Меню

Глава 4. Техника
§ 4.1 Двигатели

Техника

В современном производстве невозможно что-либо создать, используя только мускульную силу людей или животных. Все современные машины приводят в движение двигатели. Они превращают различные виды энергии в механическую энергию поступательного или вращательного движения. За счёт этой энергии совершается полезная работа.

Двигатели

Подумайте, почему раньше люди довольствовались парусом для кораблей и лошадью для повозок, а на современные «повозки» устанавливают сильные моторы.

Двигателем называется устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу или в энергию другого вида. В зависимости от вида используемой энергии механическая энергия может быть получена от:

• ротора, вращающегося под действием внешних или внутренних сил;

• поршня, совершающего возвратно-поступательные движения;

• природного источника или аппарата, подающего на рабочий орган поток газа или жидкости;

• струи жидкости или газа как источников энергии.

Двигатели приводят в действие все рабочие машины и технологические установки на производстве. Все виды сухопутного, водного, воздушного и космического транспорта оборудованы соответствующими двигателями. Двигатели установлены во многих бытовых приборах.

Первые двигатели, которые были созданы людьми, преобразовывали кинетическую энергию ветра (потоков воздуха) и движущейся воды в механическую работу (рис. 4.1, а). Большое распространение такие двигатели получили в Средние века на ветряных мельницах в виде крыльчатки и водяных мельницах в виде водяного колеса.

С развитием науки на смену ветряному и водяному колёсам в конце 18-го века пришёл паровой двигатель (рис. 4.1, б), а в 19-м веке — двигатель внутреннего сгорания.

В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия, полученная от сгорания топлива, превращается в механическую работу.

Рис. 4.1. Двигатели: а — современные ветряные двигатели; б — паровой двигатель; в — электрический двигатель; г — реактивный двигатель

Новый этап промышленной революции начался с изобретения электрического двигателя (рис. 4.1, в). Его работа основана на том, что при прохождении электрического тока по проводнику вокруг него возникает магнитное поле. Взаимодействуя с другим полем, проводник начинает двигаться. Однако вначале электрический двигатель не рассматривался применительно к производству. Это были маломощные устройства, так как электрическую энергию для них получали только от гальванических элементов (батареек).

С изобретением мощных генераторов электрической энергии и постройкой электростанций рабочие машины и технологические установки стали оснащать электрическими двигателями.

С середины прошлого века началась эра реактивных и ракетных двигателей.

Тяга реактивного двигателя (рис. 4.1, г) обеспечивается за счёт того, что им с большой скоростью из сопла выбрасывается струя газа или жидкости. Это создаёт тягу двигателя. Наибольшее распространение получили воздушно-реактивные двигатели.

Работа ракетного двигателя похожа на работу реактивного двигателя. Он также обеспечивает поступательное движение за счёт выброса с большой скоростью струи газа. Полёт ракеты уже не зависит от окружающей среды, она может летать и в безвоздушном пространстве. Ракета несёт в себе и горючее, и окислитель для его сжигания и получения струи раскалённых газов.

Проверьте себя:

1. Что называется двигателем и для чего он предназначен?

2. Какие виды двигателей вы знаете?

3. Какие двигатели установлены на современных автомобилях? самолётах? ракетах?

4. Какие виды двигателей установлены на бытовых приборах в вашем доме?

Подумайте, к какому типу двигателей можно отнести артиллерийское орудие, выстреливающее снаряд на большое расстояние.