авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

1

ББК 39.35

Д-23

Двигатель внутреннего сгорания - пути совершенствования:

Материалы научно-технической конференции.

Вязьма: ВФ МГИУ, 2005 -

156с.

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ

КОНФЕРЕНЦИИ:

Л.В. Бармашова, к.э.н.;

Н.Е. Павлов, к.п.н.;

В.Г. Осипян, к.т.н., зав. кафедрой ЕНТД;

В.А. Реут, к.т.н., доцент ВФ МГИУ;

A.M. Ахметшин, к.т.н., профессор ВФ МГИУ.

Технический редактор:

К.Г. Улыбин В.А. Викторов Корректор:

Н.В. Никитина ISBN 5-902327-26-1 Напечатано в Редакционно-издательском центре ВФ МГИУ, г. Вязьма, ул. Просвещения, д. 6 А.

Тираж 500 экз.

Подписано в печать 04.06.2005 2 Афанасьев Р.С., студент группы 04Ад Роторно-волновой двигатель Сегодня уже мало кого устраивает, что 60-70 % теплоты вырабатываемой двигателями внутреннего сгорания просто выбрасывается в атмосферу. Когда же энергетика с ее ограниченными сырьевыми ресурсами не сможет мириться и с 20-30 % потерями тепла в рамках все той же классической термодинамики, то без сомнения будут востребованы только те технические решения, которые смогут преодолеть основные недостатки существующих тепловых машин, позаимствовав от них только плюсы. Так от газовой турбины будет взята неограниченная мощность, малые габариты и вес;

от дизеля -высокая экономичность;

от его бензинового конкурента приемистость и максимально эффективное использование рабочего объема двигателя;

от фактически забытой паровой машины и ее «родственника» в лице современного стирлинга -бесшумность, многотопливность и высокий крутящий момент;

от широко разрекламированного в недавнем прошлом двигателя Ф.Ванкеля отсутствие органов газораспределения;

от нашумевшего бесшатунного двигателя С. Баландина, и совсем уж неизвестной конструкции Е. Льва - высокий механический КПД и способность двигателя выполнять функции редуктора;

а от мало кому известного двигателя В.Кушуля - низкую токсичность выхлопа. В нем удастся полностью или частично отказаться от: охлаждения и смазки, убрать глушитель шума, маховик, и это при количестве деталей не большем, чем в двухтактном мото - велодвигателе.

На сегодняшнем этапе развития техники эта задача может быть решена только с переходом к качественно новым конструктивным принципам и решениям.



Таким условиям полностью отвечает концептуальная идея «Роторно-волнового двигателя» (пат. России № 2155272) - объемной прямоточной машины, воспроизводящей последовательность работы газотурбинного двигателя. В нем совершенно устранено возвратно поступательное движение рабочих органов, ротор полностью уравновешен и вращается с постоянной угловой скоростью. Рабочее тело, как и в турбине, движется вдоль оси двигателя, траектория движения - винтовая линия. В конструкции отсутствует вредное пространство, ограничивающее рост степени сжатия рабочего тела. Из-за отсутствия уплотнительных элементов и, соответственно трения в проточной части, снимаются ограничения по ресурсу и числам оборотов двигателя. Рабочий процесс допускает, произвольно изменять степень сжатия и расширения рабочего тела;

без дополнительных регулировок и остановки двигателя осуществлять переход на любой сорт топлива.

Оригинальная кинематическая схема и прогрессивный рабочий процесс роторного двигателя позволяет собрать в одной конструкции только положительные стороны всех типов ДВС. В основе же кинематики роторно волнового двигателя (РВД) лежит сферический механизм, где оси его основных деталей пересекаются в одном месте - центре воображаемой сферы.

Установленный с минимальным зазором конический винтовой ротор совмещает вращение с противоположным ему планетарным обкатыванием по внутренним огибающим корпуса. Накладывая два эти вида движения на любые сечения ротора (кроме центра - точки его перегиба), можно увидеть, что они совершают в определенной последовательности равные угловые колебания в пазах корпуса, образуя волны, которые последовательно перекатываются по ходу винтовых поверхностей корпуса.

Аналогичный процесс можно видеть на море, наблюдая в ветреную погоду за перемещением волн в «стоячей воде».

В компрессорном отсеке формирование и движение волн начинается от периферии по направлению к центру, а в расширительном отсеке - наоборот от центра к периферии.

Ротор (1) и вал отбора мощности (3) соединяются между собой в центре двигателя шарниром Гука (4), который можно назвать шарниром равных угловых скоростей (ШРУСом). Необходимое же ротору «дополнительное» обкатывание по внутренним огибающим корпуса задается вспомогательным устройством - так называемым «генератором волн».

рабочий ход. На момент максимального расширения, кромки наружных витков ротора открываются и газы сначала свободно, а затем принудительно выдавливаются в выпускной коллектор. Интервал выпуска отработанных газов из очередной камеры расширения составит 180 градусов. Часть полученной в цикле мощности возвращается телом ротора в компрессорный отсек.

Пятигипотрохоидный РВД с внешними огибающими и с отбором мощности через шарнир равных угловых скоростей (ШРУЗ). Обладает свойствами редуктора - четырем обкатываниям ротора, с засасыванием в двигатель 20 объемов воздуха, соответствует один оборот выходного вала.

Заменяет собой 80-ти цилиндровый поршневой ДВС.

Трехгипотрохоидный РВД с внешними огибающими и с отбором мощности через вал с косой шейкой. Выходной вал и ротор вращаются в разные стороны в пропорции 1:0,5 Заменяет собой 12-ти цилиндровый поршневой ДВС.





Описанный рабочий процесс соответствует самой простой конструкции, в которой двухзаходный корпус работает в паре с однозаходным ротором. Рост же числа заходов неизбежно приводит к усложнению формы корпуса и ротора, которые между собой будут соотноситься как целые порядковые числа: 2\1;

3\2;

4\3;

5\4 и т. д.

Поперечные сечения тел ротора и корпуса во всех случаях будут иметь гипотрохоидные формы с внешними огибающими: например, как это показано на Рис. 2 и 3. На рис. 3 изображен один из альтернативных вариантов отбора мощности от ротора - валом с косой шейкой.

Рассмотренный тип двигателя, в основе которого лежит внутреннее винтовое зацепление ротора с корпусом, образует новое семейство прямоточных коловратных машин: в нем, с увеличением количества заходов ротора и корпуса, угловая скорость ротора и соответственно вала отбора мощности оборудованного ШРУСом будет падать, с одновременным ростом величины крутящего момента. Эта замечательная особенность кинематической схемы РВД позволит многозаходному ротору по совместительству выполнять еще и функцию понижающего редуктора.

Его основной элемент - вращающийся на основном валу эксцентрик (5), с приводом через блок шестерен (6) все от того же вала. Эксцентрик наклоняя ротор от 3 до 6 градусов обеспечивает угловое качание сечениям ротора в пределах от 12 до 24 градусов (подробнее см. в отраслевом журнале «Двигателестроение» 2 и 3 № за 2001 г.). В такой комплектации расчетный механический КПД двигателя составит невиданную цифру - 97 %.

С началом вращения, винтовые поверхности ротора начинают открывать внутренние полости винтовых каналов компрессорного отсека, засасывая из них воздух двумя потоками, смещенными относительно друг друга на 180 градусов. За один оборот ротора в оба канала компрессорного отсека засасываются и отсекаются от впускного тракта по две порции воздуха. При дальнейшем повороте, каждая порция воздуха начнет самостоятельно перемещаться к центру двигателя, непрерывно сокращаясь в объеме за счет уменьшения шага и амплитуды самого витка. Процесс сжатия будет продолжаться до тех пор, пока все уменьшающийся объем со сжатым воздухом не подойдет к камере сгорания. В этот момент процесс внутреннего сжатия воздуха в компрессорном отсеке закончится, наступает следующий этап - выталкивание сжатого воздуха в камеру сгорания тыльной стороной витка, ближе других находящегося к центру ротора. Этот процесс сопровождается непрерывным распыливанием топлива в воздушном потоке с последующим его сгоранием в общей камере, куда и выталкиваются все порции воздуха. Для первоначального поджигания топливовоздушной смеси в камере устанавливается запальная свеча. После запуска дальнейшее поджигание смеси должно поддерживаться газами, оставшимися от предыдущих циклов в общей камере сгорания. Последние, с высокой температурой и давлением покидая камеру сгорания, заполняют на роторе винтовые каналы расширительных отсеков, расположенных по другую сторону от центра ротора (точки, где шаг и амплитуда угловых колебаний равна нулю). С поворотом последнего происходит увеличение объемов расширительных отсеков за счет чего и осуществляется Ведь не секрет, что рост мощности двигателя всегда идет по пути увеличения рабочих оборотов (ему больше некуда идти), а потребители энергии, будь то винт судна, или автомобильное колесо, остаются практически неизменными. Приходится ставить дополнительные редукторы для снижения оборотов. А здесь, двигатель сам себе и редуктор.

