Перейти к содержимому


Фотография
- - - - -

Правда о том как Рудольф Дизель «изобрел» дизель


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 2

#1 Zor

Zor

    инструктор

  • Гаражники
  • PipPipPipPip
  • 4243 сообщений

Отправлено 29 February 2020 - 16:18

Правда о том как Рудольф Дизель «изобрел» дизель

 

(Из неопубликованной книги Льва Тюрина «Россия Родина дизельных двигателей»)

 

 

«...В феврале 1890 г. Р. Дизель по приглашению своего наставника К. Линде переезжает в Берлин и занимает высокооплачиваемый пост члена правления «Акционерного общества ходильных машин». Но новая должность и большие деньги не идут на пользу изобретателю. Работа на фирму требует максимальной самоотдачи, на обдумывание конструкции собственного двигателя нет ни времени не сил. И вскоре, словно в наказание за измену любимому делу, приходят сильнейшие головные боли, надолго вырывающие инженера из деловой среды. Дизель все чаще лечится на курортах Гарца, Баварии и Швейцарии, но душевное успокоение так и не приходит.

И тут он принимает мужественное решение оставить занимаемый пост и полностью сосредоточиться на воплощении давно поставленной важной цели – создании совершенного двигателя новой конструкции. Из этого можно сделать вывод, что Рудольфом в те годы двигало не желание разбогатеть, тогда его еще не влекла жажда наживы. Дизель хотел доказать миру что он величайший из изобретателей, вот в чем в то время заключалась главная цель его жизни.

Между тем подходил к концу 1892 год. В изобретательской среде царила бурная деятельность. В патентные бюро всего мира чуть ли не каждую неделю являлись люди странного вида с всклокоченными волосами и чертежами под мышкой. Они торопились закрепить за собой права на двигатели самых фантастических конструкций, которые были разработаны лишь теоретически. У всех перед глазами стояла печальная картина недавних событий, потрясших инженерную среду, когда наследники французского инженера Альфонса Бо-де-Роша в судебном порядке отспорили у Н. Отто право первооткрывателя четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и аннулировали его патент, что нанесло последнему сильнейшую психологическую травму и привело в итоге к скоропостижной смерти. Поэтому многие спешили хоть как-то закрепить за собой право первооткрывателей даже не изобретений, а скорее просто сумасбродных фантастических идей.

Но не все заявители патентов были прожектерами.

В 1873 г. американский инженер Д. Брайтон создал двигатель постепенного сгорания, где в качестве топлива использовался светильный газ, а система топливоподачи обеспечивала рабочий ход поршня при постоянном давлении, что частично соответствовало рабочему процессу идеального двигателя Карно. Воспламенение смеси производилось запальным пламенем. Впоследствии Брайтон переделал свой мотор для работы на керосине.

В 1882 году немецкий ученый Келлер в своей книге «Теория газовых двигателей» выдвинул идею постройки двигателя для работы на тяжелом топливе (которым в те годы называли нефть и ее производные) с применением его самовоспламенения при постепенном введении в камеру сгорания.

В 1884 г. инженер Зейнлен открывает патент на двигатель с подачей в цилиндр керосина посредством сжатого воздуха и последующим его воспламенением искрой.

В 1885 г. немецкий инженер Эмиль Кэпитайн (Emil Capitaine) строит опытный мотор с самовоспламенением керосино-воздушной смеси.

В 1887-1890 г. изобретатель Харгривс (Hargreaves) конструирует несколько опытных моторов низкого сжатия с самовоспламенением топлива, работающих на нефти.

В 1885-90 г.г. англичанин Герберт Аккройт-Стюарт получает ряд патентов на двигатель низкого сжатия с самовоспламенением топлива (нефти и керосина), впоследствии получивший в России прозвище «нефтянка», который был построен в 1889 г. В его патенте № 7146 дается следующее описание: «Сначала производится сжатие только воздуха, после чего в этот сжатый воздух вводится необходимое количество горючего в виде пара или газа с тем, чтобы образовалась взрывчатая смесь».

Впрочем, воздух разогревался до высоких температур не столько в результате сжатия, сколько теплом, поступающим от калильной головки (калоризатора), находящейся в верхней части цилиндра и разогревающейся при сгорании смеси до температуры 350…550 С.

Этот мотор был экономичнее паровых машин, удобен для мелких предприятий, и начал постепенно получать широкое распространение, а в России выпускался вплоть до 40-х г.г прошлого века.

 


Вышеизложенное доказывает, что технические идеи, которыми воспользовался Рудольф Дизель, были не новы. Каждый год привносил в мировое двигателестроение все новые и новые открытия. Основная трудность состояла в том, что идей было слишком много. Как выбрать из них наиболее жизнеспособные, как увязать их в единой технической конструкции? Изобретатель сутками напролет мысленно комбинировал самые невероятные сочетания решений, которые могут обеспечить жизнь его будущему мотору. А по утрам Рудольф дрожащими пальцами раскрывал свежие технические журналы, он приходил в ужас от мысли, что кто-то его уже опередил. Он больше не мог ждать, жизнь призывала к решительным действиям.

