История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
движение периодически действующих паровых насосов, но была неприемлема
для привода разнообразных станков машинного производства. В 1829 г.
французский ученый Араго писал: "... атмосферная машина для выкачивания
воды представляет собой снаррч безукоризненный, и прерывность ее действия
не представляет никаких неудобств. Совсем другое в том случае, когда
упомянутая машина употребляется в виде двигателя. Орудия и инструменты!,
приводимые ею в действие, движутся весьма быстро все время нисхождения -
поршня, но во время его восхождения они останавливаются или -продолжают
действовать только силой приобретенной скорости" '. В приведенном отрывке
выражена мысль, которую можно сформулировать следующим образом:
двигатель
прерывного действия -не может быть двигателем, универсальным по его
техническому Применению- Конкретный, осуществленный двигатель всегда
предназначен выполнять возлагаемые на него частные функции: вращать ротор
электрогенератора, двигать поршень насоса или приводить в движение
гусеничные ленты трактора. Универсальный двигатель должен обладать
способностью принимать разнообразные частные ко-нкретные формы в
зависимости от потребностей производства. Но как бы ни отличались эти
частные потребности производства, они прежде всего могут выполняться
такими отдельными двигателями, которым присуще общее свойство: отдавать
работу непрерывно. Двигатель, не имеющий свойства отдавать работу
непрерывно, не может быть двигателем универсальным.
Перечисленные выше требования к универсальному Двигателю дают возможность
сформулировать техническое содержание возникшей в свое время задачи об
универсальном двигателе: сконструировать в системе двигателя передаточный
механизм, прерывно воспринимающий механическую работу от рабочего тела
двигателя и непрерывно отдающий ее потребителю.
1 Ф. А р а г о, Историческая заметка о паровых машинах, СПБ,
*861, стр. ,17.
121
Направление решения задачи о непрерывной работе двигателя
Было несколько возможностей решения общей задачи - получения непрерывной
отдачи работы потребителю. Перейдем к рассмотрению этих форм.
а) Роторный двигатель. В роторном (турбинном) двигателе принципиальная
периодичность отдачи работы' от рабочего тела не вызывает периодичности в
работе двигателя. Это достигается тем, что рабочее тело, отдавая
механическую работу деталям двигателя, само движется так, что его
состояние в каждой точке двигателя остается неизменным. В поршневом
двигателе цикл рабочего тела совпадает с циклом движения рабочих частей
двигателя. В турбинном двигателе каждый килограмм рабочего тела меняет
свое состояние, проходя через турбину, но в каждой точке ' турбины
проходящий через нее пар имеет одно и то же состояние; поэтому
термодинамический цикл рабочего тела не вызывает цикличности работы
двигателя.
Однако турбинный двигатель был совершенно неприемлем в XVIII в.:
паровая
турбина - по своей природе двигатель весьма быстроходный. Освоение этой
быстроходности было не под силу технике того времени, и, кроме того, не
было создано материальных условий для решения задачи о паровой или
газовой турбине-
Одним из методов получения непрерывной работьи от поршневого теплового
двигателя может служить механическое аккумулирование, осуществляемое в
двух различных формах: потенциальной и кинетической.
б) Потенциальное механическое аккумулирование. Расширение рабочего
тела в полости цилиндра (рис. 2-45) при подводе к нему тепла позволяет
получить механическую работу в виде подъема грузов Л и Б на платформе В
на некоторую высоту Н. По достижении высшей точки подъема груз А
снимается, а груз Б, опускаясь, соверша-122
Рис. 2-45. Схема применения механического (грузового, потенциального)
аккумулирования.
и -•* 1-
ет работу, необходимую для того, чтобы термодинамический цикл замкнулся
(преполагается, что платформы В и С взаимно уравновешены). Движение
поршня двигателя будет непрерывным (вверх и вниз), но внешнему
потребителю работа будет отдаваться прерывно (только за период подъема
поршня). Часть .работы, совершаемой рабочим телом в процессе расширения,
и в количестве, равном произведению веса груза Б на высоту подъема Я,
аккумулируется для выполнения работы сжатия,' обеспечивающей возврат
поршни в исходное положение. Описанный метод получения непрерывного
циклического движения механизма двигателя с прерывной отдачей работы
внешнему потребителю 'был применен в насосном двигателе Ньюкомена -
Коули, где груз, подвешенный на конце балансира, выполнял ту же функцию,
что я груз Б рассмотренной схемы.
Заменим груз А двумя грузами Л/2. При подходе поршня к верхнему положению
снимем один из грузов Л/2 с платформы В и перенесем его на платформу С,
находящуюся в этот момент в крайнем нижнем положении. Так как грузы Л/2
равны и, следовательно, обе платформы уравновешены, груз Б, опускаясь,
как и в первом случае, Ьернет поршень двигателя в исходное положение. За
один цикл (подъем и опускание поршня) во втором случае, как и в первом,