Функция редуктора в многозаходных конструкциях (Рис.2) возложена на механизм синхронизации, состоящий из неподвижного венца с внутренним зацеплением (1) и меньшей по диаметру планетарной шестерни с внешним зацеплением (2) жестко соединенной с ротором. Количество зубьев венца к шестерне всегда должно соответствовать выбранной пропорции корпуса к ротору. Иначе нельзя, только этим достигается синхронизация и требуемое трохоидное движение ротора. Каждому новому обкатыванию шестерни ротора будет соответствовать ее поворот на фиксированный вместе с ротором угол. Для двухзаходного ротора, работающего в паре с трехзаходным корпусом, на одно обкатывание шестерни приходится поворот ротора в корпусе на 50 %, в трехзаходном варианте ротора - на 33 %, в четырехзаходном - на 25 % и т.д.

Если изначально однозаходный ротор, работающий в паре с двухзаходным корпусом эквивалентен восьмицилиндровому поршневому ДВС, то уже двухзаходный ротор в паре с трехзаходным корпусом эквивалентны 24-х цилиндровому ДВС. Дальше - больше. Трехзаходный ротор соответствует 48 цилиндровому поршневому ДВС, четырехзаходный 80 цилиндровому ДВС и т.д.

Для последнего примера, у которого будет несколько меньший механический КПД (94 -95 %), расчетный крутящий момент на выходном валу увеличится от 16 до 21 раза в сравнении с поршневым аналогом, и это при равных с ним оборотах и литраже двигателя. Что само по себе, например, для автомобильного варианта уже не требует установки за двигателем коробки передач, которая повышает крутящий момент двигателя всего в 4 10 раз.

Здесь ротор, производя полный оборот, вынужден при этом совершать четыре полных обкатывания по внутренним огибающим корпуса.

Соответственно, при 2500 об/мин ротора, каждый из пяти винтовых каналов корпуса должен всосать по 10000 объемов воздуха, что в сумме составит 50000 объемов в минуту. Для сравнения, у аналогичного одноцилиндрового четырехтактного ДВС при равных оборотах, количество тактов всасывания наполнит 625 рабочих объемов двигателя (каждый четвертый такт всасывание). Вот откуда она, восьмидесятикратная разница. Учитывая низкий коэффициент наполнения безнаддувного поршневого двигателя, равный 85% против 100-105% в РВД, фактическая разница увеличится до 94.

Мы не учли еще разницу в механическом КПД поршневого ДВС и РВД соответственно 85% против 94%. Соотнесем ее на протечки рабочего тела через «неплотности» ротора.

Осталось упомянуть и о предельно допустимых оборотах РВД, сравнив их с серийными двигателями. Современный поршневой ДВС применяет - 6000 об/мин;

аналогичная по мощности газовая турбина свободно раскручивается до 70000 об/мин;

РВД должен занять промежуточное положение его удел от'2500 до 30000 об/мин (все зависит от количества заходов ротора).

В рабочих отсеках РВД одновременно может сжиматься и расширяться от нескольких единиц до несколько десятков объемов воздуха. А то место, где ротор, едва не касаясь своей поверхностью, приближается на минимальное расстояние к корпусу, как раз и является подвижной разделительной линией между последовательно движущимися камерами (на Рис.1 сечения 1-1 и 1Х-1Х).За каждый оборот ротора степень сжатия (расширения) изменяется в 4-5 раз. Теоретическая же степень сжатия (расширения) в одном агрегате может достигать ста единиц (все зависит от количества витков), и это при полном отказе от уплотнительных элементов, роль которых выполняет тело ротора.

Ротор, освобождаясь от механического трения «завинчивает» порции воздуха в камеру сгорания нигде не касаясь стенок корпуса, поэтому так же отпадает необходимость в смазке рабочих отсеков двигателя. Трение остается лишь в подшипниках качения, на которые опирается ротор за пределами горячих зон и в ШРУСе. Последний же конструктивно очень просто позволяет передавать весь поток мощности от ротора выходному валу фактически без потерь. Достаточно вспомнить, что механический КПД широко используемыхв технике ШРУСов очень высок и колеблется при малых углах качания от 99 до 99,5 %. Кроме этого, шарнирное соединение автоматически точно центрирует ротор в любом его положении, а сам шарнир, расположенный в центре двигателя, надежно защищен от теплового воздействия камеры сгорания необходимой толщиной сферического теплового экрана.

Как видим, в РВД ничто не препятствует применению очень высоких оборотов: ротор вращается с постоянной угловой скоростью, он прекрасно уравновешивается, вместо клапанов, или даже окон, в конструкции используются каналы неограниченной пропускной способности для непрерывного поступления воздуха в рабочие отсеки двигателя. Отсутствие трения также снимает ограничения по износу деталей и ресурсу двигателя в целом. В двигателе будут изнашиваться только подшипники, а для них ресурс в 30 - 40 тыс. рабочих часов не предел. Заметим кстати, что хороший автомобильный двигатель в наше время имеет моторесурс 5000- 7000 часов до первого ремонта. Автомобильные РВД, при неограниченной мощности окажутся долговечнее, чем рама автомобиля (самое долговечное, что есть в нем).

Рабочий процесс для камеры постоянного горения, позволяет, не останавливая двигатель, подавать в него любой вид жидкого, газообразного или даже твердого распыленного топлива, полностью стирая грани между турбинами, дизельными и карбюраторными двигателями.

В кинематических звеньях механизмов поршневых и роторных ДВС присутствуют так называемые «мертвые точки», для их преодоления за двигателем устанавливается значительный по массе маховик. В РВД же газовые силы, действующие на ротор, направлены всегда по касательной к его поверхности, они постоянны и непрерывны, что делает совершенно не нужной установку маховика, а в некоторых случаях и противовесов, применяемых для полного уравновешивания двигателя.

Компоновочная схема компрессорного и расширительного отсеков РВД такова, что допускает также, без остановки двигателя, в широких пределах изменять степень сжатия и расширения рабочего тела, в том числе до полного расширения отработанных газов, при котором отпадает необходимость в глушителе шума. Исчезает не только значительное сопротивление, которое создает глушитель, отнимая у двигателя до 10 % его мощности, но и в процессе продолженного расширения выделится еще 10- % дополнительной энергии.

Разумеется, прирост мощности в 20-25% очень привлекательны и для разработчиков серийных ДВС. На практике же продолженное расширение не удается применять из-за нецелесообразного увеличения весогабаритных показателей силовых установок с одновременным ростом в них величины механических потерь.

Ну и, наконец, главный резерв повышения КПД - применение в конструкции РВД керамических материалов жаропрочных теплоизолированных покрытий, позволяющих отказаться от системы охлаждения и заменить собой сложнейшие турбокомпаундные двигатели. С использованием только таких свойств керамики для РВД, которыми она всегда обладала -способностью работать на сжатие, умеренное растяжение при стабильной температуре и давлении во всех сечениях корпуса и ротора.

В заключение приведем еще несколько цифр. Расчетный индикаторный КПД простого цикла РВД в адиабатном исполнении и весьма умеренной степени сжатия равной 15 со степенью расширения 36 составит 51 %.

Соответственно расход топлива в этом случае может составить 171 г/кВт, при удельном весе силовой установки 0,15 - 0,25 кг/кВт. Для сравнения - в дизельном двигателе, использующим такую степень сжатия, расход топлива составляет 224 г/кВт при удельном весе 3,5 -15 кг/кВт. За счет дальнейшего увеличения степени сжатия в РВД и использования в нем системы регенерации отработанных газов (для возврата теряемой с отработанными газами теплоты), индикаторный КПД теплового цикла можно еще значительно увеличить.

Там, где требуется получить максимальный расход воздуха и огромные мощности, например, для авиации и судовых установок - выгоднее использовать многозаходные кинематические схемы, ограниченные по росту степени сжатия. Если главным фактором выступает экономичность, перспективней использовать двух - трехзаходные схемы роторов, как наиболее простые и допускающие наибольшую степень сжатия и расширения рабочего тела.

Необходимо признать, что на данный момент времени сильно отстает технологическая база предприятий, которые можно привлекать для изготовления подобного класса машин, но вместе с тем интенсивное развитие компьютерного проектирования способно решить многие технические вопросы, открывая тем самым благоприятные условия для создания высокоэкономичных и экологически безопасных энергетических установок.

Богомолов К.И., студент группы 03Ад Безопасность автомобиля Практически с момента своего создания автомобили стали представлять потенциальную опасность для окружающих и участников движения. Поскольку полностью избежать дорожно-транспортных происшествий пока не представляется возможным, автомобиль совершенствуется в направлении снижения вероятности аварии и минимизации ее последствий.

Все в целом, а не отдельные составляющие определяют, насколько автомобиль безопасен. На безопасность автомобиля должна быть заложена в конструкцию, с чертежной доски. Двигатель, подвеска, система управления, тормоза - всё это должно быть спроектировано таким образом, чтобы максимально помочь водителю избежать аварии. А кузов должен быть спроектирован так, чтобы увеличить шанс выйти из аварии невредимым.

Безопасность автомобиля можно разделить на две составляющие:

активную и пассивную. Каждый, наверное, слышал эти два термина, но далеко не все представляют себе что это такое.

Активная безопасность автомобиля комплекс его свойств, снижающих возможность возникновения дорожно-транспортных происшествий. Ее уровень определяется множеством параметров, одним из основных является безотказность узлов, агрегатов и систем автомобиля является определяющим фактором активной безопасности. Особенно высокие требования предъявляются к надежности элементов, связанных с осуществлением маневра - тормозной системе, рулевому управлению, подвеске, двигателю, трансмиссии и т. д. Повышение безотказности достигается совершенствованием конструкций, применением новых технологий и материалов.

