Четверг, 24.05.2018, 20:47
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада посвящена 100-летию Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н.Е.Жуковского
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Работы 2-го тура » Тексты выступлений

Какую роль в освоении «пятого океана» сыграл паровой двигатель?

Слайд 1 (Титульный лист)

Здравствуйте, уважаемое жюри и участники симпозиума! Вашему вниманию представляется работа «Какую роль в освоении «пятого океана» сыграл паровой двигатель?», выполненная Дебердеевым Даниилом, учеником 9 класса школы №12 города Мурома, Владимирской области.

Слайд 2 (Цели и задачи)

Узнав, что паровой двигатель стоял у истоков самолетостроения, я был немного удивлен и решил узнать мнение пользователей интернета по данному вопросу. Оказалось, что мнения разделились. Мне захотелось самому разобраться в этом вопросе, и я поставил перед собой цель: определить роль парового двигателя в осуществлении полетов. Для достижения цели необходимо было решить ряд задач:

1. Изучить историю создания парового двигателя.

2. Сравнить основные параметры аэропланов, построенных в XIX веке.

3. Раскрыть причины неудач конструкторов паровых летательных аппаратов.

4. На основании проведенных исследований сделать вывод о роли паровых двигателей в освоении воздушного пространства.

Слайд 3 (1783 год – начало эры воздухоплавания)

1783 год считается началом эры воздухоплавания. В этом году впервые человек поднялся в небо на аэростате. Возникал вопрос: как заставить шар лететь в нужном направлении? Ответа не было и тогда нашлись энтузиасты, которые обратились к идее аппарата тяжелее воздуха.

Работы велись в трех направлениях: проектировались орнитоптеры, вертолеты и самолеты. Конструкторы поняли, что для самолета нужна меньшая мощность и к концу ХIХ века он стал самым перспективным летательным аппаратом. Но чтобы поднять самолет в небо был необходим двигатель.

Слайд 4 (Джордж Кейли – английский ученый и изобретатель)

Первым человеком, обратившим внимание на паровой двигатель в качестве механизма для осуществления полетов, был английский ученый и изобретатель Джордж Кейли.

Паровой двигатель — это машина, в которой происходит превращение тепла, вырабатываемого при нагреве воды в паровом котле в энергию движения.

Слайд 5 (Герон Александрийский и его эолипил)

Прототип первой паровой машины уже был создан во 2 веке до нашей эры инженером – изобретателем Героном Александрийским и носил название эолипил – «Шар бога ветров Эола».

Слайд 6 (Дени Папен и Томас Севери)

Прошло достаточно много времени и в 1690 году французский физик Дени Папен придумал устройство, способное поднять груз с помощью пара.

Спустя 8 лет английскому инженеру Томасу Севери удалось создать пожарную установку, которая являлась поршневым паровым насосом – водоподъемником.

Слайд 7 (Паровая машина Ньюкомена)

Кузнец Томас Ньюкомен и стеклодел Джон Коули продолжили дело Папена и Севери и в 1705 году стали работать над созданием более совершенной пароатмосферной машины, которая использовалась для откачки воды из шахт.

Слайд 8 (Первая паровая машина Д. Уатта)

В 1763 году, механику университетской мастерской Джеймсу Уатту предложили отремонтировать модель паровой машины Ньюкомена. После долгой работы он понял, что дело не в самой модели, а в принципах ее устройства. С этого момента Уатт занялся созданием собственной паровой машины и работал над ней в общей сложности 10 лет. Он разработал специальный цилиндр – конденсатор и тем самым смог поднять коэффициент полезного действия паровой машины до 3%.

К тому времени, пароатмосферная машина непрерывного действия уже 6 лет как была создана в России русским инженером Иваном Ползуновым и даже обслуживала 12 печей на металлургическом заводе.

 

Слайд 9 (Диаграмма: КПД паровых двигателей)

Мною было проведено сравнение КПД паровых двигателей в разное время и оказалось, что действия самых лучших из них не превосходило 5%!