И вот 20 февраля 1892 г. Дизель заявляет свой первый патент, зарегистрированный за №67207 и закрепляющий его права на 15 лет. В описательной части излагалось, что это будет особый тип двигателя «компаунд» состоящий из двух цилиндров. Сначала в первом цилиндре производилось сжатие воздуха не смешанного с топливом, причем для снижения температуры предполагалось впрыскивать в него водяную пыль. Затем предварительно сжатый воздух подавался во второй цилиндр меньших размеров, где предполагалось его «дожать» до значения 250 атм. (это в 100 раз больше чем давление в шине вашего автомобиля). Затем в раскаленный вследствие сжатия воздух предполагалось вводить мелкими порциями угольную пыль (полученные путем размельчения угля частицы по размерам гораздо меньше частиц пшеничной муки). В результате продукты сгорания должны были расширяться в обоих цилиндрах, причем процесс сгорания смеси должен был происходить постепенно и при постоянной температуре. Этот двигатель, названный изобретателем «рациональный», должен был работать без водяного охлаждения цилиндра, чем (по мнению автора патента) будет достигнута значительное повышение его КПД. Кроме того, процесс горения должен был проходить при большом избытке воздуха.

В патенте был закреплен термодинамический процесс двигателя, который в упрощенном виде можно свести к 3-м тезисам: 1) предварительное сжатие воздуха (газа или пара) до высокой температуры, обеспечивающей самовоспламенение топлива; 2) введение в цилиндр топлива настолько постепенно, что сгорание будет происходить без существенного повышения температуры и давления; 3) по прекращении подвода топлива в цилиндре имеет место дальнейшее расширение находящейся в нем массы газа.

Таким образом, в патенте описывался предполагаемый к постройке двигатель, фактически представляющий собой идеальную тепловую машину Карно.

Однако изобретатель предусматривал и второй «временный» вариант двигателя упрощенной конструкции, где был лишь один цилиндр, а воздух сжимался только до 90 атм.


Разработка столь революционной конструкции требовала сложного заводского оборудования и больших финансовых средств, которых у изобретателя не было. И он решил заручиться поддержкой промышленников - в 1892 г. направил во все крупные немецкие машиностроительные заводы письма с предложением на взаимовыгодных условиях оказать ему помощь в конструировании запатентованного двигателя, предоставив для его строительства свои опытные производства и высококвалифицированных механиков. К письмам прилагалось описание мотора.

На все письма был получен категорический отказ. Главные технические советники заводов опытные инженеры-практики выносили схожий вердикт: двигатель нежизнеспособен. В частности указывалось, что необходимость достижения высокой степени сжатия воздуха в цилиндре вызовет сильную нагрузку на детали и приведет к их быстрому разрушению; использование в качестве топлива угольной пыли, обладающей низкой теплотворной способностью, не обеспечит получение достаточного количества энергии, чтобы преодолеть противодействующую силу больших механических потерь, неизбежных при достижении такого сильного сжатия; а неизбежная сложность конструкции системы топливоподачи будет являться причиной низкой надежности и приведет к частым перебоям работы двигателя.

Через много лет эти пророческие замечания вспомнили, да было уж поздно…

Но Рудольф Дизель был невероятно красноречив и обладал удивительной способностью убеждать людей в непременном успехе задуманного дела. Он облачился в свой лучший костюм и отправился на личную встречу с владельцами Аугсбургского машиностроительного завода (АМЗ). На совещание были приглашены все технические специалисты предприятия во главе со старым мастером Крумпером. Дизель был великолепен, поражал своей энергией, блистал остроумием, и удивил присутствующих своими глубочайшими техническими познаниями. Рудольф с легкостью выводил на доске сложнейшие физические и математические формулы, чертил причудливые графики, по памяти перечислял различные конструкции изобретенных двигателей, и тут же проводил подробный анализ их достоинств и недостатков. Крумпер пытался возражать, пробовал вернуть Рудольфа с небес на землю и указывал ему на конструктивные недостатки его собственного теоретического двигателя. Но все было тщетно, Дизель снова и снова возносился мыслью ввысь, в общем он всех переговорил…

И вот в феврале 1893 года Рудольф Дизель заключает договор, согласно которому АМЗ предоставляет изобретателю свою производственную базу, концерн Круппа (которого Дизелю также удалось заразить своей идеей) финансирует работы, а Дизель обязуется сконструировать опытный рабочий образец своего чудо-мотора, и в случае успеха дает свое согласие этим двум предприятиям на самостоятельное производство и продажу новых двигателей (безвозмездно уступает свой патент).


В ознаменование этой победы конструктор в том же 1893 году спешит довести до широкой технической общественности теоретические основы, подробно разъясняющие термодинамические процессы, происходящие при работе его теоретического двигателя. Он издает брошюру со смелым названием: «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие ныне двигатели», где помимо теоретических выкладок было подробным образом изложено техническое описание тепловой машины, защищенной патентом, а заодно наглядно разъяснялось насколько она лучше других моторов, в том числе и двигателя Отто. Между прочим, термический КПД своей совершенной машины Дизель оценил в 73%, что даже превосходило КПД идеальной машины Карно (и пока не удалось достичь даже современным моторам). Для наглядности к брошюре был приложен набросок двигателя в 100 индикаторных л.с., работающего на угольной пыли, с подсчитанными основными размерами. Максимальное давление сжатия в цилиндре предусматривалось 250 атм., максимальная температура 800 С, при сжатии воздуха в цилиндр впрыскивалась вода (около 24 л. на 1 л.с. в час). Рубашка охлаждения не предусматривалась, напротив, стенки цилиндра предполагалось защитить от потерь драгоценного тепла «фарфоровой или стеклянной футировкой». В конце сочинения в полном соответствии добрым традициям, когда-то заложенным еще Ленуаром, автором было высказано пророчество скорой и неминуемой гибели паровых машин, а заодно и верный конец всех ныне выпускаемых несовершенных двигателей внутреннего сгорания, на смену которым уже идет его «рациональный двигатель».