Не менее важным является и компоновка автомобиля, которая бывает:

1. Переднемоторная - компоновка автомобиля, при которой двигатель расположен перед пассажирским салоном.

Является наиболее распространенной и имеет два варианта:

заднеприводную (классическую) и переднеприводную. Последний вид компоновки получил в настоящее время широкое распространение благодаря ряду преимуществ перед приводом на задние колеса: лучшей устойчивости и управляемости при движении на большой скорости, особенно по мокрой и скользкой дороге;

обеспечению необходимой весовой нагрузки на ведущие колеса;

меньшему уровню шума, чему способствует отсутствие карданного вала.

В то же время переднеприводные автомобили обладают и рядом недостатков: при полной нагрузке ухудшается разгон на подъеме и мокрой дороге;

в момент торможения слишком неравномерное распределение веса между осями (на колеса передней оси приходится 70-75% веса автомобиля) и соответственно тормозных сил ;

шины передних ведущих управляемых колес нагружены больше, соответственно более подвержены износу;

привод на передние колеса требует применения сложных узлов - шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов);

объединение силового агрегата (двигатель и коробка перемены передач) с главной передачей усложняет доступ к отдельным элементам.

Компоновка с центральным расположением двигателя, когда он 2.

находится между передней и задней осями, для легковых автомобилей является достаточно редкой. Она позволяет получить наиболее вместительный салон при заданных габаритах и хорошее распределение весовой нагрузки по осям.

Заднемоторная компоновка с расположением двигателя за 3.

пассажирским салоном была распространена на микролитражных автомобилях. При приводе на задние колеса она позволяла получить недорогой силовой агрегат и распределение такой нагрузки по осям, при которой на задние колеса приходится около 60% веса. Это положительно сказывалось на проходимости автомобиля, но отрицательно на его устойчивости и управляемости, особенно на больших скоростях. Автомобили с этой компоновкой выпускаются в настоящее время практически только фирмами, традиционно использующими эту компоновку.

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.

Для выполнения этого условия сила, развиваемая тормозным механизмом, не должна превышать силы сцепления с дорогой, зависящей от весовой нагрузки на колесо и состояния дорожного покрытия. Иначе колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительному увеличению тормозного пути. Чтобы предотвратить блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузке на колесо. Реализуется это с помощью применения на передней оси более эффективных дисковых тормозов, а на задней — барабанных, причем с ограничителем тормозных сил.

На современных автомобилях используется антиблокировочная система тормозов (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.

Тяговые свойства (тяговая динамика) автомобиля определяют его способность интенсивно увеличивать скорость движения. От этих свойств во многом зависит уверенность водителя при обгоне, проезде перекрестков.

Особенно важное значение тяговая динамика имеет для выхода из аварийных ситуаций, когда тормозить уже поздно, маневрировать не позволяют сложные условия, а избежать ДТП можно, только опередив события.

Так же как и в случае с тормозными силами, сила тяги на колесе не должна быть больше сцепления с дорогой, в противном случае оно начнет пробуксовывать. Предотвращает это противопробуксовочная система (ПБС).

При разгоне автомобиля она подтормаживает колесо, скорость вращения которого больше, чем у остальных, а при необходимости уменьшает мощность, развиваемую двигателем.

Одним из наиболее значимых факторов является устойчивость автомобиля. Устойчивость — это способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим его занос и опрокидывание в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения.

Различают следующие виды устойчивости:

Поперечная при прямолинейном движении (курсовая 1.

устойчивость). Ее нарушение проявляется в рыскании (изменении направления движения) автомобиля по дороге и может быть вызвано действием боковой силы ветра, разными величинами тяговых или тормозных сил на колесах левого или правого борта, их буксованием или скольжением, большим люфтом в рулевом управлении, неправильными углами установки колес и т.д.;

Поперечная при криволинейном движении, нарушение которой 2.

приводит к заносу или опрокидыванию автомобиля под действием центробежной силы. Особенно ухудшает устойчивость повышение положения центра масс автомобиля (например, большая масса груза на съемном багажнике на крыше);

Продольная. Ее нарушение проявляется в буксовании ведущих 3.

колес при преодолении затяжных обледенелых или заснеженных подъемов и сползании автомобиля назад. Особенно это характерно для автопоездов.

Характер поведения автомобиля на дороге зависит так же и от его управляемости. Управляемость — это способность автомобиля двигаться в направлении, заданном водителем.

Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость — свойство автомобиля изменять направление движения при неподвижном рулевом колесе. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной на повороте, силы ветра и т.п.) поворачиваемость может быть:

недостаточной — автомобиль увеличивает радиус поворота;

1.

нейтральной — радиус поворота не изменяется;

2.

избыточной — радиус поворота уменьшается.

3.

Дальнейшим развитием электронных систем, повышающих активную безопасность, является система управления движением. Она улучшает управляемость и устойчивость автомобиля и выполняет функции АБС и ПБС. ESP получает информацию от датчиков числа оборотов колес, угла поворота рулевого колеса, положения педали акселератора, угловой скорости рыскания, поперечного ускорения и сравнивает траекторию, задаваемую водителем, с действительной. При отклонении от заданного курса система притормаживает определенное колесо и "возвращает" автомобиль на заданную траекторию.

На уровень активной безопасности также влияет информативность.Информативность — это свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и остальных участников движения. Недостаточная информация от других транспортных средств, находящихся на дороге, о состоянии дорожного покрытия и т. д. часто становится причиной аварии.

Информативность автомобиля подразделяют на внутреннюю, внешнюю и дополнительную.

Внутренняя обеспечивает возможность водителю воспринимать информацию, необходимую для управления автомобилем.

Она зависит от следующих факторов:

Обзорность должна позволять водителю своевременно и без помех получать всю необходимую информацию о дорожной обстановке.

Неисправные или неэффективно работающие омыватели, система обдува и обогрева стекол, стеклоочистители, отсутствие штатных зеркал заднего вида резко ухудшают обзорность при определенных дорожных условиях.

Расположение панели приборов, кнопок и клавиш управления, рычага переключения скоростей и т. д. должно обеспечивать водителю минимальное время для контроля показаний, воздействий на переключатели и т. п.

Внешняя информативность — обеспечение других участников движения информацией от автомобиля, которая необходима для правильного взаимодействия с ним. В нее входят система внешней световой сигнализации, расположение световозвращателей, звуковой сигнал, размеры, форма и окраска кузова. Информативность легковых автомобилей зависит от контрастности их цвета относительно дорожного покрытия. По статистике, автомобили, окрашенные в черный, серый, зеленый и синий цвета, в два раза чаще попадают в ДТП из-за трудности их различения в условиях недостаточной видимости и ночью. Неисправные указатели поворотов, стоп сигналы, габаритные огни не позволят другим участникам дорожного движения вовремя распознать намерения водителя и принять правильное решение.

Дополнительная информативность — свойство автомобиля, позволяющее эксплуатировать его в условиях ограниченной видимости:

ночью, в тумане и т. д. Она зависит от характеристик приборов системы освещения и других устройств (например, противотуманных фар), улучшающих восприятие водителем информации о дорожно - транспортной ситуации.

Комфортабельность автомобиля тоже в довольно большой степени влияет на активную безопасность. Она определяет время, в течение которого водитель способен управлять автомобилем без утомления. Увеличению комфорта способствует использование автоматических коробок перемены передач, регуляторов скорости (круиз-контроль) и т. д. В настоящее время выпускаются автомобили, оборудованные адаптивным круиз-контролем. Он не только автоматически поддерживает скорость на заданном уровне, но и при необходимости снижает ее вплоть до полной остановки автомобиля.

Пассивная безопасность — это конструктивные мероприятия, направленные на сведение к минимуму вероятности ранений человека при ДТП. Она подразделяется на внешнюю и внутреннюю.

Внешняя достигается исключением на внешней поверхности кузова острых углов, выступающих ручек и т.д.

Для повышения уровня внутренней безопасности используются следующие конструктивные решения:

конструкция кузова, обеспечивающая приемлемые нагрузки на 1.

тело человека от резкого замедления при ДТП и сохранение пространства пассажирского салона после деформации кузова;

ремни безопасности, без использования которых смертельные 2.

исходы в результате аварии возможны уже при скорости 20 км/ч.

Применение ремней повышает этот порог до 95 км/ч;

надувные подушки безопасности — аэрбеки. Они размещаются 3.

не только перед водителем, но и перед передним пассажиром, а также с боков (в дверях, стойках кузова и т. д.). Некоторые модели автомобилей имеют их принудительное отключение из-за того, что люди с больным сердцем и дети могут не выдержать их ложного срабатывания;

сиденья с активными подголовниками, выбирающими "зазор" 4.

между головой человека и подголовником, если автомобиль получил удар сзади;

передний бампер, поглощающий часть кинетической энергии при 5.

столкновении;

травмобезопасные детали внутреннего интерьера пассажирского 6.

салона.

