Ταξινόμηση κινητήρων. Τύποι κινητήρων, σκοπός, συσκευή και αρχή λειτουργίας τους

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Η ταξινόμηση των κινητήρων περιλαμβάνει πολλές μεγάλες ομάδες αυτών των συσκευών. Αξίζει να σημειωθεί ότι κάθε μεμονωμένη ομάδα, με τη σειρά της, χωρίζεται σε πολλές μικρότερες. Αυτό δικαιολογείται από το γεγονός ότι σήμερα ένας τεράστιος αριθμός διαφορετικών ειδών κινητήρων έχει εφευρεθεί από τον άνθρωπο.

Τρόπος παρασκευής του μείγματος

Η ταξινόμηση των κινητήρων εσωτερικής καύσης μπορεί επίσης να γίνει με τον τρόπο με τον οποίο προετοιμάστηκε το καύσιμο για τη λειτουργία τους. Για παράδειγμα, διακρίνονται δύο κύριοι τύποι - αυτοί είναι με εξωτερικό σχηματισμό μείγματος και με εσωτερικό σχηματισμό μείγματος. Η ανάμιξη είναι η διαδικασία με την οποία λαμβάνεται καύσιμο για τη λειτουργία του κινητήρα. Ο σχηματισμός εξωτερικού μείγματος νοείται ως η διαδικασία προετοιμασίας του καυσίμου για λειτουργία του κινητήρα εκτός των ορίων του, δηλαδή σε καρμπυρατέρ ή σε μίξερ. Φυσικά, αυτή η ομάδα περιλαμβάνει εκείνους τους τύπους αυτών των συσκευών που δεν είναι ικανοί να παράγουν μείγμα από μόνες τους.

Ο εσωτερικός σχηματισμός μείγματος αναφέρεται στην περίπτωση που η διαδικασία παραγωγής μείγματος λαμβάνει χώρα απευθείας στον ίδιο τον κύλινδρο του κινητήρα.

Υγρά καύσιμα

Οι κινητήρες με υγρά καύσιμα είναι ένας τύπος πυραυλοκινητήρων, δηλαδή χρησιμοποιούνται για την εκτόξευση πυραύλων. Μια τέτοια συσκευή αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:

• Θάλαμος καύσης με ακροφύσιο. Αυτά τα στοιχεία χρησιμεύουν για τη μετατροπή της χημικής ενέργειας του καυσίμου σε θερμική ενέργεια. Μετά την ολοκλήρωση αυτής της διαδικασίας ξεκινά η επόμενη, η ουσία της οποίας είναι η μετέπειτα μετατροπή της ήδη υπάρχουσας θερμικής ενέργειας σε κινητική. Είναι σημαντικό εδώ να σημειωθεί ότι ο θάλαμος καύσης, καθώς και το ακροφύσιο και η συσκευή έγχυσης, θεωρούνται ξεχωριστή μονάδα.
• Τα ακόλουθα στοιχεία είναι οι βαλβίδες ελέγχου καυσίμου, καθώς και ο ίδιος ο κινητήρας. Ο σκοπός αυτών των βαλβίδων, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι να ρυθμίζουν την παροχή καυσίμου. Αυτή είναι μια αρκετά σημαντική διαδικασία, καθώς η απόδοση ενός κινητήρα σαν αυτόν εξαρτάται από την ποσότητα καυσίμου που παρέχεται. Ανάλογα με την ποσότητα της λειτουργικής ουσίας που εισέρχεται στον κινητήρα, η ώθησή του θα αλλάξει.

Συσκευές υγρών καυσίμων

Στην ταξινόμηση των κινητήρων με υγρή ουσία ως καύσιμο, ταξινομούνται ως συσκευές πυραύλων. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μια ποικιλία καυσίμων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ρευστό εργασίας. Εδώ είναι απαραίτητο να καταλάβουμε ότι η επιλογή του μείγματος για την εκκίνηση της μονάδας θα εξαρτηθεί από τα χαρακτηριστικά, τον σκοπό, την ισχύ, καθώς και από τη διάρκεια του ίδιου του κινητήρα.

Μεταξύ όλων των απαιτήσεων που ισχύουν συχνότερα για τη συγκεκριμένη κατηγορία συσκευών είναιη χαμηλότερη κατανάλωση του μείγματος εργασίας ή, το ίδιο, η μέγιστη ειδική ώθηση. Όταν καταστεί απαραίτητο να επιλέξετε ένα μείγμα για λειτουργία κινητήρα με υγρό καύσιμο, δώστε προσοχή σε παραμέτρους όπως: ρυθμός ανάφλεξης και καύσης, πυκνότητα, πτητότητα, τοξικότητα, ιξώδες και πολλά άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά.

