Люди. Техника. Изобретения

Работоспособный бензиновый двигатель появился только десятью годами позже. Изобретателями и создателями его были Ю. Даймлер и В. Майбах (1885). КПД их двигателя уже достигал 24 - 26%.

ДАЙМЛЕР (Daimler) Готлиб Вильгельм (17 марта 1834, Шорндорф, королевство Вюртемберг, ныне Германия -- 6 марта 1900, Канштатт, близ Штутгарта), немецкий изобретатель, пионер автомобилестроения, основатель фирмы Daimler Motoren Gesellschaft.

Получил образование в Штутгартском политехническом институте и работал в самых крупных немецких инженерных фирмах, занимаясь параллельно и собственными разработками. В 1872 он пришел на фирму Ни-колауса Отто, создателя первого четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, а через десять лет, в 1882, покинул ее вместе со своим коллегой, Вильгельмом МАЙБАХОМ (Maybach) (1846-1929), и основал свою собственную компанию. Даймлер и Майбах в 1885 запатентовали свой первый удачный высокоскоростной двигатель внутреннего сгорания и сконструировали карбюратор, сделавший возможным использование в качестве топлива бензин.

Кульминацией содружества Даймлер-Майбах стало создание четырехколесного экипажа, который считается по своим параметрам одним из первых автомобилей (1889). В 1890 была создана компания Daimler Motoren Gesellschaft, а в 1899 -- первый автомобиль Mercedes, названный по имени дочери совладельца компании, дипломата и автогонщика Еллинека.

Впервые патент на изобретение своего двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия немецкий инженер Рудольф Дизель (1858-1913) получил в 1892 году, а в 1893 году выпустил брошюру "Теория и конструкция рационального теплового двигателя" с описанием конструкции и своими математическими выкладками. Только к 1896 году был разработан и изготовлен работоспособный двигатель со специальной форсункой, управляющей впрыском керосина. КПД нового двигателя оказался на 10 -12% выше, чем у бензиновых двигателей того времени, а по своей экономичности он превосходил их почти в два раза. К началу XX века дизели стали постепенно завоевывать все новые и новые сферы применения в промышленности и транспорте. Престиж новых моторов в мире особенно поднялся, когда Эмануил Нобель наладил выпуск в России (1900) очень неплохих дизелей, работавших на сырой нефти.

Величайшим техническим достижением конца XIX века стало изобретение промышленного электродвигателя. Элегические двигатели появились еще во второй четверти XIX столетия но прошло несколько десятилетий, прежде чем появились приемлемые промышленные образцы и создались благоприятные условия для их повсеместного внедрения в производство.

Один из первых электродвигателей, работавших от батареи постоянного тока, создал в 1834 году русский электротехник Борис Семенович Якоби (1801 - 1874). Первый синхронный двигатель переменного тока построил в 1841 году английский электротехник Чарльз Уитстон (1802 - 1875). Синхронный двигатель не получил достаточно широкого распространения.

Подлинная революция произошла после изобретения асинхронного (индукционного) двигателя. Первый асинхронный двухфазный двигатель в 1888 году сконструировал американский изобретатель (по происхождению серб) в области электро- и радиотехники Тесла (1856 - 1943). Вскоре в 1889 году двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован русским электротехником Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским (1861 - 1919). По своим техническим показателям двигатели Доливо-Добровольского превосходили все существовавшие тогда электромоторы. Обладая очень высоким КПД, они безотказно работали в любых режимах, были надежны и просты в обращении. Поэтому они сразу получили широкое распространение по всему миру. С этого времени началось быстрое внедрение электродвигателей во все сферы производства и повсеместная электрификация промышленности.

Этот компактный, экономичный, удобный двигатель стал одним из основных наиболее применяемым элементом в силовом приводе многих технологических и подъемно-транспортных машин там, куда можно было доставить электрический ток.

