Книги по разным темам Pages:     | 1 |   ...   | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |   ...   | 32 |

Вытеснение паровых и гидравлических машин турбинами Паровой двигатель стал изживать себя, хотя еще и предпринимались попытки расширения его применения, в частности на транспорте.

Так, в 1876 г. в США был построен паровой трактор, который с 1890 гг.

стал применяться в сельском хозяйстве. В 1879 г. русский изобретатель Ф.А.

Блинов получил привилегию (патент) на паровоз с бесконечными рельсами, с двумя паровыми машинами мощностью 20 л.с., который был построен и испытан в 1888 г. Данное изобретение примечательно тем, что оно положило начало созданию транспортных средств на гусеничном ходу и в первую очередь тракторов.

В энергетику стала уверенно внедряться турбина (фр. turbine, от лат.

turbo Ч вихрь, вращение с большой скоростью) Ч первичный двигатель с вращательным движением рабочего органа (ротора), преобразующего в механическую работу кинетическую энергию подводимого рабочего тела (воды, пара, газа). Струя рабочего тела в таком двигателе, непосредственно воздействуя на криволинейные лопатки, закрепление по окружности ротора, приводит его в непрерывное вращение. Идея турбины, в принципе отличающаяся от водяного колеса лишь криволинейной формой лопаток, была заложена еще в сочинениях Леонардо да Винчи.

Прежде всего, паровая турбина начала вытеснять отжившую свой век паровую машину. Она позволяла преобразовывать энергию пара во вращательное движение вала непосредственно, без промежуточных передач, поэтому имела КПД значительно выше, чем у паровой машины. И работы в этом направлении велись наиболее интенсивно. Первую реактивную турбину многоступенчатого типа построил английский инженер Ч. Парсонс в 1884-85 гг.

В 1889 г. шведский инженер К. Лаваль создал паровую турбину активного типа, положившую начало современному турбостроению. Паровая турбина вскоре появилась на транспорте Ч в 1894 г. в Англии был построен первый паротурбоход Турбиния.

Вслед за паровой появилась легкая и компактная газовая турбина, отличающаяся тем, что в ней энергия сжигаемого топлива использовалась сразу, без промежуточной стадии преобразования ее в пар. В 1909 г. русский инженер Н. Герасимов предложил проект турбореактивного двигателя, а в 1914 г. М.Н. Никольский разработал и построил модель турбовинтового авиационного двигателя.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания и их применение на транспорте Продолжилась начатая в конце предыдущего периода разработка двигателя внутреннего сгорания в направлении его совершенствования. 1880-е гг. стали временем рождения автомобилей и мотоциклов с двигателем внутреннего сгорания (д.в.с.).

В 1876 г. немецкий конструктор Н. Отто, который считается изобретателем 4-тактного двигателя, усовершенствовал двигатель Э. Ленуара, обеспечив зажигание в верхнем положении поршня. Еще дальше пошел его соотечественник Р. Дизель, создавший в 1897 г. так называемый дизельный д.B.C. с воспламенением газовой смеси от сжатия (до 4 атм). Создание д.в.с. в России связано с именем С. Костовича, построившего к 1884 г. 8цилиндровый бензиновый двигатель мощностью 80 л.с. для дирижабля.

Дальнейшее совершенствование д.в.с. осуществлялось по многим направлениям одновременно. Для образования газовой смеси в 1870-х гг. были разработаны первые карбюраторы, а для ее зажигания десять лет спустя была создана катушка зажигания и, наконец, в 1887 г. Р. Бошем в Германии было изобретено магнето. Для облегчения запуска двигателя Ч. Кеттеринг в США в 1910 г. предложил электрический стартер. Наряду с водяным стала применяться и воздушная система охлаждения.

Одновременно с совершенствованием д.в.с. стали предприниматься настойчивые попытки его применения на транспорте и прежде всего в автомобилях (греч. autos Ч сам + лат. mobilis Ч движущийся). При этом было использовано многое из того, что уже было создано ранее. Так, кузов, рама и рессоры первых автомобилей были заимствованы от конных пролеток; рулевое управление, колеса и цепная передача Ч от велосипедов; коробка скоростей Ч от металлорежущих станков; дифференциал, обеспечивающий различную скорость ведущих колес Ч от первых паровых автомобилей.

Поэтому первые автомобили с бензиновыми двигателями были скорее механическими повозками и назывались часто моторными экипажами.

Наиболее существенным совершенствованием автомобиля стало его оснащение резиновыми пневматическими шинами в 1890 г. шотландцами Д. Данлопом и его сыном.