Μονάδα στερεού καυσίμου

Η ταξινόμηση των κινητήρων περιλαμβάνει έναν άλλο τύπο συσκευής. Αυτές οι μονάδες λειτουργούν με ένα ελαφρώς ασυνήθιστο, στερεό καύσιμο. Είναι σημαντικό να σημειωθεί εδώ ότι το πεδίο εφαρμογής αυτών των κινητήρων είναι επίσης πυραύλων. Η πυρίτιδα έγινε η κύρια ουσία που είναι το καύσιμο αυτής της συσκευής. Η ιδιαιτερότητα της εργασίας είναι ότι η μονάδα λειτουργεί μέχρι να εξαντλήσει όλο το απόθεμα μέχρι το τέλος. Η ίδια η πυρίτιδα τοποθετείται απευθείας στον θάλαμο καύσης του κινητήρα. Τέτοιες συσκευές έγιναν γνωστές ως κινητήρες πυραύλων στερεού προωθητικού ή κινητήρες πυραύλων στερεού προωθητικού.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί εδώ ότι αυτή η συγκεκριμένη κατηγορία κινητήρων είναι από τους παλαιότερους. Επιπλέον, αυτός ο τύπος συσκευής ήταν ο πρώτος που βρήκε την πρακτική εφαρμογή του. Ένα άλλο σημαντικό γεγονός είναι ότι η μαύρη σκόνη χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν ως καύσιμο. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας άλλαξε και ο τύπος του μείγματος. Οι άνθρωποι πέτυχαν να εφεύρουν πυρίτιδα χωρίς καπνό για χρήση ως καύσιμο πυραύλων.

Μηχανή χωρίς καύσιμο

Ένα από τα αρκετά ενδιαφέρονταΟι κατηγορίες μονάδων είναι ένας κινητήρας που δεν χρησιμοποιεί μείγμα καυσίμου για τη λειτουργία του. Τις περισσότερες φορές, αυτοί οι τύποι συσκευών χρησιμοποιούνται ως μονάδες περιστροφής. Αυτή η μονάδα αποτελείται από μέρη όπως: ένα δίσκο ή ένα σφόνδυλο, ο οποίος είναι στερεωμένος στον άξονα. Το ίδιο μέρος έχει έναν ή περισσότερους μόνιμους μαγνήτες ρότορα.

Μια σημαντική προϋπόθεση είναι ότι αυτοί οι μαγνήτες, όπως ο ίδιος ο δίσκος ή ο σφόνδυλος, πρέπει να τοποθετηθούν έτσι ώστε τίποτα να μην παρεμποδίζει την ελεύθερη περιστροφή τους γύρω από τον άξονά του. Ένα άλλο σημαντικό μέρος ενός κινητήρα χωρίς καύσιμα είναι ένας κυλινδρικός μόνιμος μαγνήτης πώματος, ο οποίος είναι στερεωμένος σταθερά σε μια ράβδο τοποθετημένη παράλληλα με τον δίσκο ή τον σφόνδυλο. Ένας μόνιμος κυλινδρικός μαγνήτης μπορεί να κινηθεί μαζί με τη ράβδο στην περιοχή όπου σε μια δεδομένη στιγμή δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο από τους μαγνήτες του ρότορα.

Η αρχή λειτουργίας μιας μονάδας χωρίς καύσιμα

Η αρχή λειτουργίας αυτής της συσκευής έγκειται στο γεγονός ότι όλοι οι μαγνήτες της στρέφονται με τους ίδιους πόλους ο ένας προς τον άλλο. Δεδομένου ότι οι μαγνητικοί πόλοι με το ίδιο όνομα θα απωθούν πάντα ο ένας τον άλλον, η κίνησή τους θα προκαλέσει την περιστροφή του δίσκου ή του σφονδύλου γύρω από τον άξονά του. Εκτός από αυτόν τον τύπο κινητήρα, υπάρχει ένας άλλος που μοιάζει πολύ στην αρχή λειτουργίας του με έναν κινητήρα χωρίς καύσιμα.

Αυτή η συσκευή ήταν ένας μαγνητικός κινητήρας, ο οποίος έχει έναν στάτορα σε μορφή μόνιμου μαγνητικού δακτυλίου, καθώς και έναν ρότορα (ή ονομάζεται επίσης άγκυρα). Αυτό το στοιχείο είναι ένας μόνιμος μαγνήτης ράβδου, ο οποίος τοποθετείται μέσα στον στάτορα σε ένα επίπεδο.