Дирижабль (от франц. dirigeable - управляемый) управляемый аэростат с двигателем. Имеет обтекаемый корпус одну или несколько гондол, оперение. Первый полет на управляемом аэростате с паровым двигателем совершил А. Жиффар (Н. Giffard, 1852, Франция). 2 июля 1900 совершил полет первый в мире дирижабль жесткой конструкции, созданный немецким конструктором Фердинандом фон Цеппелином (1838-1917) Корпус дирижабля представлял собой обтянутый тканью металлический каркас, внутри которого размещались баллоны с газом.

Французский воздухоплаватель Шарль Ренар (1847-1905) создал установки для исследования аэродинамического сопротивления дирижаблей, разработал теорию статической устойчивости дирижабля в полете. Совместно с А.Кребсом построил дирижабль «Франция» с электрическим двигателем. Созданные Ренаром конструкции привязных аэростатов наблюдения применялись во французской армии. До 50-х гг. XX в. дирижабли использовали для перевозки пассажиров, грузов, научных и военных целей.

БЕНЦ (Benz) Карл (25 ноября 1844, Карлсруэ -- 4 апреля 1929, Ладенбург, близ Мангейма), немецкий инженер, изобретатель, пионер автомобилестроения. В 1885 построил первый в мире автомобиль Benz (трехколесный Motorwagen, хранится в Мюнхене). Патент на изобретение этого автомобиля был получен Бенцем 29 января 1886. В 1893 появился его четырехколесный автомобиль "Вело" с двухцилиндровым двигателем и пневматическими шинами. В 1894 году начался их серийный выпуск.

Автомобиль принадлежит к числу тех величайших изобретений, которое оказало колоссальное влияние на все сферы человеческой деятельности на все последующие времена. Автомобиль сформировал современную индустрию, породил новые отрасли промышленности, перестроил само производство, впервые придав ему массовый, серийный и поточный характер, увеличил возможности перемещения и общения людей.

Первые тракторы с двигателями внутреннего сгорания (самоходная машина на гусеничном или колесном ходу для приведения в действие прицепленных к ней или установленных на ней машин-орудий), сконструированные инженерами Хартом и Парром, были собраны в 1901 году. Прообразом этих машин были тракторы на паровой машине, получившие распространение в Англии с 1850 года. В 1907 году на рынок поступили уже вполне работоспособные тракторы с двигателями внутреннего сгорания, в 1912 году в США был начат выпуск гусеничных тракторов "Холт" (рис.2). В России первые тракторы были изготовлены в начале 1920-х гг.

Правильное объяснение возможности планирующего полета было дано уже в XVIII - XIX веках. Феномен подъемной силы был объяснен Д. Бернулли. Первый шаг в небо был сделан с помощью моделей. Прямыми предшественниками всех современных самолетов были игрушечные модели Пено, которые он строил с 1871 года и запускал с помощью резиновых моторчиков.

Первый в мире успешный полет самолета американских авиаконструкторов и пионеров авиации братьев Уилбера (1867-1912) и Орвилла (1871-1948) Райт с двигателем внутреннего сгорания состоялся 17 декабря 1903. Полет продолжался 59 с.

В 1909 году Анри Фарман (1874 - 1958) создал свой замечательный аэроплан "Фарман-3" - прочный, устойчивый, послушный в управлении. Это был самолет, который одним из первых стал выпускаться серийно и был основным учебным самолетом того времени.

В России одним из первых конструкторство самолетов и вертолетов был Игорь Иванович Сикорский (1889-1972). Он с 1908г. строил самолеты, в т.ч. первые в мире 4-моторные самолеты «Русский витязь» и «Илья Муромец». В 1919 эмигрировал в США. В 1928 Сикорский получил гражданство США. В 1923 основал фирму "Сикорски аэро инжиниринг" (к 1929 голу его компания стала отделением более крупной компании "Юнайтед эркрафт"), где под руководством Сикорского созданы пассажирские и военные самолеты и вертолеты.

