Кто и когда изобрел первый в мире электродвигатель

Выход в массовое производство

По-настоящему известной компания Carrier стала после установки чиллера в кинотеатре Rivoli, расположенном на Бродвее. Он рекламировал кондиционер для привлечения клиентов в жару 1925 года. В течение 5 последующих лет компания оснастила охлаждающими системами сотни кинотеатров США.

Климатические устройства фирмы стояли в Белом доме, Сенате, Конгрессе, Верховном суде. В 1928 году компания изготовила 2 центробежных чиллера для золотого рудника, расположенного в Бразилии. Задачей устройства было упрощение сложного труда горняков.

Компания продолжала активно развиваться. Она открывала свои офисы в Бомбее, Париже, Штутгарте и других крупнейших городах мира. В тот же период фирма предложила компактные устройства, которые можно было размещать в торговых точках.

Спустя 2 года Уиллису все-таки удалось выйти на рынок домашних кондиционеров. Его компания произвела первый домашний кондиционер Atmospheric Cabinet, который стал прообразом оконных конструкций. В последующие годы фирма начала ставить климатическую технику в поездах, больницах, на круизных лайнерах.

Создание кондиционера стало настоящим прорывом в развитии науки и техники. Автором этого устройства стал талантливый ученый Уиллис Кэрриер, который впоследствии сделал много важных открытий в сфере климатической техники.

Изобретение Дизеля

В начале 19 века было сформулировано описание процесса Карно. Оно утверждало, что в тепловой машине быстрое изменение объема газа (быстрое сжатие) позволит разогреть рабочее тело до температуры горения.

В 1890 году Рудольф Дизель изобрел способ практического использования цикла Карно. Он стал первым, кто придумал дизельный двигатель внутреннего сгорания. В течение нескольких лет немецкий инженер запатентовал несколько вариантов конструкции. Первая, практически работающая модель, была собрана в 1897 году и названа дизель-мотором. С 1889 года начато массовое производство дизельных двигателей.

Электромобиль

Современный мир сложно представить без машин. Конечно, к изобретению этого транспорта приложил руку не один ум, а к усовершенствованию машины и доведению её до сегодняшнего состояния количество участников увеличивается в разы, географически собирая воедино весь мир. Но отдельно мы отметим  Ипполита Владимировича Романова, так как ему принадлежит изобретение первого в мире электромобиля. В 1899 году в Санкт-Петербурге инженер представил четырехколесных экипаж, рассчитанный на перевозку двух пассажиров. Среди особенностей этого изобретения можно отметить то, что диаметр передних колёс значительно превышал диаметр задних. Максимальная скорость равнялась 39 км/ч, но очень сложная система подзарядки позволяла пройти на этой скорости только 60 км. Этот электромобиль стал праотцом известного нам троллейбуса.

Этапы развития

Лодыгин, Суон и Эдисон являются создателями современных ламп, но не первой лампочки вообще. Устройство прошло долгий путь «становления»:

В 1840 году английский астроном Де ла Рю во время опыта поместил платиновую проволоку в стеклянную вакуумную трубку и пропустил через нее ток. Это была первая электрическая лампа, принцип работы которой лег в основу дальнейших изобретений.

Первые лампы значительно отличались от современных

Угольные нити появились только в 1844 году. Идея была высказана и опробована американцем Старом, который успел получить патент, но вскоре умер.

Важно! В 1840 году в России Милашенко начинал работу над созданием угольных нитей накаливания, но результата не получил. В 1854 году часовщик из Германии Гёбель использовал обугленную нить из бамбука вместо угольной

Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути. Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной

В 1854 году часовщик из Германии Гёбель использовал обугленную нить из бамбука вместо угольной. Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути. Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной.

В 1860 году Суон также продемонстрировал свою лампу и даже получил патент, но его изобретение горело недолго и было малоэффективно. Впрочем через несколько лет изобретатель станет одним из создателей «настоящей» лампочки.

1874 год — получение Лодыгиным патента.

Первая электрическая лампочка работала примерно так же, как и более «молодые»

В 1875 году устройство Лодыгина было усовершенствовано русским электротехником Дидрихсоном. Последний полностью откачал воздух из колбы и использовал несколько нитей, чтобы при перегорании одной автоматически включалась другая.

В 1875-1876 годах электротехник Яблочков изобрел дуговую лампу. Он использовал каолиновую нить накала, которая могла работать вне вакуума, не перегорала на воздухе, однако его изобретение не снискало славы.

