Техника - молодёжи 1959-03, страница 16

ш

ssm

Отича«м читателям, присылающим в редакцию свои предложения об изготовлении двигателей внутреннего сгорания с круговым движением поршня, а также тем, которые интересуются, почему до сих пор »та простая схема двигателя не нашла себе применения.

ринципиальная простота и перспектива постройки двигателя, который не имел бы возвратно-движущихся частей и шатунно-кривошипного механизма (такой двигатель называется коловратным, или ротативным), привлекла многих изобретателей. Еще Джемс Уатт, имеющий, как известно, большие заслуги в деле совершенствования парового двигателя, практически пытался разрешить вопрос, какая машина лучше — коловратная или поршневая. После многочисленных неудачных попыток сконструировать надежную коловратную машину Уатт остановился на поршневой. Но не авторитет знаменитого английского механика сыграл роковую роль в судьбе этого двигателя. Начиная с последней трети XVIII века, многие известные по тем временам машиностроители занимались конструированием коловратных паровых машин. Они строили не только модели, но и настоящие машины, которые кое-где эксплуатировались и даже установили своеобразные рекорды. Так, одна из них проработала на заводе в Бирмингеме целый... год. Но даже самые лучшие из них не выдерживали сравнения с поршневыми. Последние неизменно оказывались гораздо надежнее. Они служили десятками лет, до тех пор, пока их не заменяли более совершенными. Были попытки создать работоспособный коловратный двигатель и в истории отечественного машиностроения, но и они не увенчались успехом.

Основной недостаток коловратных машин —- большие пропуски пара через неплотности между соприкасающимися частями. Из-за этого снижается их мощность и катастрофически низко падает коэффициент полезного действия. Даже в самых удачных конструкциях коловратных двигателей длина всех щелей, по которым может проходить пар, гораздо больше, чем в поршневых. Если в поршневом двигателе соприкасание основных рабочих частей происходит по одной поверхности круглого цилиндра, то в коловратном таких поверхностей по крайней мере три: одна боковая и две торцевые. К тому же они разнородны: торцевые обычно делают плоскими, а боковые — круглоцилиндрическими или эллиптическими. Понятно, что обеспечить надежное уплотнение в такт условиях весьма трудно. Кроме того, требуется тщательная пригонка частей друг к другу, их точнейшая обработка. Но даже и самые совершенные и точные методы изготовления деталей не спасают коловратный двигатель. Безупречно изготовленная машина превосходно работает только в первые часы или дни своей жизни. Затем появляется неравномерный износ, нарушается точность подгонки частей и как их результат — быстрое увеличение пропусков пара со всеми вытекающими последствиями. Неравномерный из-

уошкрмтых писем/

нос — смертельный враг и неизменный спутник коловратного двигателя.

Все сказанное справедливо и для коловратных двигателей внутреннего сгорания, но отмеченные недостатки проявляются в них еще острее. Этому способствуют большие скорости расширения газов и более высокие давления и температура в цилиндре.

Таким образом, почти двухсотлетние попытки создания коловратного двигателя, равноценного поршневому, не увенчались успехом. Коловратный принцип нашел применение во второстепенных машинах: насосах, компрессорах, воздуходувках, в которых большие пропуски рабочего тела не играют особой роли. Иногда, обычно в ручном инструменте, коловратные машины, действующие сжатым воздухом, применяют в качестве двигателей, но и здесь они показывают себя не с лучшей стороны.

Эта заманчивая идея до сих пор не оставлена изобретателями, появление новых материалов и быстрое развитие техники как будто создают большие возможности. Однако уйти от недостатков, присущих коловратной машине, не просто. В сущности, и бороться с этими недостатками нет особой необходимости, так как существуют машины — паровые и газовые турбины, — которые, обладают достоинствами коловратных двигателей, но лишены их недостатков.

Во многих произведениях я читал, что заблудившиеся люди не могут придерживаться прямого направления; сбившись с пути, они начинают ходить по кругу, часто возвращаясь в первоначальное место. Мне кажется, в этом есть что-то таинственное.

Коля Иванов, г. Воронеж 'вление непроизвольного кружения наблюдается в тех случаях, когда человек не имеет возможности ориентироваться, например при отсутствии компаса в лесу, во время метели или тумана, в степи, в открытом море в темную беззвездную ночь и т. д.

Особенность людей, не имеющих перед глазами ориентира, сбиваться с прямого пути на круговой подверглась даже специальному исследованию и изучению. Известен опыт, произведенный с учениками летной школы. Состоял он в том, чтобы с завязанными глазами пересечь по прямой поле аэродрома. Ни один из ста человек не достиг цели. Первые шаги учлетов совпали с прямой, но вскоре многие стали отклоняться влево или вправо, и в конце концов все начали двигаться по кругу.

Другой опыт был произведен в Венеции. Так же необходимо было с завязанными глазами перейти на противоположную сторону площади (175 метров) и дойти до середины собора. Никто не дошел. Все подвергнутые испытанию сбивались с прямого пути, шли по дугам и в лучшем случае достигали лишь боковых колоннад собора.

Движению по кругу подвержены не

только люди, но и животные. Если собаке завязать глаза и пустить плавать, то она начнет описывать крути. Многие полярные путешественники утверждают, что собаки, запряженные в сани, в незнакомой местности описывают по снежной пустыне круги. Простейшие животные инфузории в капле воды, головастики, медузы движутся по кругу. По кругу летят ослепленные птицы.

Что же мешает двигаться людям и животным по прямой? Все дело, оказывается, в недостаточной геометрической симметрии тела людей и животных и в неравномерности развития их мускулатуры. Как правило, абсолютно одинакового развития мускулы тела не имеют. Это и является причиной, мешающей (прямолинейному движению. Например, более развитые мускулы правой руки у гребца неизбежно заставляют лодку поворачиваться вправо, И если лодочник лишен возможности из-за тумана или темноты исправлять направление движения, то его лодка неизбежно начнет описывать круги. Несоответствие в расстоянии между шагами, неровной силы взмахи крыльев, разной силы толчки рук или ног—все это ведет к тому, что и люди и животные не могут выдерживать прямого направления, если не контролируют его глазами. Как вы видите, ничего таинственного или сверхъестественного в этом явлении нет.

Как рассчитывают «мертвую петлю»!

Р. Распилов, с. Веселино-во Николаевской области

ирковой аттракцион с «мертвой петлей» на автомобиле или мотоцикле основан на известном законе механики. Машина разгоняется, въезжает на изогнутый подъем широкой полосы дороги, образующей круг, на какой-то момент как бы зависает вверх колесами и затем благополучно спускается по другой стороне петли. Прижимается машина к поверхности дороги-петли центробежной силой, возникающей при движении тела по криволинейному пути с определенной минимальной скоростью.

Рассчитывая эту скорость, гонщик исходит из того соображения, что величина центробежной силы должна быть больше, чем вес автомобиля, который в верхней точке петли действует вниз и стремится оторвать машину от дороги, а центробежная сила действует в противоположную сторону и обеспечивает безопасность прохождения петли.

Величина центробежной силы опре-

mV2

деляется по формуле г = . Масса

Н

автомобиля или мотоцикла т подсчи-тывается как вес, деленный на ускорение силы тяжести; радиус мертвой петли R известен или выбирается, исходя из возможностей величины цирковой арены. При весе мотоцикла вместе с гонщиком порядка 150—160 кг и радиусе петли порядка 10 м, а также учитывая, что центробежная сила должна быть больше веса мотоцикла и гонщика не меньше чем на 30—40 кг, скорость мотоцикла получается не такой уж большой, всего 11—12 м/сек.

12