Состояние уровня безопасности автомобилей российских производителей оставляет желать лучшего. Например: ежегодно в дорожно транспортных происшествиях в России гибнет 35 тысяч человек. Для сравнения, во Франции, где количество автомобилей на душу населения значительно выше, чем в России, аварии на дорогах ежегодно уносят около тысяч жизней. Больше гибнет лишь в США, где эта цифра достигла тысяч.

По этой причине Глава Федеральной службы по надзору в сфере транспорта Александр Нерадько сделал сенсационное заявление. Служба намерена обязать российских автопроизводителей начиная с 2007 года оснащать все легковые автомобили подушками безопасности и антиблокировочными тормозными системами, больше известными под термином АБС.

По словам главы службы, 7 тысяч человек можно было бы спасти, оснастив автомобили средствами пассивной безопасности. Как сохранить оставшиеся 28 тысяч жизней, Нерадько не сказал. Он лишь посетовал на пресловутый "человеческий фактор", отметив, что 80% аварий происходит из-за ошибок водителей. "В наших автошколах не анализируют закономерности ДТП и не учат поведению в экстремальных ситуациях, развил свою мысль глава Ространснадзора, - а между тем разработок в этой области много, и их надо использовать".

Россия далеко не единственная страна, где средства пассивной безопасности на автотранспорте собираются насаждать в принудительном порядке. В США уже действует закон, обязывающий автопроизводителей устанавливать на всех новых автомобилях фронтальные воздушные подушки. Более того, начиная с 2010 года американские машины в обязательном порядке обзаведутся и боковыми подушками безопасности.

Предстоящая модернизация оценивается автопроизводителями в $5 млрд., которые, естественно, будут компенсированы за счет покупателей.

Как минимум одна подушка безопасности - в руле - давно уже входит в базовую комплектацию европейских автомобилей. На Западе даже есть специальная наука - аксидентология, которая занимается изучением аварий, их причин и последствий.

У нас же подушка и АБС до сих пор являются опцией, за которую нужно платить отдельно. При этом уровень безопасности отечественных автомобилей давно уже стал притчей. Автору этих строк приходилось попадать в аварии, причем как на продукте Волжского автозавода, так и иномарке. Поверьте на слово, разница есть, и существенная. Так что подушка на руле и АБС родным "Жигулям" и "Волгам" явно не помешает. Другой разговор, что сама конструкция большинства российских автомобилей, которые до сих пор сходят с конвейеров заводов, в случае серьезной аварии превращает их в гробы на колесах. Чего стоят "газели", переоборудованные в маршрутные такси, Каждое серьезное ДТП с участием маршруток превращается в большую трагедию. Если взять общее количество пострадавших пассажиров при авариях в автобусах - оно составляет 12%, а в маршрутках - 76%.

Владимир Губа, главный конструктор АвтоВАЗа заявил:

- Что касается АБС, то принципиальная возможность установки на автомобили "десятого" семейства существует. Однако массовый потребитель еще не готов к таким новшествам на "десятках". Стоимость комплекта АБС около 600 евро. АвтоВАЗом была закуплена партия в 1000 штук, из которых лишь 200 было установлено на автомобили, причем большинство - в испытательных целях. Потребительская активность в этом направлении находится пока на низком уровне. Если говорить об автовладельцах, желающих оборудовать АБС свою "десятку", то, например, один из крупных дилеров АвтоВАЗа за прошедший год установил всего 2 комплекта.

Стоимость подушки безопасности - в пределах 250-300 евро. Вопрос установки подушек на автомобили "десятого" семейства прорабатывается, и уже к концу 2004 года такие "десятки" будут выпущены. Для новых моделей LADAKALINAn "семидесятки" предусмотрены две подушки - безопасности. Они будут устанавливаться на конвейере в конце 2005 года.

В ходе проведения краш-тесты почти всех российских легковых автомобилей и некоторых иномарок, выяснилось, что оснащать старые модели подушками безопасности без коренной переработки конструкции кузова бессмысленно.

Так, при фронтальном столкновении "УАЗа", "Оды" и "ГАЗа-3110" руль уходит в сторону. То есть подушка, даже если она и сработает, не защитит голову. Доработка этих машин требует крупных капиталовложений, что, естественно, приведет к их существенному подорожанию и сделает их неконкурентоспособными.

Всем хорошо известно, что одними из самых безопасных автомобилей в мире являются автомобили фирмы VOLVO. Поэтому далее рассмотрим безопасность иномарок на примере систем безопасности компании VOLVO.

Безопасность автомобиля обеспечивается не только деформационными зонами и надувными подушками. Выход из возможных критических ситуаций должен обеспечиваться всеми основными показателями автомобиля - в частности, быстрым ускорением, надежным сцеплением с поверхностью дороги, коротким тормозным путем.

Пассажирский салон защищен прочным каркасом безопасности, усиленным компонентами из высокопрочной стали. Спереди и сзади кузов имеет энергопоглощающие деформационные зоны, которые при столкновении гасят удар мягко, но эффективнно.

Продольные и поперечные стойки гасят и рассеивают удар при опасных диагональных столкновениях.

Прочная конструкция кузова не допускает продавливания передних колес в пассажирский салон.

VOLVO - синоним безопасности, и это не случайно. Компания десятилетиями разрабатывает новые системы и функции для обеспечения безопасности. Группа VOLVO по изучению ДТП исследовала более 28 ООО реальных аварий и точно задокументировала все происшедшее, чтобы использовать эту информацию при разработке новых систем и методов испытаний.

Для продолжения этого процесса и разработки еще лучших систем безопасности компания VOLVO создала самый современный центр автомобильной безопасности. Он был открыт этой весной. Это сооружение стоимостью 650 миллионов шведских крон возвели для того, чтобы расширить знания, необходимые для спасения еще большего числа человеческих жизней. Это вложение средств ясно демонстрирует, что компания намерена не только отстаивать свое положение лидера в сфере автомобильной безопасности, но и укреплять его.

Если мы стремимся к подлинной безопасности современного автомобиля, она должна быть заложена с чертежной доски. Кузов должен защищать не только от ветра и непогоды. Он также должен защищать находящихся в автомобиле людей от значительных сил, возникающих при столкновении. Жесткость всех элементов, стоек, панелей и усилителей должна быть выбрана с большой точностью, чтобы обеспечивать наилучшую защиту при столкновениях различных типов на различных скоростях. Более того, конструкция всего кузова должна идеально соответствовать другим системам безопасности в автомобиле ремням безопасности, преднатяжителям, подушкам безопасности, системе защиты от бокового удара, боковым подушкам SIPS, надуваемым занавескам (1С) и т.д. - и обеспечивать максимальную возможную защиту.

Баланс между жесткостью (сминаемостью) кузова и другими системами безопасности очень важен. Идеальный баланс достигается, когда можно зафиксировать сидящих в автомобиле людей мягким, щадящим образом, без резких толчков. По этой причине компания VOLVO внедрила систему двухпороговых подушек.

Защита сидящих в автомобиле людей очень важна, но не менее важно, чтобы автомобиль в первую очередь помогал водителю избегать аварий. Это - одна из причин, по которой новый V70 Cross Country наделен превосходными и стабильными ездовыми характеристиками. Он допускает активное вождение без потери сцепления с дорогой. Даже на пределе своих динамических возможностей он не преподносит водителю сюрпризы.

Автомобиль ведет себя предсказуемым образом, он не склонен к избыточной поворачиваемости, а когда колеса теряют сцепление с дорогой, занос оказывается управляемым.

Разработки в области активной и пассивной безопасности автомобиля ведутся уже много лет. Благодаря непрерывным усовершенствованиям автомобили становятся все более безопасными. Что касается личной безопасности и защиты, здесь прогресс происходит еще стремительней. Из-за новых опасностей автомобили стали оснащаться в последние годы новыми функциями.

Что касается детей в возрасте до трех лет включительно, есть только один способ обеспечения их безопасности - они допжны сидеть против направления движения.

У маленьких детей мышцы шеи слабы, а отношение массы головы к массе тела больше, чем у взрослых. Поэтому столкновение, безопасное для пристегнутого ремнем взрослого, может быть весьма опасным для ребенка, который пристегнут ремнем, но сидит лицом вперед.

Это подтверждается всеми исследованиями VOLVO и медицинским опытом в области безопасности детей, поэтому компания разрабатывает для детей до трех лет только сидения, устанавливаемые против направления движения.

Новейший компонент программы VOLVO по обеспечению безопасности детей - это детское сидение, устанавливаемое против направления движения с помощью системы крепления ISOFIX. Речь идет о первом в мире детском сидении с ISOFIX, устанавливаемом против направления движения.

Как и другие автомобили VOLVO, оснащен несколькими важными защитными системами. К ним относятся:

WHIPS - система защиты от плетевых травм. При ударе сзади конструкция сидения фиксирует торс и голову мягким, щадящим образом.

Это снижает опасность плетевых травм.

SIPS - система защиты от бокового удара. Система безопасности, снижающая опасность получения травм при боковом ударе. SIPS включает в себя определенные элементы кузова, часть которых усилена высокопрочной борированной сталью, боковые подушки безопасности (подушки безопасности SIPS) и Надуваемую Занавеску (1С). Как и WHIPS, эта система устанавливается в стандарте на VOLVO Cross Country.