Первые вольфрамовые нити начали использовать в 1905 году (патент австро-венгры Юст и Ханаман получили годом ранее). Вскоре вольфрам вытеснил все прочие материалы.

Проблема с быстрым испарением нитей в вакууме решили в начале ХХ века: американец Ленгмюр начал использовать инертные газы.

Сегодня используют вольфрамовую нить

История современных ламп накаливания тесно связана с электричеством. После его изобретения в разных странах начали проводиться исследования, которые привели к появлению «Электрической свечи». И хотя первым патент получил россиянин Лодыгин, «отцом» лампочки считается Эдисон, который не только улучшил свое изобретение, но и много сделал для его популяризации.

https://youtube.com/watch?v=AlmUGFL2Xy0

ДВС — как изобретение, изменившее мир

В 1881 году немецкий инженер Готлиб Даймлер, (да, тот самый что в паре с Карлом Бенцом является отцом современного автомобиля) отправляется на юг Российской империи, в Баку. На тот момент этот город был мировый центром добычи и переработки нефти, и знакомится там с легким бензином, который хорошо испаряется , быстро и полно сгорает, удобен для транспортировки. В 1883 году Даймлер представляет миру конструкцию двигателя который был способен работать и на газе, и на бензине; все последующие двигатели Дайлера были рассчитаны только на жидкое топливо. Переход от газа к бензину позволил увеличить рабочие обороты двигателя до 900об/мин. и мощность существенно возросла.

В основе дальнейших усовершенствований ДВС лежит конструкция Даймлера и цикл Отто. В попытках получить больше мощности и производительности инженеры пытаются увеличить рабочий объем цилиндра , что приводит к увеличению габаритов, и это наталкивает их на мысль о создании многоцилиндровых двигателей.

Наследие

Разработки Картрайта сыграли важную роль в развитии текстильной промышленности. Ткачество стал заключительным этапом механизации производства. Это было связано со сложностью создания четкого взаимодействия шестеренок, рычагов и пружин, имитирующего координацию рук и глаз. Несмотря на целый ряд минусов, станок Картрайта позволял ускорять изготовление всех видов тканей.

Еще одним важным изобретением Картрайта стало создание гребнечесальной машины, которую он запатентовал в 1789 году. Также ученый придумал кордельер, который представлял собой машину для изготовления веревок. Исследователь получил патент на это устройство в 1792 году. Также ученый сделал паровую машину, в которой вместо воды применялся спирт.

При этом Картрайт был не только изобретателем важных устройств, которые внесли весомый вклад в науку. В свое время он также считался уважаемым поэтом, который создал много интересных произведений.

Эдмунд Картрайт – великий британский ученый, который оказал значительное влияние на развитие текстильной промышленности. Самым важным достижением исследователя стало создание ткацкого станка, который позволил существенно упростить изготовление различных видов тканей. Также ученому удалось создать устройство для изготовления веревок и паровую машину, которая могла работать на основе спирта.

Электросварка — Бенардос, Славянов

Способ электрической сварки металлов с применением угольных электродов придумал и впервые применил в 1882 году русский изобретатель Николай Николаевич Бенардос. Это метод «сшивания» металла электрическим швом он назвал «электрогефестом» и в 1884 году запатентовал его в Германии, Франции, России, Италии, Англии, США и ряде других странах.

Через несколько лет, в 1888 году другой русский инженер Н. Г. Славянов на Пермских пушечных заводах изобрел и впервые в мире применил дуговую сварку плавящимся металлическим электродом под слоем флюса. Этот способ был прообразом современной дуговой сварки. Тогда в присутствии государственной комиссии Славянов сварил коленчатый вал паровой машины.

Самолет — Можайский

В 1876 году русский офицер Александр Федорович Можайский, работая над усовершенствованием планера, встроил в аппарат специальные винты с часовой пружиной для создания тяги, которая помогала бы ему оторваться от земли. Но полеты были кратковременные и требовали доработки. Позже Можайский установил в аппарат паровую машину, которая приводила винты в движение.

4 июня 1880 г. Можайский обратился в департамент торговли и мануфактур с просьбой о выдаче ему патента на изобретенный им «воздухолетательный снаряд» и получил его 3 ноября 1881 г. Это был первый в мире патент на самолет. К сожалению, смерть помешала Александру Федоровичу закончить начатую работу.