Το μειονέκτημα αυτών των τύπων κινητήρων είναι ότι χρειάζονται παροχή ηλεκτρικής ενέργειας για να πραγματοποιήσουν την εργασία τους. Αρκετοί στόχοι τέθηκαν για την εφεύρεση αυτού του τύπου συσκευής. Ήταν απαραίτητο να επιτευχθεί ένας φιλικός προς το περιβάλλον τύπος κινητήρα που δεν θα είχε επιβλαβείς εκπομπές κατά τη λειτουργία του, και επίσης λειτούργησε χωρίς να καταναλώνει κανένα είδος καυσίμου και χωρίς να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια από εξωτερικές πηγές. Ταυτόχρονα, δεν θα έπρεπε επίσης να έχει μολύνει το περιβάλλον ή τον ατμοσφαιρικό αέρα.

Μηχανές αεροσκαφών

Πριν αρχίσετε να περιγράφετε μια συγκεκριμένη κατηγορία κινητήρων, είναι καλύτερο να υπολογίσετε σε ποια βάση χωρίζονται. Επί του παρόντος, αυτή η ομάδα ταξινομείται σε δύο βασικά διαφορετικούς τύπους. Το μόνο διακριτικό χαρακτηριστικό μιας ομάδας από την άλλη ήταν η ικανότητα της συσκευής να λειτουργεί εκτός ατμόσφαιρας. Με άλλα λόγια, η πρώτη κατηγορία μονάδων απαιτεί την παρουσία ατμόσφαιρας για τη λειτουργία της, ενώ η δεύτερη δεν συνδέεται με αυτόν τον δείκτη και μπορεί να λειτουργήσει έξω από αυτόν. Η πρώτη ομάδα ονομαζόταν ατμοσφαιρική ή αέρας, ενώ η δεύτερη ονομάζεται πύραυλος.

Αξίζει να σημειωθεί ότι συμβατικά αυτοί οι τύποι συσκευών αναφέρονται ως κινητήρες αέρα με έλικα και κινητήρες αεριωθούμενων αεροσκαφών.

Ομάδα αντιδραστικών συσκευών

Η δεύτερη κατηγορία συσκευών, δηλαδή οι αντιδραστικές, περιλαμβάνει μονάδες όπως: κινητήρες αέρα στροβιλοτζετ, κινητήρες ramjet. Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των δύο τύπων συσκευών είναι ότισυσκευές εκτόξευσης άμεσης ροής, η συμπίεση αέρα συμβαίνει λόγω της παροχής μηχανικής ενέργειας στην οδό του κινητήρα. Για τη λειτουργία αυτής της μονάδας, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί αυξημένη στατική πίεση. Αυτό το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται φρενάροντας τον αέρα που κινείται στην είσοδο εισαγωγής αέρα.

πίδακες διπλού κυκλώματος

Ο κινητήρας τζετ αυτού του τύπου αεροσκάφους - ένας στροβιλοκινητήρας παράκαμψης - γεννήθηκε λόγω του γεγονότος ότι οι άνθρωποι έπρεπε να δημιουργήσουν μια συσκευή που θα είχε αυξημένη απόδοση έλξης. Ήταν απαραίτητο να επιτευχθεί αύξηση αυτού του δείκτη σε τεράστιες υποηχητικές ταχύτητες. Η αρχή λειτουργίας αυτής της συσκευής μοιάζει κάπως έτσι.

Η ροή αέρα τρέχει στον κινητήρα και στη συνέχεια εισέρχεται στην εισαγωγή αέρα, όπου χωρίζεται σε πολλά μέρη. Ένα μέρος διέρχεται από τη συσκευή υψηλής πίεσης που βρίσκεται στο πρωτεύον κύκλωμα. Το δεύτερο μέρος του αέρα εισαγωγής διέρχεται από τα πτερύγια του ανεμιστήρα στο δευτερεύον κύκλωμα. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι η αρχή κατασκευής του πρωτεύοντος κυκλώματος στον κινητήρα turbofan είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα του προκατόχου του, του turbofan, και επομένως λειτουργεί ανάλογα. Αλλά η δράση του ανεμιστήρα που βρίσκεται στο δεύτερο κύκλωμα του κινητήρα είναι παρόμοια με τη λειτουργία μιας έλικας πολλαπλών πτερυγίων, η οποία περιστρέφεται σε ένα δακτυλιοειδές κανάλι.

Μπορεί να προστεθεί ότι ο κινητήρας turbofan μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε υπερηχητικές ταχύτητες, αλλά για αυτό είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η παρουσία ενός συστήματος καύσης καυσίμου στο δευτερεύον κύκλωμα του,για να αυξήσετε την πρόσφυση της συσκευής.