с различными форматами импорта.

    Будь то 2D или 3D, очень важно иметь графический компонент, который хорошо сочетает в себе косметику игры.

    Искусственный интеллект

    Искусственный интеллект оказывает значительное влияние на общую производительность и логику игры. При создании игры движок ИИ автоматически дает рекомендации, основанные на поведении игрока в игре.

    Например, герой в многопользовательской игре на боевой арене приближается к вражеской башне.Башня атакует героя в качестве реакции, когда он находится в пределах досягаемости. Следовательно, герой теряет часть жизней от атаки башни.

    Эта логика реализуется путем создания сценариев, написанных и разработанных опытными инженерами-программистами ИИ. Можно сказать, что сценарии реагируют на поведение игры в целом.

    Физический движок

    Вот мы и подумали, что физику можно оставить в школе. Вот где мы ошибаемся. Физический движок — это очень важная часть программного обеспечения, особенно для игр-симуляторов.Это подкомпонент, относящийся к проектированию и разработке симуляций реальных действий, движений и реакций. К ним относятся, среди прочего, скорость, ускорение, плавность и движение снаряда.

    Физические движки

    используются в основном для видеоигр с реальными действиями и реакциями в реальном времени. Grand Theft Auto — отличный пример использования физики в качестве игрового движка. Столкновения транспортных средств и гравитация при падении дают нам визуальную симуляцию реальных случаев действия-реакции.

    Звуковой двигатель

    Звук или звуковой движок управляет звуковыми эффектами, создаваемыми внутриигровыми взаимодействиями. Это аудиофайлы, интегрированные в игровую логику с помощью программных приложений или доступных SDK. Это загружает, оптимизирует и воспроизводит звуковые файлы, посвященные каждому действию в игре.

    Сеть

    Эпоха Интернета позволила сделать игровой процесс более интерактивным с использованием сети. Сетевой движок поддерживает многопользовательские или социальные игры, соединяя вас с другими пользователями, чтобы вместе наслаждаться игрой.

    В целом, эти движки работают вместе, чтобы создать полностью функционирующую игру для каждого пользователя. Один или два из них могут не потребоваться в зависимости от разрабатываемой игры. Тем не менее, этот программный инструмент рекомендуется для использования компаниями и разработчиками.

    Самые популярные игровые движки

    Другим спросом, созданным в этой нише, являются эффективные инструменты разработки, которые могут использовать разработчики игр и компании. Некоторые из них являются эксклюзивными для платформы, а некоторые нет. Компании-производители игровых движков продолжали развиваться, учитывая рекомендуемые обновления для игр.

    Мы в долгу перед этими производителями игровых движков за создание инструментов, позволяющих разработчикам использовать любые игры, которые мы захотим. Вот некоторые из самых популярных игровых движков в мире.

    Единство

    Возглавляет наш список игровой движок Unity. Это один из фаворитов, поскольку его проще использовать для новых и опытных разработчиков игр.

    Unity обслуживает несколько платформ в отношении интерактивного 3D-игрового опыта. С помощью Unity вы можете разрабатывать высококачественные игры с оптимальной производительностью в любом игровом жанре!

    Кроме того, у Unity есть бесплатная версия для личного использования.Корпоративные пользователи могут подписаться ежемесячно, чтобы получить больше функций и возможностей для брендинга бизнеса. Lara Croft Go и Pillars of Eternity — некоторые примеры игр, созданных с помощью Unity.

    Нереальный

    Unreal — еще один популярный игровой движок от Epic Games, который используют профессиональные разработчики игр. Причина его популярности в том, что он прост в использовании и хорошо документирован. Он доступен с 1998 года и постоянно обновляется, чтобы обеспечить лучший опыт разработки игр.

    С помощью Unity вы можете создавать мультиплатформенные игры с консоли на мобильные устройства (Android и iOS). Помимо игровой индустрии, он также используется в автомобилестроении. Такие игры, как Fortnite и Mortal Kombat Mobile, создаются с использованием игрового движка Unreal.

    Лесной склад Амазонки

    Как следует из названия, Lumberyard — это игровой движок, принадлежащий Amazon. Они продают это как «Бесплатно. Мощный. Полностью настраиваемый». Помимо разработки основной игры, Lumberyard также предлагает простой хостинг через AWS и интеграцию с Twitch.

    Amazon Lumberyard также рекомендуется, если вы собираетесь играть в многопользовательскую игру.

    АРКит

    ARKit несколько отличается от других предметов в этом списке. Этот фреймворк, представленный в iOS11, позволяет создавать потрясающие возможности дополненной реальности (AR) на устройствах iOS.

    Он в основном популярен среди разработчиков iOS из-за его первоклассных возможностей дополненной реальности. К ним относятся обнаружение и отслеживание лиц, обнаружение объектов, отслеживание изображений, отслеживание положения и отслеживание ориентации.