По мере расширения и совершенствования промышленных предприятий во второй половине XIX века увеличивалось применение машин для внутризаводского (внутрицехового и межцехового) перемещения сырьевых материалов, заготовок, полуфабрикатов и готовых изделий, для транспортирования штучных и сыпучих грузов в портах и на железных дорогах, при добыче угля и железной руды и т.п.

Они определяли уровень механизации подъемно-транспортных работ. Так, например, в Гамбургском порту было установлено около 400 кранов грузоподъемностью 1,5-2 т. и вылетом стрелы 6,8- 9,8 м. В цехах Путиловского завода (С.Петербург) к середине 90-х годов работало свыше 130 наполненных, поворотных, мостовых и других кранов. К этому времени в основном завершился переход к металлическим конструкциям подъемно-транспортных машин и устройств, наметились тенденции увеличения грузоподъемности, скоростей подъема и перемещения грузов, перехода на различные виды машинного привода при сохранении ручного привода для операций с относительно короткими и редко повторяющимися рабочими периодами.

Тогда же, наряду с грузоподъемным и транспортным оборудованием периодического действия, постепенно вводились в эксплуатацию и установки непрерывного действия (транспортеры) и отдельные системы подвесных канатных дорог.

Наибольшее распространение в этот период получили стационарные и передвижные краны. Краны оборудовались паровым или гидравлическим приводом. Одним из первых паровых кранов в России был стационарный мачтовый кран, введенный в эксплуатацию в1863 году на причальной стенке Севастопольского судоремонтного завода Русского общества пароходства и торговли.

Одновременно с паровыми кранами использовались гидравлические стационарные краны.

В России во время промышленного подъема 90-х годов заметно возросло производство подъемно-транспортной техники. Она производилась на Путиловском, Невском судостроительном, Коломенском, Сормовском, Брянском, Харьковском паровозостроительном заводах, на Московских заводах братьев Бромлей и А. Гутмана (Товарищество подъемных сооружений) и других предприятиях.

Наряду с крановым оборудованием во второй половине XIX века началось строительство канатных подвесных дорог и транспортирующих машин непрерывного действия. Первая в России одноканатная подвесная дорога была сооружена в 1870-1871 годах около станции Покров Московско-Нижегородской железной дороги. Оно имела длину около 9 км, располагалась на неудобной для проезда заболоченной местности и служила для вывода дров с лесосек к пунктам погрузки в железнодорожные вагоны. На рис 6 показан ленточный конвейер для погрузки зерна в трюмы морских судов, применяемый в Одесском порту в 1878 году.

Относительно широкое распространение ленточные конвейеры и ковшовые элеваторы получили с началом строительства механизированных зернохранилищ. В 1884-87 году в Нижнем Новгороде было построено механизированное зернохранилище емкостью около 7 тыс. т. Поступавшее из речных барж зерно подавалось на верхний этаж хранилища ковшевым элеватором.

Бурное развитие производства грузоподъемных машин нового поколения началось с появлением промышленного электропривода. В 90-х годах XIX столетия в России и других странах начался переход от громоздкого парового привода грузоподъемных машин, требующего сложных систем передачи движения, к электрическому приводу. Одним из первых кранов, оснащенных одномоторным электроприводом, были полупортальные портовые краны, построенные в 1891 году фирмой Nagel-Kamp, грузоподъемностью 2,5 т при вылете 10,75 м. Расходы на эксплуатацию этого крана снизились на 60% по сравнению с паровыми кранами. Конструкция оказалась настолько удачной и экономичной, что такие краны (рис.8) эксплуатировались до начала 30-х годов XX столетия

В 1894 году в общественных зданиях крупных городов Росcии началась установка электрических лифтов. К 1895г. электропривод стал применяться для грузоподъемных и транспортирующих машин на московском зернохранилище Московско-Рязанской железной дороги, на Новороссийском портовом зернохранилище. В том же году на Коломенском заводе был построен первый в России многодвигательный электрический мостовой кран грузоподъемностью 25 т с раздельным приводом механизмов подъема и передвижения. Еще через год к постройке электрических кранов приступил московский завод братьев Бромлей, а крановый отдел Путиловского завода начал выпуск однобалочных и двубалочных мостовых кранов общего назначения. Почти одновременно с этими заводами постройка электрических кранов была начата на Краматорском заводе и на других предприятиях.