В 1886 г. немецкий инженер К. Бенц, изобретатель 2-тактного двигателя, получил патент, а годом раньше произвел испытание трехколесного автомобиля с бензиновым двигателем мощностью 1,5 л.с. Одновременно его соотечественник Г. Даймлер поставил бензиновый 2-цилиндровый д.в.с. на 4колесную коляску. Изобретение Даймлера, которое еще трудно было назвать автомобилем, оказалось более совершенным и был показано на Всемирной выставке в Париже. Тем не менее закупка лицензий на производство автомобилей Даймлера несколькими фирмами означала становление новой отрасли машиностроения Ч автомобилестроения.

В 1896 г. появился первый русский автомобиль Е.А. Яковлева и П.А.

Фрезе. В нем были уже воплощены такие серьезные новшества, как электрическое зажигание и оригинальная конструкция рулевого управления, использование алюминиевого сплава для отливки картеров двигателя и коробки скоростей. Русский изобретатель Э.Д. Лидке в 1901 г. оснастил передние колеса автомобиля независимой подвеской, а И.П. Пузырев в 1911 г. предложил коробку скоростей с постоянно зацепляющимися зубчатыми колесами, в которой переключение передач осуществлялось кулачковыми муфтами. С г. в России начался выпуск автомобилей на Русско-Балтийском заводе в Риге.

С конца XIX в. начинается создание специализированных автомобилей.

Так, в 1892 г. в Германии построен первый пожарный автомобиль. Началось также производство автобусов, количество которых в Петербурге к 1900 г.

составляло 90 единиц. А с 1912 г. началось массовое поточное производство автомобилей на заводах Г. Форда.

Одновременно с автомобилями начали создаваться и мотоциклы (от мото + греч. kyklos Ч колесо), а затем двигатели внутреннего сгорания стали ставиться и на тракторы. Первыми это сделали в 1896 г. американские изобретатели Э. Харт и Парру. С 1907 г. колесные тракторы американцев получили широкое распространение в сельском хозяйстве, а с 1912 г. в США и других странах стали производиться и тракторы на гусеничном ходу.

Первой попыткой установки двигателей внутреннего сгорания на судах явилось создание в 1886 г. уже упомянутым Г. Даймлером первого моторного катера Неккар длиной б м и мощностью 2 л.с. В 1898 г. русский инженер-кораблестроитель К.П. Боклевский предложил идею установки двигателей внутреннего сгорания на крупнотоннажных судах и внес большой вклад в развитие теплоходостроения. В 1912 г. в Дании был построен первый океанский пароход с дизельным двигателем.

В 1891 г. в России был выдан патент на конструкцию судна на подводных крыльях, корпус которого поднимается над водой под действием подъемной силы, создаваемой погруженными в воду крыльями. Этот проект был реализован лишь с середины XX в., когда они стали применяться для перевозки пассажиров (до 300 чел.) и небольших срочных грузов, причем наша страна стала лидером по их производству и техническому уровню.

В 1912 г. был введен в эксплуатацию первый дизельный тепловоз мощностью 1200 л.с., что ознаменовало начало широкого применения дизельных двигателей внутреннего сгорания на железнодорожном транспорте.

Становление электроэнергетики в промышленности и на транспорте Одной из крупнейших проблем, решенных в рассматриваемый период, было получение и использование электрической энергии Ч новой энергетической основы промышленности и транспорта.

Электричество как новый вид энергии прочно вошло в энергетику, а электротехника как техническая наука вступила в этап дифференциации. Ос новой для развития электроэнергетики и электротехники стали выдающиеся открытия того времени в области электричества и магнетизма.

В 1886-89 гг. немецкий физик ГД Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн, подтвердил их тождественность световым и открыл внешний фотоэффект (1887). Русский физик А.ТЛ Столетов в 1888-90 гг. осуществил систематические исследования внешнего фотоэффекта, открыл первый его закон и показал возможность непосредственного превращения световой энергии в энергию электрического тока. Начались и широкие лабораторные исследования.

Большим шагом вперед в области электротехники явилось изобретение более экономичного и перспективного трехфазного тока. Русский электротехник, основатель техники трехфазного переменного тока, М.О.Доли-воДобровольский доказал его оптимальность, создал (1888-89) трехфазный асинхронный электродвигатель и трансформатор. А другой электротехник, пионер высокочастотной техники 1888-91 гг. серб Н.Тесла, описал (в 1888 г.,- независимо от Г.Феррариса) явление вращающегося магнитного поля, в 1889-90 гг. разработал генератор переменного тока, а также ряд других высокочастотных электрических машин (электродвигателей, трансформаторов и др.).

В рассматриваемый период были решены три основные проблемы электроэнергетики: централизованное производство электроэнергии на электростанциях, передача ее на далекие расстояния, а также методы ее промышленной эксплуатации. Первая в мире электростанция общественного пользования для освещения улиц была построена Т. Эдисоном в США в 1882, а в 1884 г. в Англии была пущена первая электростанция переменного тока. В 1874-76 гг. русский электротехник Ф.А- Пироцкий первый выполнил опыты по передаче электроэнергии на расстояние (до 1 км), а ДоливоДобровольский осуществил (1891) первую электропередачу трехфазного тока.