    Гейммейкер

    GameMaker позволяет разработчикам игр создавать и разрабатывать игры. Почему? Эта платформа Yoyo Games использует для создания игр только метод «укажи и щелкни»! Как минимум кодирование не требуется.

    Но хорошо то, что опыт программирования может значительно улучшить вашу игру. Хотя GameMaker бесплатен, вам придется подписаться на их премиальные предложения, чтобы максимально использовать платформу.

    В настоящее время только для мобильных платформ доступны миллионы игровых приложений.Когда мы добавляем компьютерные и консольные игры, перед нами открывается бесчисленное множество творческих возможностей. Эти цифры отражают спрос разработчиков игр по всему миру. В то же время компании также мчатся на картинге, чтобы стать следующей крупной игрой на трассах.

    В Full Scale мы поможем вам реализовать программный продукт вашей мечты! Благодаря нашему формату управляемой разработки вы можете нанять у нас целую команду, контролируя видение вашего продукта.

    Помимо разработки программного обеспечения, наши эксперты в области управления продуктами и искусственного интеллекта могут помочь вам в создании простых приложений для мобильных игр.Получите бесплатную консультацию при обращении к нам! Мы можем помочь вам увеличить обороты вашего двигателя.

    Что такое мощность и почему это важно?

    Под мощностью понимается мощность, которую производит двигатель. Он рассчитывается через мощность, необходимую для перемещения 550 фунтов на один фут за одну секунду, или через мощность, необходимую для перемещения 33 000 фунтов на один фут за одну минуту. Мощность измеряется скоростью, необходимой для выполнения работы.

    Но для окончательного понимания лошадиных сил необходимо вернуться в высокогорье Шотландии 1770-х годов и взглянуть на кипящую воду, машины и пиво.

    История лошадиных сил

    Термин «лошадиная сила» был придуман шотландским изобретателем Джеймсом Уаттом, которому часто ошибочно приписывают изобретение парового двигателя, хотя он значительно улучшил технологию.

    То, как он пришел к термину «лошадиная сила», требует немного математики, немного наблюдения и немного запутывания.

    Когда в 1776 году Уатт переосмыслил конструкцию существующих паровых двигателей, чтобы значительно улучшить характеристики и снизить расход топлива (в основном они работали на угле), ему нужен был способ продать возможности своего нового двигателя рынку, который до сих пор управляется — фигурально и буквально — лошадьми.Итак, он подумал, что может быть лучше, чем показать, насколько его двигатели лучше по сравнению с конными машинами, такими как зерновые мельницы.

    Вполне уместно, что то же самое устройство, которое положило начало промышленной революции, породило термин, который мы используем до сих пор.

    Как измеряется мощность двигателя в лошадиных силах?

    Различные расчеты вообще интересны только математикам, но некоторые числа неизбежны. Уатт выбрал соотношение между тем, какой вес может поднять лошадь, когда тянет веревку, проходящую через шкив, к весу на земле высотой один фут за одну секунду.Сегодня мы говорим, что лошадиная сила равна лошади, поднимающей 550 фунтов веса на высоту фута за одну секунду. Именно к этому числу пришел Уатт, когда решил, что ему нужно установить стандарт, учитывая, что лошади различаются по силе.

    Может показаться, что это много, но есть открыватели гаражных ворот и побольше. Средняя мощность открывания гаражных ворот домовладельца составляет 1/2 л.с., но есть модели мощностью 1 и 2 л.с.

    Лошадиная сила — это измерение скорости, с которой выполняется работа, и отличается от крутящего момента, который является измерением количества силы, приложенной для выполнения этой работы.В двигателе вашей Toyota вы можете думать, что более высокая мощность — это спецификация, которая будет поддерживать более высокую скорость работы при движении, а крутящий момент — это показатель, который заставляет автомобиль двигаться быстро.

    Другими словами, двигатели с высокой мощностью, но с низким крутящим моментом будут ощущаться менее мощными после остановки, чем двигатели с меньшей мощностью, но с более высоким крутящим моментом. Однако более мощный двигатель будет разгоняться быстрее на скорости.

    Как работает мощность в транспортных средствах

    Как это отражается на цифрах, которые вы видите в технических характеристиках автомобиля? Ну, во-первых, вы должны понять, что приведенные цифры относятся к пиковой мощности.Например, Corolla SE 2020 года с шестиступенчатой ​​​​механической коробкой передач развивает мощность 169 лошадиных сил при 6600 об/мин или оборотах двигателя в минуту. Другими словами, по мере того, как частота вращения двигателя увеличивается до 6600 об/мин, мощность, которую он обеспечивает, возрастает до пика в 169 лошадиных сил, а затем немного падает по мере дальнейшего увеличения частоты вращения двигателя.