Брошюра произвела эффект разорвавшегося снаряда. Со всех сторон в адрес изобретателя полетели едкие насмешки, инженеры предлагали ему показать в живую этот волшебный мотор, а некоторые обвиняли Дизеля в прожектерстве и саморекламе. Неожиданная поддержка последовала лишь от бывших учителей Рудольфа – Линде и Шретера. Но и их оценки были весьма осторожны и более касались характеристик личности смелого конструктора, чем теоретических и технических аспектов его работы.

Складывалось впечатление, что Дизеля пугала мысль, что кому-то из конструкторов придут в голову точно такие же идеи, которые в те годы практически витали в воздухе. Многие изобретатели были на полшага от таких же открытий, и на строительство опытного образца, который бы подтвердил или опроверг правильность предварительных теоретических расчетов, у Рудольфа уже не оставалось времени. Вот в чем (по моему мнению) заключается главная причина такой на первый взгляд странной последовательности действий изобретателя.

Дизель был чрезвычайно честолюбив, он хотел быть первым среди лучших, он мечтал стать Карно 19 века. В результате ему пришлось рискнуть и выложить на свет непроверенные практикой весьма шаткие выводы о рабочих процессах двигателя, пока еще существовавшего лишь в его воображении. Он словно кричал толпе: наука должна идти впереди практики, наука, вот что самое главное при конструировании.

Но его современники, большей частью конструкторы-самоучки, не поняли этих устремлений Рудольфа. Многим показалось, что он решил им в противовес изобразить из себя большого ученого, и с нетерпением ожидали продолжения развития событий, втайне предвкушая увидеть в конце грандиозный провал. Сама постановка вопроса, заключающаяся в том, что никому не известный молодой инженер заранее назвал свой несуществующий мотор более совершенным, чем различные двигатели тех лет, хорошо зарекомендовавшие себя на производствах, многим уважаемым представителям технической среды показалась оскорбительной.

Вот так Рудольф Дизель собственными руками невольно вбил первый клин в отношениях между собой и европейским инженерным сообществом, что явилось краеугольным камнем в его последующей жизни и судьбе и в итоге привело к столь прискорбному финалу. Возможно, что его жизнь сложилась бы более счастливо, если бы он шел к своему мотору не через науку, а наобум, и никому не мешая, бездумно вращал маховое колесо, временами подавая топливо в цилиндры, в надежде волей случая получить хороший результат, как это когда-то делал знаменитый Отто.

Словом, выбранный план действий принес Дизелю больше вреда, чем пользы, но тогда этого не осознавал.


И вот наконец в июле 1893 г. был полностью собран первый опытный четырехтактный двигатель с вертикальным цилиндром и без рубашки охлаждения. Тут же обнаружилось, что первоначальная идея Дизеля о сжатии воздуха до 250 атм. Не осуществима, максимум чего удалось добиться - 34 атм. А тут еще к величайшей досаде изобретателя новая тепловая машина его сильно подвела и работать на угольной пыли отказалась наотрез. Сила давления газов, полученная в результате сгорания топлива, не смогла преодолеть силу трения в механизмах.

В итоге в августе 1893 г. Дизель сделал первый отход от собственного патента и решил попробовать запустить мотор, впрыснув в камеру сгорания бензин. Результат превзошел все самые смелые ожидания – бензин немедленно вспыхнул, и возникшее давление моментально разорвало на части ввинченный в цилиндр контрольный манометр. Куски металла со свистом полетели во все стороны, чудом не поубивав экспериментаторов. Механики быстро исправили мотор, но все усилия заставить его работать оказались напрасными. В таком виде первая тепловая машина Рудольфа Дизеля оказалась нежизнеспособной. И что самое удручающее – данный факт ставил под сомнение правильность выводов изобретателя, закрепленных в патентах и подробно изложенных в брошюре, разошедшейся по всему белу свету и наделавшей такой переполох в ученом сообществе.

Из случившегося печального события изобретатель вынес 3 истины:

1. Топливо действительно может воспламеняться от предварительно сжатого воздуха и такому мотору не требуется отдельный зажигательный аппарат.

2. Нужно конструировать устройство для распыливания подаваемого в цилиндр бензина.

3. Его теоретические выводы начинают трещать по всем швам.

В итоге 30 ноября 1893 г. Дизель спешно заявляет второй патент, зарегистрированный за №82168, в котором несколько расширяет объем первого патента, в частности допускает возможность работы мотора на разном топливе, а также описывает способ подачи горючего в цилиндр сжатым воздухом с помощью компрессора.

Первая же неудача, неизбежная в столь сложном деле, ввергла Дизеля в отчаяние. Мысли о возможной ошибочности его идей и теоретических обоснований приводили изобретателя в панику. Гордый Рудольф сильно переживал, в глазах старых заводских инженеров ему мерещились лукавые огоньки, казалось, что они втайне радуются постигшей конструктора неудаче и злорадно ухмыляются за его спиной. Наступает глубокая депрессия, опять наваливаются сильные головные боли, Дизель прекращает конструкторские работы и уезжает на лечение в Италию.

Но тут сыграла роль еще одна примечательная особенность личности Рудольфа: он умел окружить себя талантливыми людьми, сплотить дружный конструкторский коллектив единомышленников, работающий ровно и слаженно, будто единый механизм. И несмотря на отсутствие Дизеля этот механизм не остановился. Молодые инженеры и механики с немецкой педантичностью полностью разобрали машину, осмотрели детали, выявили все недочеты, и используя полученный опыт мало-помалу приступили к постройке второго экспериментального мотора.