Слайд 10 (Таблица: Двигатели Кейли)

Наряду с паровым, Кейли пытался использовать двигатели других типов: калорический и пороховой. Из таблицы видно, что единственным безопасным среди них являлся только паровой. Однако его вес составлял около 100 кг/л.с.

Слайд 11 (А. Жиффар и его аэростат)

Вскоре последователи Келли продолжили его дело. Среди них был французский изобретатель Анри Жиффар. Он не только разработал проект управляемого аэростата с паровым двигателем, но и в 1852 году поднялся на нем в небо, пролетев 24 км со скоростью около 10 км/ч. Такие управляемые летательные устройства стали называть дирижаблями.

Несмотря на то, что испытания дирижабля Жиффара прошли успешно, он не получил широкого распространения, так как не мог лететь против ветра.

Первый проект самолета с паровым двигателем создал Уильям Хенсон в 1842 году. Он имел все основные части современного самолета. Однако, ученые того времени посчитали его проект нереальным.

Слайд 12 (Аэроплан Феликса дю Тампль)

Французский морской офицер Феликс дю Тампль, построил не модель, а первый настоящий самолет, на котором был установлен паровой двигатель с трубчатым котлом собственной конструкции, отапливаемый нефтью. Двигатель весил 59 кг. Предположительно мощность мотора была небольшая 3 – 4 л.с., что являлось недостаточным условием для осуществления полета, поэтому Тампль так и не решился поднять самолет в небо.

Слайд 13 (Изображение самолета Можайского)

Морской офицер Александр Федорович Можайский пришел к выводу, что для полета человека нужно использовать неподвижное крыло. После успешных экспериментов с моделями, он принялся за разработку летательного аппарата в натуральную величину. Паровые машины для него изготовила английская фирма «Арбекер – Хэмкенс». Одна из них была весом 47,6 кг и мощностью 20 л.с., другая развивала 10 л.с. при весе 28,6 кг. Военное ведомство инвестировать проект отказалось, хотя и выделило место для постройки на военном поле Красного села под Санкт - Петербургом.

Предположительно к середине 1883 года сборка была завершена. Аппарат представлял собой моноплан с двумя паровыми двигателями и тремя винтами. Паровые машины работали от одного котла трубчатого типа, который отапливался нефтью. Чтобы уменьшить вес двигателей, часть деталей сделали пустотелыми.

Однако, самолет Можайского взлететь не мог, так как имел втрое меньшую мощность, необходимую для полета. Тогда изобретатель решил установить на аппарате не два, а три двигателя, но не успел – умер.

Слайд 14 (Х. Максим и его аэроплан)

Приблизительно в одно и тоже время над своей конструкцией работал англичанин Хайрем Максим - знаменитый изобретатель пулемета. Не имея ограничения в расходах, в 1894 году Максим построил громадный аэроплан, высотой с двухэтажный дом и весом более 3,5 тонн. Чтобы поднять такую машину в воздух, необходима была большая мощность. С этой целью на нее поставили две паросиловые установки мощностью 180 л.с. каждая. Однажды, на испытаниях в 1894 году аэроплан получил серьезные повреждения. Максим подсчитал, что на восстановление машины потребуется много средств и отказавшись от своей затеи, снова занялся производством вооружения.

Слайд 15 (К. Адер и «Авион №3»)

В 70–х годах 19 века известный французский инженер Клеман Адер создал ряд оригинальных летательных аппаратов тяжелее воздуха, прототипом которых являлась летучая мышь. Наиболее удачной моделью Адера можно считать "Авион №3". Вес аппарата готового к полету составлял 400 кг. На нем были установлены две паровые машины мощностью по 20 л.с. каждая. Обе машины питались от одного котла, который отапливался спиртом и могли работать независимо друг от друга. В октябре 1897 года была предпринята попытка полета. Однако, из-за непогоды, "Авион №3" был снесен со взлетной полосы сильным порывом бокового ветра.