    лошадиных сил — это важная характеристика, которую покупатели должны учитывать, поскольку она напрямую связана с производительностью. Для данного автомобиля двигатель с большей мощностью и большим крутящим моментом будет быстрее разгоняться, что важно для водителей, которые часто используют съезды на автомагистрали, и обеспечивает большую надежность буксировки.Для того же автомобиля двигатель с меньшей мощностью обеспечит большую экономию топлива в обмен на более плавное ускорение.

    Что касается упоминания пива, легенда гласит, что пивовар, один из первых заказчиков паровой машины Уатта, поставил перед изобретателем задачу создать машину, сильную, как лошадь. Пивовар выбрал самую сильную лошадь, которая у него была, и скакал на ней так сильно, как только мог. Получившийся в результате двигатель Ватта был даже мощнее лошади, и именно выходная мощность этого двигателя установила математику для лошадиных сил.

    Конечно, во времена Уатта паровая машина мощностью 5 л.с. заполнила бы всю комнату. Сегодня под вашим капотом помещаются двигатели в пятьдесят раз мощнее.

    Изобретение парового двигателя

    ок, вон там, на карнизе второго этажа Лувра, среди статуй великих французских мыслителей — Декарта, Дидро, Вольтера. На одном из них мужчина стоит, положив левую руку на странное устройство. Мы должны прищуриться, чтобы увидеть, что это такое. Оказывается, это цилиндр, разрезанный, чтобы обнажить поршень внутри него.Кто этот механик в галерее интеллектуалов?

    Это Дени Папен, родившийся в 1647 году, в том же году, когда фон Герике начал работать с газами. Папен изучал медицину, затем пошел работать к Кристиану Гюйгенсу, который работал с воздушными насосами. Папен сделал вакуумный насос под руководством Гюйгенса. Он хотел использовать пылесосы для хранения продуктов. Позже он изобрел устройство высокого давления для переваривания костей для медицинских исследований — прототип домашней скороварки.

    И Гюйгенс, и Папен сыграли важную роль в разработке паровых двигателей. И оба были французскими гугенотами. Гугеноты сосуществовали с французскими католиками с тех пор, как Нантский эдикт подтвердил их свободу вероисповедания. Но после быстрого нарастания антипротестантских настроений Людовик XIV отменил Эдикт в 1685 году.

    Четыреста тысяч гугенотов были изгнаны из Франции. Им пришлось уехать в Германию, Англию, Канаду и другие протестантские страны.Многие оказались в Массачусетсе. Среди их американских потомков были Александр Гамильтон и Пол Ревир.

    Гюйгенс вернулся в родные Нидерланды и больше никогда не видел Францию. Папен провел остаток своей жизни в Англии и Германии. В Марбургском университете он пересмотрел идею, предложенную Гюйгенсом, — использование пороха для привода двигателя. Но Папен вскоре понял, что это непрактично. После каждого взрыва он оставлял поршень, полный неконденсирующегося газа.

    Эскиз Папена его первой паровой машины.

    Но если бы он использовал пар , почти ничего не конденсировался бы. Затем можно было завершить ход поршня. Вместо взрыва пороха для создания давления он мог конденсировать пар для создания вакуума. Давление воздуха могло управлять рабочим ходом. Оказалось, что именно так должны были работать первые настоящие паровые двигатели.

    Папен опубликовал проект такого двигателя в 1690 году — тот, который он держит в Лувре сегодня. Лужа воды в цилиндре будет поочередно кипеть и конденсироваться.Кипение заполнило цилиндр паром. Работа была сделана, когда атмосферный поток толкнул поршень вниз во время конденсации.

    Сохранение той же воды в поршне сделало бы его двигатель очень медленным. В практических двигателях пар будет подаваться извне, а затем выбрасываться либо в виде отработанного пара, либо в виде конденсата. Папен сообщил, что на нагрев одной только воды уйдет целая минута. Ему бы повезло, если бы он делал до тридцати рабочих гребков в час.

    Позже он предложил более простой двигатель высокого давления.Но никто еще не знал, как обработать большой плотно прилегающий цилиндр и поршень. Кроме того, на дворе был 1707 год, и кузнец из Девоншира Томас Ньюкомен наконец-то изготовил пригодный для использования паровой двигатель — очень похожий на первый двигатель Папена.

    И здесь вновь всплывает тема религиозного бунта. Ньюкомен был таким же диссидентом, как Папен и Гюйгенс. Он был ярым членом одной из зарождавшихся баптистских сект. Он жил, как жил Папен, по ту сторону благословения общества.Возможно, столь радикальная новая вещь, как паровой двигатель, должна была появиться на периферии приемлемости.

    Окончательный проект паровой машины Папена. (Обратите внимание на клапаны сброса давления. Они были адаптированы из его более раннего устройства для переваривания костей.)