Двухпороговая подушка безопасности представляет собой новый шаг в оптимизации защиты в смысле обеспечения ее соответствия силе удара. Вот как это происходит в трех различных ситуациях:

Малая скорость, слабый удар:

Если водитель пристегнут ремнем безопасности и попадает в аварию при малой скорости, преднатяжители срабатывают и натягивают ремень безопасности. Подушка безопасности не активируется. Однако если водитель не пристегнут ремнем, подушка безопасности раскрывается - только на процентов, для более мягкой фиксации.

Средняя скорость, удар средней силы:

Если водитель пристегнут ремнем безопасности, срабатывают и преднатяжитель, и подушка безопасности. Последняя надувается на процентов. Если водитель не пристегнут, подушка безопасности надувается полностью для эффективной защиты.

Высокая скорость, очень сильный удар:

Срабатывает преднатяжитель и надувается подушка безопасности, причем последняя - полностью.

Уникальная система VOLVO 1С (Inflatable Curtain) состоит из двух "защитных занавесок". Они монтируются под обивкой крыши вдоль каждой стороны автомобиля и защищают в равной степени и передних и задних пассажиров. При столкновении занавеска освобождается и надувается до полного объема всего за 25 тысячных долей секунды. Через три секунды начинается процесс спускания;

он проходит медленно, чтобы обеспечить максимальную защиту при множественных столкновениях.

Занавеска покрыта воздушными каналами, сконцентрированными в областях, о которые пассажиры автомобиля могут удариться головой.

1С надувается только на той стороне, на которую пришелся удар. Она срабатывает от датчиков в стойке-В и за проемом задней двери. Те же самые датчики используются для срабатывания SIPS (боковые удары) мешков. Если срабатывает только датчик сзади, то надувается только IC-мешки SIPS не срабатывают.

Газ в 1С - это смесь аргона и гелия, он безвреден для живых существ и окружающей среды.

Удары сзади часто приводят к серьезным травмам шеи, так называемым "плетевым" травмам.

Пионерное исследование VOLVO, показало, что эффект "плетевых" травм может быть значительно снижен, если будут снижены сила удара и движения в шее. Травмы причиняются эффектом катапульты - когда водитель или пассажир бросается вперед после первого удара.

WHIPS создана для того, чтобы обеспечить защиту на скоростях до км/ч, именно на этих низких скоростях причиняются "плетевых" травмы.

WHIPS - это механическая система, которая встроена в оба передних сидения. Она состоит из проволочной рамки в спинке сидения, подвешенной на пружинах, и специально сконструированного механизма крепления спинки сидения к подушке.

При ударе автомобиля сзади, система срабатывает в двух фазах.

В первой фазе проволочная рама - и ее пружины с ограниченным ходом - предотвращают слишком глубокое вдавливание сидящего в спинку сидения. Она также обеспечивает поддержку позвоночника и предотвращает его от излишнего изгибания.

В то же самое время, WHIPS позволяет всей спинке в целом двигаться назад, предохраняя пассажира двигаться вперед. Верхняя часть спинки движется вверх и вперед, заставляя подголовник лучше поддерживать шею и голову.

Во второй фазе механизм WHIPS позволяет спинке еще отклониться назад, поглощая энергию удара и снижая опасный эффект катапульты.

Запатентованная фирмой VOLVO система защиты от бокового удара, SIPS, значительно снижает риск получения травм при боковом ударе.

Структура кузова автомобиля спроектирована таким образом, чтобы снижать деформацию боковой стороны автомобиля при боковом ударе. В результате использования больших частей структуры автомобиля, энергия удара распределяется и поглощается в поперечном направлении.

SIPS состоит из усиленных компонентов кузова, таких как боковые элементы, стойки крыши, двери, поперечины в полу и вдоль панели приборов. Поперечные трубчатые секции были вмонтированы в передний сидения, а между ними имеется специальный "короб", который передает силы на другую часть кузова.

В дополнение, в дверях используются дистанционные блоки, а в дверных панелях энерго-поглощающие материалы. Они помогают снижать направленный на сидящих удар.

Боковой надувной мешок, или мешок SIPS, дополняет систему SIPS.

Он снижает риск получения серьезных травм груди и бедер. Этот мешок встроен во внешний край спинки переднего сидения. Его расположение гарантирует, что мешок SIPS всегда находится в правильном положении по отношению к сидящему независимо от регулировки сидения.

Мешок SIPS в Volvo S80 срабатывает от электронных датчиков, вмонтированных в стойку-В и позади проема задней двери (эти датчики используются и для срабатывания Надуваемой занавески, 1С). Место расположения датчиков влияет на очень быструю реакцию.Это особенно важно при боковых ударах, так как сминаемая зона составляет всего 25- см.

Автомобили VOLVO оборудованы пиротехническими преднатяжителями ремней безопасности на всех пяти сидениях. Они автоматически натягивают ремень в случае аварии, крепко удерживая сидящего на сидении и не позволяя ему быть брошенным вперед. Это особенно важно, если сидящий одет в толстую одежду.

Преднатяжители ремней срабатывают от того же датчика аварии, что и передние надувные мешки. Это происходит при более низком уровне силы столкновения. В результате этого, преднатяжители ремней безопасности срабатывают при менее серьезных фронтальных столкновениях без срабатывания надувных мешков.

Преднатяжители ремней на передних сидениях оборудованы ограничителем усилия, который позволяет легкие перемещения, когда нагрузка не достигает определенного уровня. Таким образом, сидящий удерживается мягко и в более контролируемой манере.

Система ABS была улучшена и эта тормозная система по-праву является одной из лучших на рынке.

Пульсации педали тормоза при срабатывании системы ABS стали значительно меньшими. В результате улучшилась реакция тормозов.

Стабилизация при резком и продолжительном торможении на неровных поверхностях является на уровне мировых стандартов - так же как и чувство полного контроля. Разница по сравнению со многими другими автомобилями особенно заметна, если поверхности дороги с правой стороны и с левой стороны отличаются.

Система ABS скомбинирована с EBD (Electronic Brake Distribution Системой электронного распределения тормозных усилий), которая регулирует тормозное усилие на задние колеса в зависимости от нагрузки и силы торможения. EBD передает задним колесам оптимальное тормозное усилие в любой ситуации без риска блокировки колес.

Когда водитель интенсивно тормозит, тормозное усилие на задние колеса снижается, так как они имеют тенденцию к "вывешиванию".

При нормальных условиях торможения, однако, когда нагрузка приходится на все четыре колеса, EBD передает на задние колеса большее тормозное усилие.

Если автомобиль тяжело загружен, на задние колеса приходится большая часть нагрузки и в этом случае они даже больше могут быть использованы для торможения или замедления автомобиля.

Это означает, что задние тормоза используются на полную мощность и автомобиль имеет более эффективные тормоза, улучшенную устойчивость и более ровный износ тормозных колодок.

На Западе покупатель автомобиля в первую очередь интересуется безопасностью своего будущего "железного коня". Об этом хорошо знают крупнейшие автостроители мира. И если на "АвтоВАЗе" сегодня главная проблема - как поменьше затратить на производство, а автомобиль продать подороже, то на "VOLVO" пытаются решить не менее трудную задачу: как обезопасить человека в случае серьезной аварии. Наши инженеры бьются над усилением прочности свойств конструкции, ее ремонтопригодности после столкновения с препятствием. А принцип западных создателей автомобилей таков: пусть машина превратится в груду металла, но человек в ней останется жив. Может быть, потому наши автолюбители зачастую предпочитают новенькой "Ладе" "заштопанную" иномарку?

Приобретая иномарку, вы можете быть уверены в ее активной и пассивной безопасности - иначе автомобиль не был бы допущен к массовому выпуску, и, тем более, к продаже. Конкуренция между автомобильными концернами не позволяет халатно относиться к безопасности. К примеру "VOLVO", чтобы завоевать имидж самой безопасной машины, разбила столько машин, что им едва ли хватило бы места на всех торговых автостоянках Тольятти и Самары, вместе взятых!

В конце, подводя итог всему выше сказанному, хочу привести последнюю шутку про безопасность российских автомобилей: При аварии пассивная безопасность иномарок обеспечивается деформацией их кузовов, пассивная безопасность российских машин - деформацией кузова иномарки.

Галактионов А.П., студент группы 02АдЗ Аэродинамическое сопротивление автомобиля.

Аэродинамическое сопротивление автомобиля обусловлено его движением с некоторой относительной скоростью в окружающей воздушной среде. Среди всех сил, составляющих сопротивление движению автомобиля, эта представляет наибольший интерес в свете всевозрастающих скоростей передвижения транспортных средств. Дело все в том, что уже при скорости движения 50-60 км/час она превышает любую другую силу сопротивления движению автомобиля, а в районе 100-120 км/час превосходит всех их вместе взятых.

Сразу хотелось бы отметить, что на сегодняшний день не существует методик теоретического расчета силы аэродинамического сопротивления, а поэтому ее величину возможно определить только экспериментально.

Конечно, неплохо было бы еще на стадии проектирования произвести количественную оценку аэродинамики автомобиля и изменяя определенным образом форму кузовных деталей оптимизировать ее. Но, увы, решить данную задачку оказалось не так просто. Найти выход из сложившейся ситуации, конечно же, пытались. В частности, путем создания каталогов, где значению аэродинамического сопротивления объекта ставились в соответствие основные параметры его формы. Такой подход оправдывает себя лишь в случаях его применения к относительно простым в аэродинамическом смысле телам. Число же параметров, описывающих геометрию легкового автомобиля, слишком велико, и отдельные поля потоков находятся в весьма сложном взаимодействии друг с другом, так что и в этом случае попытка приручить аэродинамику провалилась.