И вот Рудольф Дизель начинает получать письма, в которых товарищи подробно рассказывают изобретателю о проделанных шагах, делятся своими идеями, всячески подбадривают и умоляют не бросать начатое дело на полпути. Эти письма были словно бальзам для душевных ран конструктора, под их влиянием Рудольф воспрянул духом, снова обрел веру в успех, и через пару месяцев, собрав волю в кулак, возвратился в Аугсбург и начал строить второй мотор.

В начале 1894 года второй опытный двигатель был завершен и готов к проведению экспериментов. Он оказался более удачливым и 17.02.1894 г. впервые самостоятельно заработал и совершил аж 88 оборотов. В качестве топлива в нем использовался керосин, который разработчики сперва пробовали подогревать, а потом пытались организовать его подачу в цилиндр через карбюратор.

11.10.1894 г. в качестве топлива использовали бензин, и мотор показал достаточно хорошие характеристики. Но последующие испытания утвердили Дизеля во мнении, что выбранная конструкция двигателя несовершенна и дальнейшая возня не имеет смысла. Нужно было прекращать заниматься ерундой и строить третий мотор. Также конструктор осознал, что его первоначальная идея впрыскивать в цилиндр водяную пыль есть досадное заблуждение - ни к чему хорошему это решение не приведет.

Здесь необходимо сделать дельное замечание, что серьезные теоретические обоснования мало помогли Рудольфу Дизелю, и он, подобно многим изобретателям-самоучкам, в итоге пошел экспериментальным путем и постоянно изменял и переделывал конструкцию своей машины в зависимости от показанных двигателем тех или иных порой совершенно неожиданных для изобретателя результатов. И по ходу дела неоднократно убеждался, что процессы в двигателе протекают в точности не так, как он ранее себе представлял, в чем впоследствии никогда не сознавался.

И самое важное: рядом с ним трудились оставшиеся для истории безызвестными талантливые немецкие механики, которые в буквальном смысле вдохнули жизнь в этот мертворожденный сложный и капризный механизм.


Между тем слухи об опытах Дизеля мало-помалу начали доходить до машиностроителей, и он, словно ловкий бизнесмен, охотно пошел на контакт с капиталистическими акулами. Инженер провел ряд эффектных презентаций своего все еще не сконструированного двигателя. Это принесло неплохие плоды: уже в мае 1894 г. фирма братьев Корель из Гента спешит по дешевке приобрести патент на производство будущего мотора. Затем Рудоьф заключает контракт с французскими дельцами об утверждении общества «Дизель», которое принимает обязательства построить моторный завод в городе Бар-ле-Дюк.

Данный факт свидетельствует, что на этом этапе творческого пути перед нами предстает уже не самозабвенный изобретатель, работающий ради светлой идеи. Началось перерождение личности конструктора, он впервые начал задумываться о выгодах, которые должен сполна извлечь из своего смелого проекта. В воздухе запахло крупными деньгами и Дизель не желал их упускать.

В январе 1895 года был построен третий мотор, имеющий (вразрез первоначальным заявлениям изобретателя) водяную рубашку, обойтись без которой никак не получалось. Вначале он стабильно работать отказался, и лишь в результате многочисленных доделок-переделок 1 мая этого же года моторчик, на радость изобретателю, самостоятельно потарахтел полчаса, после чего остановился.

26.06.1895 г. двигатель был окончательно отлажен и впервые испытан под нагрузкой для снятия рабочей характеристики. Результаты оказались ошеломляющими: эффективный КПД образца составил около 0,23; расход топлива на лошадиную силу в час (л.с.ч.) – 206 г. Полученный КПД намного превосходил аналогичный показатель царивших в те годы наилучших стационарных паровых машин (0,15), а также был выше КПД использующихся на некоторых предприятиях двигателей Ленуара (0,05) и широко распространенных четырехтактных двигателей Отто (0,15).

Изложенное позволяет сделать важный вывод: сплоченным коллективом немецких инженеров и техников под руководством Рудольфа Дизеля на опытном производстве АМЗ путем многолетних практических экспериментальных работ фактически наугад был построен доселе неизвестный и никем не описанный двигатель (опытный образец) нового типа с воспламенением от сжатия, выполненный по ещё никем не запатентованной конструктивной схеме и являвший собой совсем не тот двигатель, что был описан в патентах Р. Дизеля.

А происходящие в нем термодинамические процессы даже для самих создателей в то время являлись полной загадкой, и лишь впоследствии были изучены в ходе многочисленных опытов, проведенных учеными-исследователями. Роль этого события в истории двигателестроения (по мнению автора) заключается в том, что Рудольф Дизель доказал возможность постройки двигателя нового типа с воспламенением от сжатия, который по своему эффективному КПД значительно превосходил самые совершенные моторы тех лет.

Одним словом, как метко выразился современник Дизеля инженер Аугсбургского завода Г. Гюльднер:

«…Постулат «опыт перекрывает теорию» имеет для моторостроителя особенно острое значение. Бесчисленные изобретения – и между ними такие, успех которых был почти несомненно доказан теоретическим расчетом – разбивались опытом, или же, путем практики достигали такого конечного результата, который едва позволял узнать первоначальные идеи изобретателя…»


Руководство предприятия на радостях тут же приняло решение немедленно приступить к строительству очередного большого опытного двигателя, предназначенного для официальных испытаний, который после очередных многочисленных мелких усовершенствований и переделок был окончен в октябре 1896 года и являл собой слегка усовершенствованную и увеличенную в размерах копию мотора №3. Под этим номером он и вошел в историю.