Братья Райт

Спустя два десятилетия, в 1903 году американские изобретатели братья Райт: Орвилл и Вильбур, увлекающиеся аэронавтикой, осуществили успешный взлет и посадку аппарата — прототипа самолета. Изучив конструкцию самолёта Можайского, они заменили паровой двигатель на бензиновый мотор и создали систему управления самолётом по трём осям с помощью тросов, которая давала возможность постоянного контроля поворотных, наклонных и вращательных движений деталей летательного аппарата. Благодаря этой системе аппарат уже не боялся встречного ветра.

Пробный вариант

Первый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) создал французский изобретатель Ф.И. де Ривас в 1807 г. Смесь воздуха и водорода в рабочем цилиндре зажигалась электрической искрой от батареи Вольта, после подрыва смесь расширялась, создавая высокое давление в цилиндре и подбрасывая поршень. Отработанные газы выпускались, образуя под поршнем вакуум. Под воздействием давления атмосферы и своего веса поршень падал, возвращаясь в исходное положение, чтобы повторить цикл. Де Ривас использовал свой ДВС как привод передних колёс повозки. Но из-за низкой эффективности его двигатель не нашёл спроса. Впоследствии идеи де Риваса легли в основу дальнейших разработок ДВС.

2012 год: двигатель с высокой степенью сжатия – воспламенение бензина от сжатия

Наука не стоит на месте. Если бы наука не развивалась, то сегодня мы бы до сих пор жили в Средневековье и верили в колдунов, гадалок и что земля плоская (хотя сегодня все равно есть немало людей, которые верят в подобную чушь).

Не стоит на месте наука и в автопромышленности. Так, в 2012 году в мире появилась очередная прорывная технология, которая, возможно, совсем скоро перевернет весь автомир.

Речь идет о двигателях с высокой степенью сжатия.

Мы знаем, что чем меньше сжимать воздух и топливо внутри двигателя внутреннего сгорания, тем меньше мы получим энергии в тот момент, когда топливная смесь воспламеняется (взрывается). Поэтому автопроизводители всегда старались делать двигатели с немаленькой степенью сжатия.

Но есть проблема: чем выше степень сжатия, тем больше риска самовоспламенения топливной смеси.

Поэтому, как правило, ДВС имеют определенные рамки в степени сжатия, которая на протяжении всей истории автопромышленности была неизменяемой. Да, каждый двигатель имеет свою степень сжатия. Но она не меняется. 

В 1970-х годах в мире был распространен неэтилированный бензин, который при сгорании дает огромное количество смога. Чтобы как-то справиться с ужасной экологичностью, автопроизводители начали использовать V8 моторы с низким коэффициентом сжатия. Это позволило снизить риск самовоспламенения топлива низкого качества в двигателях, а также повысить их надежность. Дело в том, что при самовоспламенении топлива двигатель может получить непоправимый урон. 

Но затем при массовом появлении электронного впрыска автопроизводители с помощью компьютера стали применять различные настройки, автоматически регулирующие качество топливной смеси, что позволило существенно улучшить экономичность двигателей и снизить уровень вредных веществ в выхлопе. Но главное, что удалось сделать с помощью компьютерных настроек и регулировки топливной смеси, – это снизить до минимума риск самовоспламенения топлива. В итоге со временем стало невыгодно использовать большие мощные моторы с низкой степенью сжатия.  Так автопромышленность ввела новую моду – уменьшение количества цилиндров. Чтобы сохранить мощность в моторах, автопроизводители стали использовать турбины. Но главное – благодаря электронике, которая управляет качеством топливной смеси, автопроизводители снова могут создавать моторы с большой степенью сжатия, не опасаясь самовоспламенения топлива. 

Но в 2012 году компания Mazda удивила весь мир, представив фантастический мотор SKYACTIV-G, который имеет невероятно высокий коэффициент сжатия для серийного двигателя. Степень сжатия этого мотора составляет 14:1. Это позволяет мотору извлекать энергию почти из каждой капли бензина без образования смога. 

Следующим шагом для Mazda стал новый мотор SKYACTIV-X, который использует контролируемое зажигание (система SPCCI). Благодаря этой системе появилась возможность воспламенять бензин практически за счет одного только сжатия. То есть как в дизельных моторах. Также в двигателях SKYACTIV-X есть возможность воспламенять топливо обычным образом. Причем электроника автоматически выбирает, как выгоднее воспламенять бензин в камере сгорания. Все зависит от потребностей водителя и условий движения.