Слайд 16 (Сэмюэл Лэнгли и модель самолета)

Наиболее совершенные модели самолетов с паровым двигателем были созданы в середине 1890-х годов американским физиком Сэмюэлом Лэнгли, которые получили название "Аэродром". Первые модели имели большой вес и не могли взлететь, и только пятая совершила продолжительный полет. Конструктор сам изобрел небольшой водотрубный котел, который отапливался бензином и имел запас воды на 5 минут полета. В день первого испытания аппарат пролетел 900 метров и продержался в воздухе 1 мин 20 с. Окрыленный успехом, Лэнгли приступил к постройке аэроплана в натуральную величину, который закончил летом 1903 года. Однако две попытки совершить полеты оказались неудачными и закончились авариями во время запуска. И только в декабре 1903 года, благодаря братьям Райт, исполнилась старинная мечта человечества о полетах.

Слайд 17 (Таблица основных параметров аэропланов)

Мною была составлена таблица основных параметров аэропланов, построенных в XIX веке. Если сравнить удельный вес двигателя самолетов, то можно заметить, что двигатель братьев Райт был не самым легким.

Слайд 18 (Графики изменения удельного веса двигателей)

К тому же, из графиков видно, что первые двигатели внутреннего сгорания значительно уступали по удельному весу лучшим паровым машинам. По моему мнению, дело скорее всего в конструкторских моментах и способности летчиков управлять самолетом.

Слайд 19 (Джордж и Уильям Беслер)

Доказательством этого факта служит полноценный самостоятельный полет парового самолета братьев Беслеров в 1933 году. Это был биплан с двухцилиндровым паровым двигателем общей мощностью 150 л.с. Отмечалась способность самолета к реверсивному ходу и быстрому торможению.

Слайд 20 (Разработка самолетов с паровым двигателем)

В 30-х годах XX века в лаборатории моторного факультета Московского авиационного института инженером Емелиным, была построена опытная авиационная паровая установка, которая представляла собой паровой котел высокого давления и паровую машину мощностью 180 л.с. Масса двигателя составляла 120 кг, парогенератор – 160 кг. Было изготовлено два экземпляра установки, один из которых поставили на самолет У-2. Паровой котел в сочетании с легким двигателем был экономически выгоден. Но, наверное, все было не так хорошо, ведь работы не получили продолжения и не известно летал ли он?

Слайд 21 (Достоинства самолетов с паровым двигателем)

Выполняя исследовательскую работу, я выяснил, что паровые двигатели послужили прообразом для применения бензиновых двигателей внутреннего сгорания и благодаря этому авиация получила толчок в своем развитии.

Чем же обусловлен отказ от применения такого типа двигателей? Прежде всего это связано с их низким КПД. Все попытки его повышения могут привести к таким проблемам, которые перечеркнут все достоинства парового двигателя, а их у него немало. Например, уровень шума такой низкий, что можно разговаривать при полете даже в открытой кабине. Длина пробега после посадки самолета уменьшается с помощью возможности реверса. А топливом могут быть любые горючие вещества: спирт, газ, нефть, каменный уголь и многое другое.

Слайд 22 (Источники и литература)

В заключение хочу поблагодарить своего консультанта Дмитрия Алексеевича Соболева за помощь в подготовке к симпозиуму.

Спасибо за внимание!

Категория: Тексты выступлений | Добавил: Den200202 (01.04.2018) | Автор: Дебердеев Даниил Денисович
Просмотров: 58 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ЗАВЕРШЁН!
ИТОГИ ОЛИМПИАДЫ ПОДВЕДЕНЫ!

Календарь
Google+
Их многие читают
Каиргалиулы Алиби (1615)
Пушинская Кристина Валерьевна (1480)
Кильметова Аделина Динаровна (1378)
Зайдулин Азат Рафаэлевич (1288)
Дебердеев Даниил Денисович (1178)
Чиков Андрей Вячеславович (1171)
Ермолаев Константин Алексеевич (941)
Беляева Александра Сергеевна (652)
Туев Павел Анатольевич (593)
Зубков Иван (495)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2018