Это был четырехтактный двигатель мощностью около 20 л.с. с вертикально расположенным цилиндром. В первом такте за счет ранее запасенной силы инерции маховика поршень шел от ВМТ к НМТ и засасывал в цилиндр воздух. Во втором такте движимый маховиком поршень возвращался в ВМТ и сжимал воздух до 35 атм. При этом воздух разогревался до 600-700 С. В начале третьего такта предварительно сжатый компрессором в отдельном резервуаре (ресивере) атмосферный воздух под сильным напором подавался в топливную форсунку, и после поднятия запорной иглы перемешивался с керосином и устремлялся внутрь цилиндра, где за доли секунды смешивался с раскаленным воздухом. В результате смесь вспыхивала, и образовавшиеся газы перемещали поршень вниз, а тот давил на шатун и приводил во вращение коленчатый вал двигателя. Мощность мотора могла регулироваться либо изменением интенсивности подачи керосина топливным насосом, либо изменением силы давления компрессора. А запасенный в ресивере воздух использовался для пуска остановленного мотора. Распределительный вал находился вверху и имел пять кулачков: один управлял клапаном, выпускающим из ресивера воздух, другой клапаном, выпускающим керосин, третий – клапаном выпуска отработавших газов. Два остальных кулачка управляли клапанами, регулирующими подачу воздуха из ресивера в цилиндр для пуска мотора в ход. Можно сказать, что мотор был оснащен пневматическим стартером, о котором в патентах не упоминалось.

Вот к такой конструкции изобретатель и механики пришли через два года упорных трудов и исканий.

Стоит отметить, что в соответствие с ныне принятой классификацией топливная система этого двигателя занимала промежуточное положение межу внешним и внутренним смесеобразованием, поскольку в двигатель впрыскивалось не топливо, а топливо с воздухом, т.е. образование горючей смеси фактически начиналось вне цилиндра, а оканчивалось в цилиндре. Позже такие моторы стали называть «компрессорные дизели».

17 февраля 1897 г. привлеченный в качестве независимого эксперта бывший учитель Рудольфа Дизеля профессор Мюнхенской высшей технической школы Шретер провел трехдневные испытания опытного образца, который показал потрясающие для того времени характеристики: при номинальной нагрузке мотор выдавал мощность 18-20 лошадиных сил, расходуя 0,24 кг керосина на 1 л.с.ч., показывая при этом невероятно высокий для машин тех лет эффективный КПД=0,26. Таким образом, в этом двигателе 26% полученной энергии расходовалось на полезную работу. А самое удивительное, что при половинной (частичной) нагрузке КПД снижался лишь до 0,225!!! Много это или мало, как понять?

Все постигается в сравнении. Например, в 1963 г. были проведены испытания двигателя М-21 при движении автомобиля «Волга» в различных эксплуатационных режимах. Исследователи установили, что при движении по городу средний эффективный КПД двигателя составляет лишь 0,13; при движении автомобиля на загородном шоссе он слегка увеличивался и в среднем составлял 0,17. А наиболее высокий КПД, полученный в результате эксперимента, оказался равным 0,265 (практически такой же, как у опытного двигателя Дизеля).

КПД наилучших современных дизельных моторов легковых автомобилей при работе в режиме максимальных нагрузок составляет 0,42. А при частичных нагрузках эта цифра снижается почти наполовину и приближается по значению к полученному при работе в таких же режимах КПД допотопного опытного двигателя Дизеля. В результате чаще всего около 70% тепла от сгоревшего топлива в современных автомоторах выпускается в атмосферу, и лишь в лучшем случае около 30% преобразуется в полезную работу.

Данный пример наглядно показывает, насколько труден путь усовершенствования двигателей и какие ничтожно малые результаты достигнуты конструкторами на этом пути за последние 100 лет.


Дизель купался в лучах неожиданно обрушившейся на него славы. И лишь одно обстоятельство омрачало успех: совершенствование мотора все дальше и дальше уводило его конструкцию и рабочие процессы от описания, приложенного к патентам и подкрепленного теоретическими обоснованиями, изложенными в знаменитой дизельной брошюре. Но время было упущено, вносить изменения в уже проданные патенты было как-то неловко. Да и признаваться в теоретических ошибках в столь торжественный момент явления в свет «рационального двигателя», подрывая свою деловую репутацию, Рудольфу было как-то неудобно.

Отчет профессора Шреттера вверг промышленников в шоковое состояние. Потом они опомнились, и неожиданно уверовав в волшебную силу этого еще толком не испытанного и непроверенного в деле двигателя засыпали изобретателя предложениями о выкупе прав на возможность строить такие моторы на своих заводах.

И Рудольф Дизель, словно купец на ярмарке, принялся распродавать патенты налево и направо, на него хлынул золотой дождь, и казалось, что ему никогда не будет конца. Буквально за месяц он стал очень состоятельным человеком, и вскоре уже являлся членом правления многочисленных акционерных обществ, собирающихся строить заводы для производства его мотора, скупал нефтеносные месторождения в Галиции, земельные участки в Гамбурге, и даже начал закладку фундамента роскошного особняка на самой лучшей улице Мюнхена. Ученый инженер быстро превратился в дельца и даже захотел стать промышленником – расторг свой контракт с Аугсбургским машиностроительным заводом и основал в Аугсбурге собственный машиностроительный завод, где намеревается наладить массовое производство моторов измененной конструкций по собственным чертежам. Рудольф чувствовал себя триумфатором. Казалось, будто весь мир лежит у его ног.

Тогда он был еще слишком молод и не понимал, что деньги и слава не всегда запряжены в карету, везущую человеку счастье…

В перерывах между сделками Дизель и профессор Шретер мотались по всей Европе, где собирали огромные аудитории, оповещая общественность о новом важном мировом открытии, и выступали с пространными докладами, более походившими на рекламную кампанию, чем на научно-просветительскую деятельность. Статьи, посвященные дизельмоторам, не сходили с первых страниц научных журналов по всему миру.