Например, если вам нужна сила (крутящий момент), то двигатель SKYACTIV-X  будет воспламенять топливо от силы сжатия (почти как дизель). Если вам нужна мощность, то мотор с высокой степенью сжатия будет воспламенять топливо обычным образом. Причем реально для придания мощности будет использована последняя капля бензина.

Даже спустя столетие и даже с появлением альтернативных видов топлива, а также с появлением электрокаров двигатели внутреннего сгорания остаются главными силовыми агрегатами в автопромышленности. И несмотря на то что многие эксперты считают, что ДВС изжил себя и в скором времени должен исчезнуть из автомира, нам кажется, что двигатель внутреннего сгорания еще не развился до конца. Также мы считаем, что мир в ближайшие 100 лет все равно не будет готов полностью отказаться от ДВС, работающих на бензине.

И кто его знает, что нам подготовят автомобильные компании в ближайшем будущем. Ведь их инженеры не зря получают бутерброды с черной икрой. Вполне возможно, что уже скоро очередной автопроизводитель удивит нас какой-нибудь новой технологией в ДВС.

Появление военных мотоциклов

В военных действиях мотоциклы стали применяться еще в 1914 году в период Первой мировой войны. Их главной задачей была передача сообщений. К тому же на такие виды транспорта нередко ставили пулеметы. Сравнительно быстро мотоциклы превратились в важный элемент военных действий. В период Первой мировой войны были использованы десятки тысяч единиц такого транспорта.

С началом Второй мировой войны применение мотоциклов приобрело особенный характер. По сути, они превратились в самостоятельную боевую единицу. Изготовление такого транспорта в этот период, по сути, носило утилитарный характер.

Из самых известных мотоциклов, которые применялись в военное время, стоит выделить модель BMW R75. Она использовалась для ведения боевых действий преимущественно в 1940-1942 годах. Конструкция обладала высокой степенью проходимости и имела мощность на уровне 26 лошадиных сил. Также транспорт оснащался 9-ступенчатой коробкой передач и имел гидравлический задний тормоз. Конструкция обладала высокой стоимостью, которая была сопоставима с ценой двух авто. Потому ее не применяли в Германии, а отправляли в африканскую Сахару.

Впоследствии немцы стали использовать легкие мотоциклы. В качестве примеров таких моделей стоит привести DKW RT125 и DKW NZ350. Вторая версия производилась исключительно для нужд армии и могла наращивать скорость до 105 километров в час. Бесспорным преимуществом конструкции считалась высокая проходимость, связанная с низкими передаточными числами.

В СССР в период войны использовали уникальную модель М-72, которая была копией BMW R71. Эта конструкция выпускалась вначале в Москве. Однако впоследствии ее изготовление наладили в Тюмени, Ирбите, Горьком. Мотоцикл был оснащен оппозитным нижнеклапанным двигателем и мог развивать скорость до 85 километров в час. При этом его масса вместе с коляской составляла 380 килограммов.

В общей сложности было выпущено 8500 экземпляров таких мотоциклов. В середине пятидесятых транспортное средство появилось в свободной продаже и оставалось там вплоть до шестидесятого года прошлого века. Впоследствии мотоцикл усовершенствовали и даже выпустили несколько спортивных моделей, включая кроссовые. В 1947 году на модификации М-80 удалось установить всесоюзный скоростной рекорд, который составлял 172 километра в час.

История

На дворе середина 19 века, в мире безраздельно господствуют паровые двигатели, приводя в движение оборудование на заводах, первые грузовые поезда и даже корабли. Паровой двигатель постоянно модернизируется и уже являет собой образец инженерного искусства, достаточно мощный и стабильно работающий, хотя и не лишенный недостатков, связанных с большими габаритами и чрезвычайно низким тепловым кпд. В это же время для освещения городских улиц начали применять светильный газ, получаемый при пиролизе каменного угля или нефти, состоящий из смеси водорода (50 %), метана (34 %), угарного газа и других горючих газов. Опыты со свойствами нового топлива привели французского механика и изобретателя Этьена Ленуара к созданию первого работающего двигателя внутреннего сгорания в 1860 году. Двигатель Ленуара конструктивно копировал паровой двигатель, с той лишь разницей, что в цилиндр подавался не водяной пар, а светильный газ, смешанный с воздухом. Смесь взрывалась электрической искрой, газ и воздух распределялись коробчатым золотником, а прямолинейно-возвратное движение поршня превращалось во вращательное на валу двигателя при помощи кривошипа.