Применительно к автомобильной технике аэродинамическое сопротивление можно представить как сумму нескольких его составляющих.

К ним относятся:

сопротивление формы;

сопротивление трения о наружные поверхности;

сопротивление, вызываемое выступающими частями автомобиля;

внутреннее сопротивление.

Сопротивление формы еще называют сопротивлением давления или лобовым сопротивлением. Сопротивление формы является основной составляющей сопротивления воздуха, оно достигает 60 % общего.

Механизм возникновения этого вида сопротивления следующий. При движении транспортного средства в окружающей воздушной среде происходит сжатие набегающего потока воздуха в передней части автомобиля. В результате здесь создается область повышенного давления.

Под его влиянием струйки воздуха устремляются к задней части автомобиля.

Скользя по его поверхности, они обтекают контур транспортного средства.

Однако в некоторый момент начинает проявляться явление отрыва элементарных струек от обтекаемой ими поверхности и образования в этих местах завихрений. В задней части автомобиля воздушный поток окончательно срывается с кузова транспортного средства. Это способствует образованию здесь области пониженного давления, куда постоянно осуществляется подсос воздуха из окружающего воздушного пространства.

Классической иллюстрацией наличия зоны пониженного давления является пыль и грязь, оседающие на элементы конструкции задней части транспортного средства. За счет различия давлений воздуха впереди и сзади автомобиля создается сила лобового сопротивления. Чем позже происходит срыв воздушного потока с обтекаемой поверхности и соответственно меньше область пониженного давления, тем меньшей будет и сила лобового сопротивления.

В этом аспекте интересен следующий факт. Известно, что при езде двух гоночных автомобилей друг за другом, уменьшается не только сопротивление движению заднего автомобиля, идущего в воздушном мешке, но и переднего, по измерениям в аэродинамической трубе - на 27%.

Происходит это вследствие частичного заполнения зоны пониженного давления и уменьшения разряжения за ним.

Из вышесказанного понятно, что форма кузова транспортного средства в данном случае играет существенную роль. Кузов автомобиля необходимо изваять таким образом, чтобы процесс перемещения воздуха из передней зоны автомобиля в заднюю происходил с наименьшими затратами энергии, а последние определяются главным образом характером вихреобразования.

Чем меньше образуется локальных завихрений, мешающих нормальному перетеканию струек воздуха под действием разности давлений, тем меньше будет и сила лобового сопротивления.

Сопротивление трения обусловлено "прилипанием" к поверхности кузова слоев перемещающегося воздуха, вследствие чего воздушный поток теряет скорость. В этом случае величина сопротивления трения зависит от свойств материала отделки поверхности кузова, а также от его состояния.

Дело в том, что любая поверхность обладает различной поверхностной энергией, способной в различной степени повлиять на окружающую среду.

Чем больше значение поверхностной энергии у материала покрытия автомобиля, тем сильнее его поверхность взаимодействует на молекулярном уровне с окружающей воздушной средой, и тем больше энергии необходимо затратить на разрушение сил Ван-дер-Ваальса (сил взаимного притяжения молекул), препятствующих взаимному перемещению объемов соприкасающихся веществ. На данный вид потерь приходится около 10 - 20% всех аэродинамических потерь. Меньшие значения сопротивления трения относятся к автомобилям, обладающим новыми, хорошо отполированными покрытиями, большие к автомобилям с плохо окрашенными кузовами или покрытиями, которые с течением времени утратили большинство своих потребительских свойств.

Сопротивление, вызываемое выступающими частями автомобиля, составляет 10 - 15% общего. Хотя на некоторых экземплярах автомобильной техники оно может принимать и гораздо большее значение. На его величину влияют самые, казалось бы, безобидные конструктивные элементы автомобиля, такие как дверные ручки, рычаги стеклоочистителей, колесные колпаки и прочие детали. Оказывается даже такие мелочи вносят свой вклад в общую силу аэродинамического сопротивления движению, причем их довесок весьма существенен. Судите сами: поднятые ночью убирающиеся фары увеличивают силу сопротивления воздуха на 10%, открытые окна - на 5%, установленные предусмотрительным автовладельцем грязезащитные фартуки на всех колесах - на 3%, багажник на крыше - на 10-12%, наружные зеркала заднего вида - 5-7%, широкопрофильные шины - на 2-4%, антенна на 2%, открытый люк в крыше - на 2-5%. С другой стороны есть ряд деталей, применение которых позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление. Так, установка на колеса гладких колпаков снижает его на 3%, замена выступающих дверных ручек на оптимизированные в аэродинамическом смысле - утопленные также несколько снижает силу сопротивления воздуха. Чтобы исключить добавочное сопротивление, вызываемое щетками стеклоочистителей, когда последние находятся в нерабочем положении, конструкторы некоторых фирм прячут их в специальный отсек, расположенный между кромкой капота и лобовым стеклом. Также существенную роль играет качество сборки кузова автомобиля: малые зазоры в местах стыков кузовных деталей могут уменьшить сопротивление на 2-5%.

Внутреннее сопротивление обусловлено движением воздушных потоков через системы вентиляции и охлаждения. Обычно пути движения воздушных потоков в этом случае имеют достаточно сложную конфигурацию, обладающую множеством местных сопротивлений. К числу последних относятся резкие изменения направления движения воздуха, фильтры, радиаторы и т. п.

Для количественной характеристики аэродинамического сопротивления используют следующую зависимость:

Fx=Cx * Р * V2 * FMID/2, где: Р - плотность воздуха;

V - скорость относительного движения воздуха и машины;

FMID - площадь наибольшего поперечного сечения автомобиля (лобовая площадь);

Сх - коэффициент лобового сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости).

Обратите внимание на то, что скорость в формуле стоит в квадрате, а это значит: при увеличении скорости движения транспортного средства в два раза, сила сопротивления воздуха увеличивается в четыре раза, а затраты мощности вырастают в восемь раз!!! Поэтому при движении автомобиля в городском потоке аэродинамическое сопротивление автомобиля мало, на трассе же его значение достигает больших величин. А что говорить о гоночных автомобилях, движущихся со скоростями 300 км/час. В таких условиях практически вся вырабатываемая двигателем мощность тратиться на преодоление сопротивления воздуха. Причем за каждый лишний км/ч прироста максимальной скорости автомобиля приходится платить существенным увеличением его мощности или снижением Сх. Так, например, работая над увеличением скоростных возможностей автомобилей, участвующих в кольцевых гонках, инженеры выяснили, что для увеличения максимальной скорости на 8 км/ ч потребуется прирост мощности двигателя в 62 кВт! Или уменьшение Сх на 15%.

Коэффициент лобового сопротивления определяют экспериментальным методом путем продувки автомобиля или его модели в аэродинамических трубах. От величины Сх Вашего автомобиля в прямой зависимости находится количество расходуемого им топлива, а значит и денежная сумма оставляемая Вами у бензоколонки. Поэтому конструкторы всех фирм-производителей автомобильной техники постоянно пытаются снизить коэффициент лобового сопротивления своих творений. Сх для лучших образцов современных автомобилей составляет величину порядка 0,28-0,25. Для примера, величина коэффициента лобового сопротивления "седьмого вазовского классического кирпича" составляет 0,46. Комментарии излишни. Наименьшим же коэффициентом отличаются автомобили, предназначенные для установления рекордов скорости - Сх порядка 0,2-0,15.

Однако аэродинамика влияет не только на скоростные качества автомобиля и расход топлива. В ее компетенцию входят также задачи обеспечения должного уровня курсовой устойчивости, управляемости автомобиля, снижения шумов при его движении.

Особое внимание заслуживает влияние аэродинамики на устойчивость и управляемость автомобилем. Это в первую очередь связано с возникновением подъемной силы, которая серьезно влияет на ходовые качества машины - уменьшает силу сцепление колес с дорогой, а в некоторых случаях может быть одной из причин опрокидывания автомобиля.

Причина появления подъемной силы у автомобиля кроется в форме его профиля. Длины путей движения воздуха под автомобилем и над ним существенно разняться, следовательно, обтекаемому сверху воздушному потоку приходится проходить его с большей скоростью, нежели потоку движущемуся внизу автомобиля. Далее вступает в действие закон Бернулли, по которому, чем больше скорость, тем меньше давление и наоборот.

Поэтому внизу автомобиля создается область повышенного давления, а сверху пониженного. В результате получаем подъемную силу.

Конструкторы стремятся всякими ухищрениями свести ее к нулю, и частенько это им удается. Так, например, у "десятки" нулевая подъемная сила, а у "восьмерки" существует тенденция к подъему. Избавиться от подъемной силы можно установкой антикрыльев. Они создают дополнительную прижимную силу, хотя несколько и ухудшают общее аэродинамическое сопротивление. Следует заметить, что используются они в основном на гоночных машинах. Не следует путать между собой антикрыло и спойлер. Антикрыло предназначено для создания прижимной силы и крепится,как правило, на стойках, благодаря чему между рабочей плоскостью и поверхностью кузова образуется пространство для протекания воздуха. Спойлер предназначен для локального срыва или изменения направления течения воздушного потока, что, в свою очередь, повышает устойчивость автомобиля в продольном направлении. Спойлер крепиться вплотную к кузову автомобиля.