И вот наконец настало триумфальное событие в жизни Рудольфа Дизеля.

16 июня 1897 г. в городе Кассель открылся очередной годовой съезд Союза германских инженеров, на котором также присутствовали инженеры из всех ведущих мировых стран. Изобретатель выступил с докладом «Рациональный двигатель Дизеля». Начал он с того, что еще раз напомнил слушателям о своих теоретических изысканиях, объясняющих принципы работы «рационального теплового двигателя», изложенные в знаменитой брошюре 1893 г., подчеркнув, что в принципе все ранее сделанные теоретические выкладки оказались правильными. Затем перешел к изложению достигнутых результатов, и заодно поведал о своих неудачах и успехах, в итоге приведших к убедительной победе.

После чего он довел слушателям 4 теоретических тезиса, описывающих цикл работы сконструированного им двигателя, которые можно изложить в следующем упрощенном виде: 1) сильное сжатие воздуха поршнем в одном цилиндре и получение в этом такте наивысшей температуры рабочего процесса; 2) достижение в цилиндре при сжатии давления около 50 технических атмосфер (вместо ранее задекларированного в патентах последовательного сжатия до 200 ата в двух соединенных цилиндрах); 3) постепенное введение в цилиндр топлива (твердого, жидкого или газообразного) таким образом, чтобы процесс его сгорания в цилиндре шел при постоянной температуре, ранее достигнутой в такте сжатия; 4) сжигание топлива при большом избытке воздуха.

Потом Дизель, предвосхищая неудобный вопрос: «зачем в его двигателе сделана система охлаждения – водяная рубашка, если он всегда настаивал на том, что «рациональный двигатель» охлаждать не нужно и даже вредно?» несколько туманно пояснил, что «водяная рубашка не является неизбежным злом, но теоретической необходимостью». И напомнил слушателям, что его первый опытный двигатель (чуть не убивший конструктора при разрыве манометра) рубашки не имел, чем «была доказана возможность работать без водяного охлаждения, предусмотренная теоретически».

Что было неправдой, поскольку этот неудачный мотор так никогда и не заработал, но видимо изобретатель за давностью лет данный факт как-то запамятовал. Затем Дизель, немного замявшись и тяжело вздохнув, добавил, что ранее принятая им «точка зрения, будто водяная рубашка при двигателях внутреннего сгорания является главным препятствием для достижения более высокой отдачи – неправильна». Хотя каких-то 20 минут назад он убедительно доказывал обратное. (И вообще непонятно, зачем все прицепились к этой злосчастной рубашке?). Стоит ли говорить, что про отказ от первоначального решения впрыскивать воду в цилиндр он даже не упомянул.

Словом, доклад Рудольфа Дизеля временами более напоминал речь политика, чем отчет конструктора.

Очень печально, что Рудольф, несмотря на свой величайший ум, так и не понял банальную истину: можно легко убедить в правильности сомнительных выводов безграмотных алчных промышленников, бросающихся, словно акулы, на все появляющиеся новшества, видя в них возможные источники очередных барышей. Но не получится с такой же легкостью одурачить своих коллег-инженеров, которые без особого труда посредством общеизвестных физических и математических формул могут перепроверить предоставленные им на ознакомление материалы, описывающие свойства расхваливаемого мотора. И не нужно сильно возноситься ввысь, полагая, что тебя окружают одни идиоты.

Так оно в последствии и вышло…


К докладам Дизеля и Шретера прилагалась индикаторная диаграмма двигателя, полученная в ходе испытаний, на которой для сравнения были нанесены линии характеризующие работу паровых машин, т.е. наиболее распространенного двигателя тех лет. Рисунок наглядно показывал существенное преимущество двигателя Дизеля. Впоследствии при анализе графиков дотошными инженерами было обнаружено, что диаграмма парового двигателя построена некорректно, занижает его эффективные показатели, и таким образом допущенная ошибка играет на руку новому мотору.

А в сентябре 1897 года в журнале «Летопись Союза немецких инженеров» была опубликована статья профессора Е. Мейера, в которой уважаемый ученый привел отчет по результатам подробного анализа материалов испытаний новоявленного мотора Дизеля, и с помощью уравнения Клайперона подсчитал, что в конце процесса сгорания абсолютная температура газов по отношению к температуре в конце сжатия возросла в 2,2 раза, что состояло в явном противоречии с утверждением Дизеля о том, будто процесс сгорания в цилиндре происходит при постоянной температуре, ранее достигнутой в такте сжатия. Также было установлено, что максимальное давление в цилиндре составляло 33 ата (Дизель приводил цифру 50 ата).

Исследование оканчивалось очень неудобным для изобретателя выводом:

«Диаграммы на самом деле обнаруживают, что часть топлива сгорает при приблизительно постоянном объеме, другая часть – при приблизительно постоянном давлении и только остаток, который догорает, сжигается при приблизительно постоянной температуре.

Эти факты, обнаруживаемые опытом, заставляют, таким образом, сделать заключение, что основные точки зрения, из которых исходит Дизель в своей брошюре и на которых основаны приведенные тезисы, ошибочны».

А тут еще вдобавок проведенные инженерами дополнительные испытания опытного двигателя показали, что сгорание в нем происходило при коэффициенте избытка воздуха равном 1,26 (как и у бензиновых моторов тех лет), что не соответствовало 4 тезису Дизеля о сжигании топлива при большом избытке воздуха. А температура в результате сгорания возрастала аж в 2 раза (от 800-900К до 1700-1800К), что противоречило третьему тезису Дизеля и доказывало правильность выводов профессора Мейера.