С появлением трехфазного тока появилась возможность использования электрического привода на рельсовом транспорте, началась электрификация городского транспорта. В 1880 г. Пироцкий испытал в Петербурге первый трамвай (англ. tram Ч вагон + way Ч дорога) на электрической тяге, установив электромотор в вагоне петербургской конки. С 1881 г. трамваи стали появляться в городах Западной Европы, а в 1884 г. на городские улицы вышел первый троллейбус (англ. trolley Ч контактный провод + bus Ч автобус).

Электрическая тяга, получив полное признание на городском транспорте, распространилась на пригородный, а затем и на магистральные железные дороги. В 1882 г. Т. Эдисон построил одну из первых линий на электротяге для пассажирских и грузовых перевозок. Два года спустя по схеме Пироцкого в Брайтоне была построена первая электрифицированная железная дорога с питанием электровоза от одного из рельсов.

С начала 1980-х гг., после усовершенствования аккумуляторов, начали ставиться опыты по созданию лэлектрических экипажей, которым ученыйэлектротехник В.Н. Чиколев предрекал приоритет по отношению к автомобилям. В 1899 г. И.В. Романов построил электромобиль с передними ведущими колесами. Но предвидений поклонников электромобилей, как известно, не оправдались.

Изобретение и совершенствование электросварки До 1980-х гг. основным способом получения неразъемных соединений при изготовлении стальных изделий и заготовок была кузнечная (горновая) сварка, зародившаяся еще в античный период. В эпоху машинного производства она окончательно устарела и перестала удовлетворять возросшим потребностям. Поэтому изобретение электросварки стало крупнейшим достижением технологии, в основе которого также было заложено знаменитое открытие В.В. Петрова.

Первым продемонстрировал дуговую сварку в 1881 г. в Париже русский инженер Н.Н. Бенардос, который демонстрировал там свечу Яблочкова. Он назвал новый способ сварки лэлектрогефестом Ч в честь мифического бога-кузнеца Гефеста.

В 1898 г. другой русский инженер Н.Г. Славянов усовершенствовал способ Бенардоса, заменив угольный электрод плавящимся металлическим, выполняющим одновременно функции присадочного материала. С именем Славянова связано также изобретение электрического генератора и первых электросварочных автоматов, получивших широкое распространение не только в России, но и за рубежом.

Применение электросварки позволило поднять производительность труда, уменьшить вес машин, повысить герметичность и надежность кораблей, паровых котлов, трубопроводов и т. п. Но одним из недостатков дуговой сварки, особенно на стадии ее освоения, была недостаточная прочность сварного шва. К тому же не везде имелись источники тока, поэтому велись поиски и других способов соединения металлов, которые бы дополняли электросварку, и таковыми оказались газовая и термитная.

В конце XIX в. для соединения рельсов и электрических проводов стала применяться термитная сварка. Соединение в этом случае осуществлялось за счет заполнения зазоров расплавом-термита (греч, therme Ч жар, тепло) Ч порошкообразной смеси алюминия (реже магния) с окислами других металлов (обычно железа), которая при подогревании до 400-700'С воспламеняется и приходит в расплавленное состояние.

В начале XX в. во Франции был разработан способ газовой (кислородно-ацетиленовой) сварки, обеспечивающей получение сварных швов высо кой прочности. Портативность и невысокая стоимость аппаратуры для газовой сварки обеспечили этому способу широкое распространение.

Разработка электрометаллургии и электрического способа получения алюминия Успехи в области электротехники, а также постоянно возрастающая потребность в новых видах металлов, сортах высококачественной и легированной стали для машиностроения и ферросплавов для металлургии, привели к зарождению электрометаллургии.

Зародилась электрометаллургия в 1870-х гг., с того момента, когда немецкий химик В. Сименс сконструировал дуговую печь, которую можно было использовать для варки стали. Как видно, в основе электрометаллургии также лежало изобретение В.В. Петрова. Совершенствованием дуговых печей занимались Н.Г.Слазянов, А. Муссан и П. Эру во Франции, Э. Стассано в Италии и др. исследователи.

В 1902Ч06 гг. появились более эффективные индукционные электропечи, в которых нагрев и расплавление металла осуществлялось за счет индуктируемого в нем переменного электрического тока. Они позволяли получать очень чистый металл при его малом угаре, благодаря появившейся впоследствии возможности вести плавку в защитной газовой среде или в вакууме.

В России электропечи, импортируемые из-за границы, с 1910 г. начали устанавливаться на Обуховском сталелитейном и Макеевском металлургическом заводах, работавших в основном на оборону. Благодаря электрометаллургии "стало налаживаться промышленное производство высококачественных и легированных сталей, которые в первую очередь шли на производство стволов орудий, стрелкового оружия и инструментов.

Pages:     | 1 |   ...   | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |   ...   | 32 |    Книги по разным темам