На устойчивость автомобиля влияет и характер обтекания кузова воздушными потоками, направленными под определенным углом к его продольной оси. В этом случае результирующая сила лобового сопротивления, приложенная к его центру парусности, который находится на некотором расстоянии от поверхности контакта автомобиля с дорогой, а также смещен от его центра масс, создает разворачивающий момент и крен автомобиля. Ощутить всю прелесть данного явления можно, например, на "Таврии" при движении на высокой скорости в момент прохождения рядом "фуры".

Аэродинамические шумы, возникающие при движении автомобиля, свидетельствуют о плохой его аэродинамике или же о ее отсутствии вообще.

Генерируются они за счет вибраций элементов кузова в моменты срыва воздушного потока с их поверхности. По наличию или отсутствию шумов на высоких скоростях движения можно определить степень проработки конструкции автомобиля в аэродинамическом смысле.

Как Вы понимаете, просчитать такое огромное количество параметров аэродинамики автомобиля невозможно. Поэтому ее созданием и доводкой конструкторы занимаются путем многочисленных продувок в аэродинамических трубах, как моделей автомобилей, так и натурных образцов. Наша аэродинамическая труба имеет базовую и распределенную системы отсоса пограничного воздушного слоя, что позволяет имитировать движение автомобиля по дороге. Но для более качественных испытаний должна двигаться земля, а не только воздушный поток. Конечно, это очень сложная задача с технической точки зрения. Движущееся полотно - не проблема. Но как при этом измерять весовые нагрузки?

Если дорога имеет твердое, ровное покрытие, а давление в шинах нормальное, то в широком диапазоне скоростей (примерно до 60-70% от максимальной) сила сопротивления качению шин почти постоянна и, поданным ряда исследований, составляет 0,013-0,015 полного веса машины.

На скоростях 150-160 км/ч этот коэффициент может увеличиваться в зависимости от особенностей шины, давления в ней, температуры и т. д. до значений 0,019-0,020.

Попытки прижимать гоночный автомобиль к трассе за счет создания разряжения под днищем предпринимались давно. Первый серьезный шаг в этом направлении сделал в 1970 году гениальный конструктор Джим Холл.

Он решил отсасывать воздух из-под машины при помощи системы вентиляторов на которые был наложен запрет. Аэродинамика Формулы- пошла по другому пути. Разрежение под днищем стали создавать за счет организованного нужным образом протекания воздуха под машиной. Это явление получило название «граунд-эффекта» и основано на принципе трубки Вентури — понижения давления на стенки трубки по мере увеличения скорости потока. Автором такого решения был Колин Чепмен.

Часть воздушного потока загоняется под автомобиль, ускоряется в сужающемся канале и выпускается позади автомобиля вновь расширившейся. Ускорение воздуха под автомобилем приводит к понижению его давления, а следовательно, к созданию прижимающей силы.

Причем для возникновения максимального «граунд-эффекта» должна быть четко выверена геометрия всех трех фрагментов нижней части автомобиля — переднего воздухозаборника, центральной части днища и канала выпуска воздуха сзади. Для усиления граунд-эффекта Колин Чепмен решил использовать резиновые «юбки», герметизирующие днище по краям. Но вскоре «юбки» были признаны опасными и были запрещены — при заездах на поребрик в поворотах иногда происходила «разгерметизация», и автомобиль буквально сдергивало с трассы из-за мгновенного уменьшения силы прижима. Кстати, доска под днищем современных Формул-1 также появилась для того, чтобы лишить аэродинамиков возможности использовать граунд-эффект. Но наиболее грамотные умудряются прижать к трассе даже автомобиль с плоским днищем при помощи переднего обтекателя характерной формы, получившего название «акулий нос», и П-образных дефлекторов под задним антикрылом.

Жаров А.А., студент группы 03Ад Тепловые двигатели и их применение Условия, необходимые для работы тепловых двигателей. Простейшей машиной, при помощи которой люди давно использовали энергию излучения Солнца для получения работы, являются ветряные мельницы (ветряные двигатели). Вращение крыльев двигателя, приводящее в движение вал, совершающий какую-либо работу, возникает под действием ветра. Для возникновения ветра необходима разность давлений, а эта последняя возникает вследствие различия в температуре различных частей атмосферы.

Ветер есть не что иное, как конвекционное движение атмосферы, обусловленное неравномерным нагреванием ее.

Таким образом, энергия, доставляемая Солнцем, может быть использована для получения работы в ветряном двигателе только при условии, что имеется разность температур отдельных частей атмосферы, создаваемая поглощением лучистой энергии Солнца и частичным испусканием ее в мировое пространство. Установлено, что непрерывное или периодически повторяющееся получение работы за счет охлаждения тел может иметь место лишь в том случае, если совершающая работу машина не только получает теплоту от какого-либо тела (это тело называют нагревателем), но вместе с тем отдает часть теплоты другому телу (холодильнику). Итак, на совершение работы идет не вся теплота, полученная от нагревателя, а только ее часть, остальная же теплота отдается холодильнику.

Машины, производящие механическую работу в результате обмена теплотой с окружающими телами, называются тепловыми двигателями. В большинстве таких машин нагревание получается при сгорании топлива, благодаря чему нагреватель получает достаточно высокую температуру. В этих случаях работа совершается за счет использования внутренней энергии смеси топлива с кислородом воздуха. Кроме того, существуют машины, в которых нагревание производится Солнцем, а также проекты машин, использующих разности температур морской воды. Однако пока ни те, ни другие не имеют заметного практического значения. В настоящее время эксплуатируются также тепловые машины, использующие теплоту, выделяющуюся в реакторе, где происходит расщепление и преобразование атомных ядер.

Паросиловая станция. Раньше всего (в конце XVIII века) были созданы паровые поршневые двигатели (паровые машины). Спустя примерно 100 лет появились паровые турбины. Как показывает название, работа этих двигателей производится посредством пара. В огромном большинстве случаев — это водяной пар, но возможны машины, работающие с парами других веществ (например, ртути). Паровые турбины ставятся на мощных электрических станциях и на больших кораблях. Поршневые двигатели в настоящее время находят применение только в железнодорожном и водном транспорте (паровозы и пароходы).

Для работы парового двигателя необходим ряд вспомогательных машин и устройств. Все это хозяйство вместе носит название паросиловой станции. На паросиловой станции всё время циркулирует одна и та же вода.

Она превращается в пар в котле, пар производит работу в турбине (или в поршневой машине) и снова превращается в воду в барабане, охлаждаемом проточной водой (конденсатор). Из конденсатора получившаяся вода посредством насоса через сборный, бак (сборник) снова направляется в котел. Итак, круговорот воды происходит по следующей схеме:

В этой схеме Паровой котел является нагревателем, а конденсатор – холодильником. Так как в установке циркулирует практически одна и та же вода (утечка пара невелика и добавлять воды почти не приходится), то в котле почти не получается накипи, т.е. осаждения растворенных в воде солей. Это важно, так как накипь плохо проводит тепло и уменьшает коэффициент полезного действия котла. В случае появления мы рассмотрим части паросиловой станции по отдельности.

Паровой котел. Он состоит из топки и собственно котла. Уголь или дрова сжигаются в топке на колосниковых решетках. Жидкое топливо сжигается в распыленном состоянии;

распыление обычно производится с помощью пара в форсунках. Пар или сжатый воздух, вырываясь из узкого отверстия в трубке, засасывает жидкое топливо и разбрызгивает его.

Котел состоит из барабана и труб, через стенки которых теплота от горячих топочных газов передается воде. Иногда вода находится снаружи труб, а по трубам идут топочные газы (огнетрубный котел, дымогарные трубы). Иногда, наоборот, вода находится внутри труб, а горячие газы омывают их (водотрубный котел). Во многих паровых котлах пар подвергается перегреванию в особых змеевиках, омываемых горячими газами. При этом он из насыщенного делается ненасыщенным. Этим достигается уменьшение конденсации пара (на стенках паропроводов и в турбине) и повышается к. п. д. станции.

Схема устройства водотрубного котла: 1 — барабан котла, 2 — водотрубная часть, 3 — водомерное стекло, 4 — перегреватель, 5 — труба для подачи воды в котел, 6 — поддувало, 7 — предохранительный клапан, — заслонка в борове На котле имеются манометр для наблюдения за давлением пара и предохранительный клапан, выпускающий пар в случае, если давление его превысит допустимую величину. На днище барабана имеются приспособления для наблюдения за уровнем воды в котле (водомерное стекло). Если уровень воды опустится настолько, что пламя будет нагревать стенки котла в тех местах, где они не соприкасаются с водой, то возможен взрыв котла.

Энергия горячих топочных газов передается воде в котле не целиком.

Часть ее рассеивается в котельной, часть уносится с газами в дымовую трубу.

Кроме того, значительную потерю может дать неполное сгорание топлива.

Признаком этого является черный дым из труб станции. Черный цвет придается дыму крупинками несгоревшего угля.