Таким образом, возникала комическая ситуация. Существовали два двигателя:

1) рациональный двигатель Дизеля, защищенный многочисленными патентами, устройство и теоретические циклы работы которого изобретатель очень подробно и неоднократно излагал как в патентах, так и в многочисленных докладах, сделанных за последний год;

2) представленный на испытание профессору Шретеру опытный образец двигателя, сконструированный Рудольфом Дизелем на Аугсбургском машиностроительном заводе (чертежи которого Рудольф вручал вместе с переуступкой своих патентных прав), конструктивные решения и реальные рабочие процессы которого (за исключением воспламенения от сжатия) противоречили описаниям в его патентах.

Получалось, что Дизель продавал патенты вовсе не на тот двигатель, который был им фактически воплощен в металле.

В воздухе повис тяжелый вопрос: либо Шретер и Дизель при составлении графиков (индикаторных диаграмм) совершенно случайно допустили многочисленные ошибки, либо они предоставили неверные сведения намеренно, дабы выдать желаемое за действительное и хоть как-то подогнать сконструированный двигатель под описания патентов изобретателя.

В этот момент судьба предоставила Дизелю уникальный шанс выйти из неловкой ситуации с открытым лицом, честно признать свои научные ошибки и теоретические заблуждения, повиниться перед коллегами, и я уверен, что никто из них его бы не осудил. Каждый инженер, присутствующий на Съезде, прекрасно понимал, что означает идти первым и делать свое дело наперекор всем сложившимся представлениям. И итоговое достижение Рудольфа - его мотор, являлось наглядным доказательством недюжинного ума и большого творческого и организаторского таланта изобретателя, его неординарности.

Также ничто не мешало Дизелю получить новые патенты, полностью соответствующие изобретенному мотору. Но гордец не захотел воспользоваться представившейся возможностью и признаться в заблуждениях. И вот ранее возникшая трешника в отношениях между Рудольфом Дизелем и сообществом немецких инженеров еще больше расширилась и постепенно начала превращаться в пропасть.

Прозвенел первый тревожный звонок, но изобретатель его не услышал...


Шумиха вокруг изобретения и его создателя, суета машиностроителей и закладка по всему миру новых производств по выпуску дизельмоторов, создавали впечатление победоносного окончания многолетнего труда, торжества гениальной идеи, когда-то родившейся в голове молодого студента Мюнхенского училища.

Между тем нелегкий жизненный путь нового двигателя еще только начинался.

Первый настоящий (а не опытный) двигатель был построен Аугсбургским машиностроительным заводом в ноябре 1897 года и установлен в цехе спичечной фабрики в г. Кемптен.

Это важное дело как-то сразу не заладилось. Началось с того, что машиностроители сорвали сроки поставки из-за необходимости тщательной подгонки деталей мотора и внеочередных многочисленных конструктивных переделок. Соратники Дизеля старый монтер Шмуккер и молодые инженеры Мейер и Пухта в буквальном смысле жили прямо на фабрике и по очереди дежурили около двигателя, от работоспособности которого зависел успех нового начинания и деловая репутация всего Аугсбургского завода. Однако во время настоящей (а не показной) длительной работы поломки стали выявляться одна за другой с завидным постоянством и многообразием.

Сначала начали прогорать клапаны и поршни, затем сломался топливный насос, отказался работать компрессор, и в довершение всех бед быстро засорялась форсунка. Двигатель больше ремонтировался, чем работал. Монтеры буквально не отходили от больной машины, они с немецкой тщательностью и аккуратностью устраняли поломки, изменяли конструкцию деталей, вели поиск новых, более прочных и термостойких материалов для изготовления поршней, колец и шатунов, увеличивали прочность деталей клапанного механизма, экспериментировали с различной формой форсунки и запорной иглы.

Словом, скоро не осталось ни одной детали, которая бы не прошла через мозолистые руки, не была сотни раз осмотрена и десятки раз переделана. Заменялись детали, менялась технология их изготовления, использовались другие материалы, но дело по-прежнему стояло на мертвой точке - новый рациональный двигатель жить не хотел. Рудольфа Дизеля руководство предприятия звать на помощь не пожелало, поскольку возникло сильное сомнение в том, что тот способен сделать что-то толковое.

Вскоре уставшим от постоянных ремонтов инженерам и механикам стало очевидно, что для безотказной работы двигателя требуется доселе невиданная в машиностроении точность производства и обработки деталей. Были нужны новые станки.

В это же время и на вновь отстроенном изобретателем производстве царила паника. Дизель, словно в помутнении рассудка, требовал от инженеров своего конструкторского бюро объединить усилия и во чтобы то ни стало сконструировать тот идеальный двигатель, работающий на угольной пыли, который был так подробно расписан в его брошюре. Этот двигатель казался ему единственно возможным выходом из тупика, в который изобретатель сам себя загнал. Но дело так и не сдвинулось с мертвой точки, коллектив трудился с полной самоотдачей, вместе с пылью пробовали сжигать керосин, но мертворожденному механизму это помочь не могло. Затем пытались наладить работу мотора на светильном (каменноугольном) газе, но тоже безрезультатно.

Возможно, что ситуацию мог бы спасти творческий гений самого Дизеля, но он к тому времени слишком сильно увяз в многочисленных коммерческих проектах, и на серьезную техническую работу, требующую тщательной концентрации всех внутренних сил, у изобретателя просто физически не хватало времени. Вскоре Рудольф Дизель был вынужден признаться себе в том, что воплощение в металле так красиво расписанного им рационального мотора недостижимо.