    В Великобритании те же самые люди, стряхнув с себя религиозную ортодоксальность, также устроили паровую экономическую революцию — вдали от лондонских центров власти.Британская промышленная революция зародилась в основном в английской сельской местности и двигалась торговцами, верования которых сильно отличались от англиканской церкви. Они выковали свободу, не штурмуя крепостные валы, а строя новую промышленную базу Великобритании у себя на заднем дворе. Они занялись текстильным ткачеством и производством новых видов железа. Они построили сеть каналов, которые децентрализовали движение товаров. И власть была бы ключом. Паровые двигатели быстро заняли центральное место среди этих технологий.

    Версия парового насоса Савери 1699 года, показанная Ларднером.

    Другой изобретатель из Девоншира проложил путь Ньюкомену. Томас Савери работал во многих областях техники, когда в 1698 году он подал заявку на патент:

    . новое изобретение для подъема воды и приведения в движение всех видов мельниц с помощью движущей силы огня, которое будет иметь большое значение и преимущество для осушения шахт, обслуживания городов с водой и для работы всех видов мельниц, где они не имеют пользы ни от Воды, ни от постоянных Ветров.

    На самом деле Савери построил высокую полую капсулу. Представьте, что вершина сначала заполнена водой. Пар, подаваемый в гондолу под высоким давлением, вытесняет воду со дна вверх по трубе. Затем в капсулу распыляется холодная вода для конденсации пара. Образовавшийся вакуум втягивает воду из отстойника внизу, и цикл повторяется. Патентные заявления Савери о приводе мельниц и других машин никогда не были бы реализованы с этим двигателем. У него не было ни штока поршня, ни маховика, ни коромысла, ни каких-либо средств для привода механизмов.Это был пони с одним трюком; он мог только качать воду.

    Поршень типа Ньюкомена более позднего 18-го века, примерно три фута в диаметре с широкой прорезью по окружности для наматывания веревки в качестве уплотняющего уплотнения. (Лондонский музей науки, фото JHL)

    Пар должен был подаваться со скоростью около ста фунтов на квадратный дюйм. Это подняло бы воду на пару сотен футов вверх.Но пар конденсировался так быстро, когда попадал в холодную воду, что ему посчастливилось толкнуть воду на двадцать футов. Его двигатель никогда не смог бы работать в настоящей шахте.

    Тем не менее, Савери на самом деле построил рабочий двигатель. Он публично продемонстрировал, что пар может качать воду. Он также сообщил о потенциале своего двигателя, назвав его «Друг горняков». Он не оставил ни у кого сомнений в том, что пар решит крайне важную проблему осушения шахт, даже если его собственный двигатель не справится с этой задачей.

    Прямо за ним по пятам Ньюкомен и его напарник Джон Калли начали строить свой двигатель. К 1712 году он был запущен. Это был огромный зверь. В первом использовался цилиндр диаметром почти два фута и высотой восемь футов для привода большого внешнего насоса. Он поднимал около 130 английских галлонов в минуту из шахты глубиной 150 футов. Он производил около пяти с половиной лошадиных сил.

    Итак, паровой двигатель стал реальностью. Машины Ньюкомена появились по всей Англии, а затем и в Европе.Они были так широко использованы, что стали частью преподавания естествознания. И здесь наконец появляется Джеймс Уатт.

    Атмосферный двигатель Ньюкомена, как его показал Ларднер.

    Двигатель

    VR6, что это такое?

    Volkswagen VR6

    Итак, вы производите автомобили с 4-цилиндровыми двигателями, которые идеально помещаются под капотом, но вы хотите установить 6-цилиндровый двигатель, который вписывается в то же пространство.Что вы делаете? 6-цилиндровые двигатели намного больше, и вам не нужно полностью перепроектировать и проектировать новый автомобиль. V-образный двигатель (например, V6) занимает слишком много места, как и рядный 6.

    Буква V в VR6 означает именно V-образную форму. R означает Reihenmotor, что в переводе с немецкого означает встроенный. 6 означает 6 цилиндров. Двигатель VR6 обеспечивает больший рабочий объем, что, в свою очередь, означает большую мощность. Впервые представленный в Европе в 1991 году, двигатель VR6 был представлен в США в следующем году и устанавливался на такие автомобили, как VW Corrado (компактный спортивный автомобиль) и VW Passat.Были варианты двигателя VR6 объемом 2,8, 2,9, 3,2 и 3,6 литра.

    Вот только другие автомобили, в которых использовался двигатель;

    • Volkswagen Golf Mk3/Mk4/Mk5/GTI
    • Volkswagen Passat CC/NMS
    • VW Touareg
    • Volkswagen Atlas (скоро)
    • Porsche Cayenne
    • up…это довольно хороший автомобиль)
    • Ford Galaxy
    • Mercedes-Benz V280
    • И вы готовы к этому…….

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.