В те времена промышленность и производство отчаянно нуждались в небольшом двигателе, лишенном громоздкой топки и парового котла, что при отсутствии конкурентов даже у ненадежного и откровенно маломощного двигателя Ленуара был хоть и не долгий , но все же успех. Основным недостатком было отсутствие сжатия топливо — воздушной смеси в цилиндре, из -за чего кпд не превышал 4 процентов. В 1862 году Французский инженер Альфонсо Бо де Роша предлагает идею четырехтактного двигателя с предварительным сжатием рабочей смеси, однако воплотить сказанное в металле он не смог. И в 1876 году Николаус Август Отто, инженер-самоучка, в прошлом торговец, создает работающий прототип четырехтактного двигателя.

Четырехтактный цикл работы был назван в честь Отто и используется до наших дней в подавляющем большинстве ДВС.

Строение стандартного двигателя

Разбираясь в принципах работы ДВС и других вопросах, стоит учесть, что выпускающиеся на заводах агрегаты имеют несколько:

• типов;
• конструкций.

Это приводит к тому, что элементы двигателя автомобиля могут довольно сильно различаться между собой. Но при этом основные детали, блоки и узлы остаются идентичными. Поэтому конструктивные особенности не влияют на то, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Итак, какова же схема двигателя? Требуется сказать, что корпус объединяет массу элементов в единый и слажено функционирующий «организм». Двигатели внутреннего сгорания состоят из перечисленных ниже узлов:

• цилиндры;
• КШМ (криво-шатунный механизм);
• ГРМ.

Отдельно в устройстве стандартного ДВС выделяют сложные системы, отвечающие за слаженное и бесперебойное функционирование агрегата:

• питания – подготавливает смесь к подаче в цилиндры;
• смазки – подает смазочные материалы на необходимые узлы и элементы;
• зажигания – устанавливается только на бензиновых моделях и необходима для воспламенения смеси;
• охлаждения – поддерживает оптимальную температуру;
• электросистема – источник энергии агрегата;
• выхлопа – отводит продукты горения.

Каждый блок выполняет в строении движка свои задачи. Так как принцип работы ДВС основывается на воспламенении смеси, то цилиндры называют основным элементом всей системы, куда и поступает бензиново-воздушный состав.

В схеме двигателя КШМ выполняет роль основного трансформатора тепловой энергии в движущуюся силу, распределяющую ее на коленчатый вал.

Газораспределительный механизм (ГРМ) контролирует распахивание и закрытие следующих клапанов:

• запуска горючего, смешанного с воздухом;
• выхода отработанных газов.

Благодаря ему, гарантируется синхронность системы.

Исходя из того, как работает двигатель внутреннего сгорания, конструкторы совершенствуют модели, применяя различную комплектность цилиндров. В первых механизмах он был один. Позже начались эксперименты по усилению мощности:

• увеличение диаметра цилиндра;
• увеличение количества цилиндров.

Новые модернизированные двигатели внутреннего сгорания могут иметь до 12 цилиндров с разным расположением. Наиболее популярны расстановки:

• в ряд – наиболее простой и понятный агрегат;
• V-образный – более популярный.

В автомобилях чаще всего используют V-образные модели. Они выделяются:

• компактностью;
• производительностью;
• надежностью.

Расположение под углом конструкторы используют при установке 6 цилиндров и более.

Также встречается и следующая компоновка цилиндров:

• VR-образная – ставятся в два ряда с небольшим наклоном;
• W-образная – крепятся на один коленвал в 3-4 ряда под углом;
• U-образная – параллельная установка на два коленвала;
• оппозитная – цилиндры располагаются в одной горизонтали под углом 180 градусов друг к другу;
• встречная – поршни движутся на встречу друг другу;
• радиальная – размещение по кругу.

Последний способ применяется в авиастроении. Остальные используют автомобильные концерны.

Бензиновый двигатель

Когда наиболее эффективный вид горючего для ДВС был определен, многие инженеры начали работать над машиной, работающей на бензине. Среди тех, кто придумал бензиновый двигатель внутреннего сгорания, наибольший вклад внес Готлиб Даймлер. Вместе со своим партнером Вильгельмом Майбахом он создал мастерские в Штутгарте. Там начали производить калильные бензиновые двигатели.

Венгерский инженер Донат Банки тоже относится к тем, кто придумал двигатель внутреннего сгорания. В 1893 году ему выдали патент на карбюратор с жиклером, принцип работы которого до сих пор используется в современных машинах. Первые ДВС были с одним цилиндром, в конце 19 века появились двухцилиндровые, а с началом 20 века — четырехцилиндровые.

Источник