Не лучшим образом шли дела и на других производствах, жадно нахватавших патенты на революционный двигатель.

Инженеры и механики всего мира упорно бились за жизнь тепловой машины, которую сам изобретатель уж давным-давно похоронил. Они боролись изо всех сил…

Репутация новоявленного мотора была сильно подорвана, его дальнейшая судьба представлялась неопределенной…


Этим обстоятельством решили воспользоваться обрадованные производители паровых двигателей. С помощью продажной прессы они организовали мощную компанию, направленную на дальнейший подрыв репутации изобретенного мотора, способного составить конкуренцию их собственным машинам. Одна за другой начали выходить в свет статьи, убедительно доказывающие утопичность идеи такого двигателя и называющие Рудольфа Дизеля величайшим авантюристом 19 века.

На голову изобретателя посыпались многочисленные проклятия, произносимые на всех языках мира. А вскоре начали приходить повестки из судов по искам, предъявленным промышленниками. Дизеля обвиняли в мошенничестве и деловой недобросовестности.

Собственные проекты Рудольфа также оказались убыточными. Нефтяные месторождения иссякли, земельные участки оказались никому не нужны, учрежденный им завод выпустить продукцию так и не смог. Дизель оказался неудачливым дельцом. На него снова навалились жуткие головные боли, врачи и адвокаты пожирали последние деньги. В жизни Дизеля началась долгая черная полоса.

Судьба словно жестоко мстила изобретателю за отход от главного дела, к которому его предназначила...

Время шло, и вот через два года длительных доводочных работ на спичечной фабрике в г. Кемптен инженерам и механикам Аугсбургского машиностроительного завода каким-то чудом удалось вдохнуть жизнь в эту капризную тепловую машину. Двигатель наконец вышел из комы и потихоньку начал работать на благо германской промышленности.

К тому времени и в других странах начали появляться работоспособные конструкции двигателей с воспламенением от сжатия, в процессе доводки так переделанные, что порой их объединяла с образцом лишь общая конструктивная форма, ибо каждый завод шел к успеху своим особенным путем.

Словом, как выразился один из современников, лишь благодаря упорному труду и невероятной изобретательности многочисленных механиков и инженеров, которые непрерывными конструктивными усовершенствованиями неоднократно спасали двигатель Дизеля от преждевременной смерти, по всему свету мало-помалу начали рождаться работоспособные моторы, которые по своей конструкции иногда очень далеко удалялись от своего прототипа.

Вот при таких обстоятельствах моторы с воспламенением от сжатия, впоследствии названные «компрессорные дизели», потихоньку начали свое победное шествие по миру..."


Сообщение отредактировал Zor: 29 February 2020 - 16:32

  • 1

#2 aszas

aszas
  • Граждане
  • Pip
  • 63 сообщений
  • ГородPenza
  • Ваше имя:Teho
  • Машина:Moskvich

Отправлено 19 June 2020 - 16:58

С удовольствием прочёл материал. Для себя ещё раз подтвердил мысль , что всё надо пробовать..."

Изложенное позволяет сделать важный вывод: сплоченным коллективом немецких инженеров и техников под руководством Рудольфа Дизеля на опытном производстве АМЗ путем многолетних практических экспериментальных работ фактически наугад был построен доселе неизвестный и никем не описанный двигатель (опытный образец) нового типа с воспламенением от сжатия, выполненный по ещё никем не запатентованной конструктивной схеме и являвший собой совсем не тот двигатель, что был описан в патентах Р. Дизеля.

А происходящие в нем термодинамические процессы даже для самих создателей в то время являлись полной загадкой, и лишь впоследствии были изучены в ходе многочисленных опытов, проведенных учеными-исследователями. Роль этого события в истории двигателестроения (по мнению автора) заключается в том, что Рудольф Дизель доказал возможность постройки двигателя нового типа с воспламенением от сжатия, который по своему эффективному КПД значительно превосходил самые совершенные моторы тех лет.

Одним словом, как метко выразился современник Дизеля инженер Аугсбургского завода Г. Гюльднер:

«…Постулат «опыт перекрывает теорию» имеет для моторостроителя особенно острое значение. Бесчисленные изобретения – и между ними такие, успех которых был почти несомненно доказан теоретическим расчетом – разбивались опытом, или же, путем практики достигали такого конечного результата, который едва позволял узнать первоначальные идеи изобретателя…»

 Сама идея, что надо создать условия, чтобы машина отзывалась именно в тот момент когда нужно "по природе топлива весьма важна. Статья ещё раз подтвердила что нужны опыты и эксперименты, но всё начинается с идеи и нужно заразить этой идеей других. По мне коленвал обладает множеством недостатков  и его надо менять на роторный двигатель новой конструкции , а "тяжёлое топливо" надо менять на метан.


  • 0

#3 PavelGhost

PavelGhost

    Не Забуду Мать Родную, Партию И Правительство !!!

  • Гаражники
  • PipPipPipPipPipPip
  • 17733 сообщений
  • ГородРостов-на-Дону
  • Ваше имя:PavelGhost
  • Машина:Peugeot 3008, Mazda Demio 2004 года неправильная

Отправлено 19 June 2020 - 22:52

Данный пример наглядно показывает, насколько труден путь усовершенствования двигателей и какие ничтожно малые результаты достигнуты конструкторами на этом пути за последние 100 лет.

Балин - Цыкл Карно.

Сколько Волка Не Корми - Все Высрет. 


  • 0

Не Забуду Мать Родную, Партию И Правительство !!!





Количество пользователей, читающих эту тему: 1

0 пользователей, 1 гостей, 0 скрытых пользователей

Яндекс.Метрика