В 20-х годах желание увеличить производительность грейферного крана на разгрузке судов за счет упразднения раскачивания грейфера привело к созданию грейферно-конвейерного перегружателя с жестким подвесом грейфера.

Общие конструктивные схемы кранов с электромеханическим приводом начала века сохранились и до настоящего времени.

1939-е ггоды в Германии, Австрии, России, Италии и США завершилась промышленная революция. Быстро растет производство, а следовательно, бурно развивается техника в традиционных и новых отраслях народного хозяйства во всех ведущих европейских странах Советском Союзе и США. Закладывается элементная электронная и механическая база для последующих механизации, автоматизации и информатизации различных производственных процессов. Эти обстоятельства требуют привлечения науки для эффективного решения задач производства.

В двадцатом столетии для механизации подъемно-транспортных и погрузочно-разгрузочных работ были усовершенствованы старые машины и создано много новых высокопроизводительных экономичных и удобных в эксплуатации машин.

Для выполнения работ по транспортированию штучных и сыпучих грузов применяются транспортирующие и штабелирующие машины, специальные подъемники.

Разработаны уникальные конструкции мостовых электрических кранов большой грузоподъемности и специальных кранов для различных отраслей народного хозяйства.

Произошло значительное улучшение технико-экономических показателей силовых приводов и исполнительных механизмов машин благодаря применению новых прогрессивных материалов, экономичных конструкций деталей и их качественной физико-химической обработке с целью повышения эксплутационных свойств.

После 1945-х годов развития характеризуется заменой логических функций человека электронными устройствами. В течение всего периода последовательно осуществляются электрификация, комплексная механизация и автоматизация производства, чему способствовала организация поточного производства, изобретенная и внедренная в промышленность Генри Фордом (США) в начале двадцатого столетия. При этом, что характерно для этого периода, эти процессы сопровождаются постоянным усовершенствованием электронной элементной базы в направлении миниатюризации ее и увеличения быстродействия за счет перехода от аналоговой к дискретной цифровой технике. Все это привело в последующем к научно-технической революции 50 - 90 годов двадцатого века.

Используются традиционные источники энергии. В рассматриваемом периоде была заложена и получила свое развитие атомная энергетика, появилась и совершенствовалась реактивная авиация и практическая космонавтика (полеты пилотируемых и автоматических беспилотных космических аппаратов вокруг земли и в просторах космоса).

Механика стала движущей силой в создании и развитии современной техники. Она превратилась в экспериментальную науку с заводским (промышленным) экспериментом.

1983 г. - персональный компьютер IBM PC/XT фирмы IBM. В США создана территориальная компьютерная информационная Internet.

1986 г. -- в США создана территориальная высокоскоростная ком пьютерная информационная сеть NSFNET, послужившая базой для глобальной международной компьютерной сети Интернет

Наряду с развитием новой' техники совершенствовалась и развивалась традиционная техника, создавались новые технологи и применялись новые материалы. Происходят существенные изменения во всех структурных составляющих машины. В конструкциях исполнительных механизмов машин изменяется элементная база (детали) и материалы в направлении улучшения их технических возможностей в любых условиях эксплуатации. Появляются новые вспомогательные устройства, улучшающие эксплуатационные и комфортные показатели машин. Все больше передается управление машинами и агрегатами от человека-оператора автоматизированным системам управления.

Страницы: 1, 2