Лопатки на рабочем колесе паровой турбины Паровая турбина. Из котла пар по паропроводу поступает в турбину или в поршневую машину. Рассмотрим сначала турбину (а). Турбина состоит из стального цилиндра, внутри которого находится вал ее с укрепленными на нем рабочими колесами. На рабочих колесах находятся особые изогнутые лопатки (б и с), где изображено одно из рабочих колес с соплом). Между рабочими колесами помещаются сопла или направляющие лопатки. Пар, вырываясь из промежутков между направляющими лопатками, попадает на лопатки рабочего колеса. Рабочее колесо при этом вращается, производя работу. Причиной вращения колеса в паровой турбине является реакция струи пара. Внутри турбины пар расширяется и охлаждается. Входя в турбину по узкому паропроводу, он выходит из нее по очень широкой трубе (а). Отметим, что турбина может вращаться только в одном направлении и скорость вращения ее не может меняться в широких пределах. Это затрудняет применение паровых турбин на транспорте, но очень удобно для вращения электрических генераторов.

а) Схема устройства паровой турбины, б) Расположение на валу ее турбины лопаток: а — направляющих, b— рабочих Весьма важной для электрических станций является возможность строить турбины на громадные мощности (до 1 ООО ООО кВт и более), значительно превышающие максимальные мощности других типов тепловых двигателей. Это обусловлено равномерностью вращения вала турбины. При работе турбины отсутствуют толчки, которые получаются в поршневых машинах при движении поршня взад и вперед.

Поршневая паровая машина. Основы конструкции поршневой паровой машины, изобретенной в конце XVIII века, в основном сохранились до наших дней. В свое время паровая машина дала технике, до того почти не знавшей машин-двигателей, новое мощное средство развития. В настоящее время она частично вытеснена другими типами двигателей. Однако у нее есть свои достоинства, заставляющие иногда предпочесть ее турбине. Это — простота обращения с ней, возможность менять скорость и давать задний ход.

Устройство паровой машины показано на рисунке. Основная ее часть — чугунный цилиндр 1, в котором ходит поршень 2. Рядом с цилиндром расположен парораспределительный механизм. Он состоит из золотниковой коробки, имеющей сообщение с паровым котлом. Кроме котла, коробка посредством отверстия 3 сообщается с конденсатором (в паровозах чаще всего просто через дымовую трубу — с атмосферой) и с цилиндром посредством двух окон 4 и 5. В коробке находится золотник 6, движимый специальным механизмом посредством тяги 7 так, что, когда поршень движется направо (рис. а), левая часть цилиндра через окно 4 сообщается с паровым котлом, а правая — через окно 5 с атмосферой. Свежий пар входит в цилиндр слева, а отработанный пар из правой части цилиндра уходит в атмосферу. Затем, когда поршень движется налево (рис. 6), золотник передвигается так, что свежий пар входит в правую часть цилиндра, а отработанный пар из левой части уходит в атмосферу. Пар подается в цилиндр не во все время хода поршня, а только в начале его. После этого благодаря особой форме золотника пар отсекается (перестает подаваться в цилиндр) и работа производится расширяющимся и охлаждающимся паром.

Отсечка пара дает большую экономию энергии. На паровозах обычно установлены два цилиндра (иногда больше). Пар поступает сначала в один цилиндр, а затем во второй. Так как пар в первом цилиндре расширяется, то диаметр второго цилиндра значительно больше первого. На паровозах, как правило, ставятся огнетрубные котлы;

имеется пароперегреватель.

Устройство цилиндра и золотниковой коробки паровой машины а) Пар входит в цилиндр слева б) Пар входит в цилиндр справа В конце IX и начале XX века строили паровозы, выпускающие пар в атмосферу. Впоследствии на паровозах ставили конденсаторы, и пар в них циркулировал также, как и в паросиловой станции.

Конденсатор. Как было указано ранее, после турбины или поршневой машины пар поступает в конденсатор, играющий роль холодильника. В конденсаторе пары должны превратиться в воду. Но пар конденсируется в воду только в том случае, если отводится выделяющаяся при конденсации теплота испарения. Это делают при помощи холодной воды. Например, конденсатор может быть устроен в виде барабана, внутри которого расположены трубы с проточной холодной водой.

Схема поверхностного конденсатора Отработанный пар проходит мимо труб, по которым протекает холодная вода. Пар конденсируется. Получившийся конденсат отсасывается от конденсатора по трубе, показанной снизу. В конденсаторах давление пара обычно значительно ниже атмосферного (0,02—0,03 атм). Воду, получившуюся из пара (конденсат), и воздух, проникший вместе с ней, откачивают из конденсатора особым насосом.

Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Назначение теплового двигателя — производить механическую работу. Но только часть теплоты, полученной двигателем, затрачивается на совершение работы.

Отношение механической работы, совершаемой двигателем, к израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия двигателя (к. п. д.). Рассмотрим вопрос об учете энергии, расходуемой в двигателе. Обычно это энергия смеси: топливо — кислород воздуха. Ее легко оценить, если известны количество топлива и его удельная теплота сгорания, т. е. количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива.

Удельную теплоту сгорания различных сортов топлива определяют, сжигая небольшую порцию топлива в закрытом сосуде, помещенном в калориметр.

Удельная теплота сгорания некоторых сортов топлива приведена в табл. (цифры округлены).

Удельная теплота сгорания некоторых сортов топлива Топливо Удельная теплота сгорания, МДж/кг Керосин БензинУголь каменный бурый Дерево 4 4 46 30 20 Рассмотрим пример. Пусть в двигателе сожжено 3 кг бензина.

Выделившаяся при этом энергия равна 46 МДж/кг х 3 кг=138 МДж. Если при израсходовании 3 кг бензина двигатель произвел работу 29 МДж, то его к.п.д.= 29 : 138 = 0,21, т. е. равен 21 %.

Коэффициент полезного действия паросиловой станции.

Энергетический баланс паросиловой станции с турбиной показан на рисунке.

Он является примерным;

к. п. д. паросиловой станции может быть и больше (до 27 %). Потери энергии, которые имеют место при работе паросиловой станции, можно разделить на две части. Часть потерь обусловлена несовершенством конструкции и может быть уменьшена без изменения температуры в котле и в конденсаторе. Например, устроив более совершенную тепловую изоляцию котла, можно уменьшить потери теплоты в котельной. Вторая, значительно большая часть — потеря теплоты, переданной воде, охлаждающей конденсатор, оказывается при заданных температурах в котле и в конденсаторе совершенно неизбежной. Как было отмечено ранее, условием работы теплового двигателя является не только получение некоторого количества теплоты от нагревателя, но и передача части этой теплоты холодильнику.

Примерный энергетический баланс паросиловой станции с турбиной Большой научный и технический опыт по устройству тепловых двигателей и глубокие теоретические исследования, касающиеся условий работы тепловых двигателей, установили, что к. п. д. теплового двигателя зависит от разности температур нагревателя и холодильника. Чем больше эта разность, тем больший к. п. д. может иметь паросиловая установка (конечно, при условии устранения всех технических несовершенств конструкции, о которых упоминалось выше). Но если разность эта невелика, то даже самая совершенная в техническом смысле машина не может дать значительного к.

п. д. Теоретический расчет показывает, что если термодинамическая температура нагревателя равна Т1 а холодильника Т2, то к. п. д. не может быть больше чем Так, например, у паровой машины, пар который имеет в котле температуру 100 °С (или 373 К), а в холодильнике 25 °С (или 298 К), к. п. д.

не может быть больше (373—298)7373=0,2, т.

е. 20 % (практически, вследствие несовершенства устройства, к. п. д.

такой установки будет значительно ниже). Таким образом, для улучшения к.

п. д. тепловых машин нужно перейти к более высоким температурам в котле, а следовательно, и к более высоким давлениям пара. В отличие от прежних станций, работавших при давлении 12—15 атм (что соответствует температуре пара 200 °С), на современных паросиловых станциях начали устанавливать котлы на 130 атм и более (температура около 500°С).

Вместо увеличения температуры в котле можно было бы понижать температуру в конденсаторе. Однако это оказалось практически неосуществимым. При очень низких давлениях плотность пара очень мала и при большом количестве пара, пропускаемого за одну секунду мощной турбиной, объем турбины и конденсатора при ней должен был бы быть непомерно велик.

Кроме увеличения к. п. д. теплового двигателя, можно пойти по пути использования «тепловых отбросов», т. е. теплоты, отводимой водой, охлаждающей конденсатор.

Примерный энергетический баланс ТЭЦ Вместо того чтобы спускать нагретую конденсатором воду в реку или озеро, можно направить ее по трубам водяного отопления или использовать ее для промышленных целей в химической или текстильной промышленности. Можно также производить расширение пара в турбинах только до давления 5—6 атм. Из турбины при этом выходит еще очень горячий пар, могущий служить для ряда промышленных целей.

Станция, использующая отбросы теплоты, снабжает потребителей не только электрической энергией, полученной за счет механической работы, но и теплотой. Она называется теплоэлектроцентралью (ТЭЦ). Примерный энергетический баланс ТЭЦ представлен на рисунке.

Бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Перейдем теперь к другим типам тепловых двигателей. Самый распространенный тип современного теплового двигателя — двигатель внутреннего сгорания.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.