Машина-двигатель От водяного колеса до атомного двигателя, стр. 28
Количество тепловозов, курсирующих по дорогам нашей страны, увеличивалось с каждым годом. Однако потребности также быстро возрастали. За годы шестой пятилетки количество выпускаемых тепловозов должно возрасти в 12 раз.
Что же касается паровозов, то время этих локомотивов прошло, и строить их заводы больше не будут.
Мощные дизели нужны морскому и речному флоту. Правда, кроме дизелей морские суда двигаются от паровых или газовых турбин, но всё больше и больше теплоходов, снабженных мощными дизелями, начинают бороздить воды морей и океанов. На речных же судах дизель становится основным первичным двигателем.
Мы можем с удовлетворением отметить, что первой страной, построившей теплоход, была наша страна. В 1903 году завод Нобеля в Петербурге построил дизельное нефтеналивное судно «Вандал». В следующем году на том же заводе был построен еще один такой же теплоход. К 1912 году во всем мире насчитывалось 15 теплоходов с мощностью двигателей от 600 до 1000 лошадиных сил, из них 14 таких теплоходов принадлежало России.
Какие преимущества имеет теплоход по сравнению с пароходом? Современный пароход, как нам известно, имеет в качестве двигателя паровую турбину. Пар при этом вырабатывается в паровом котле, в топке которого сжигается либо уголь, либо нефть. Коэффициент полезного действия судовых паровых турбин оказывается ниже коэффициента полезного действия дизелей. Значит, и на теплоходах, так же как и на тепловозах, надо меньше хранить топлива. А если теплоход снабдить такими же топливными запасами, то он увеличит свой район плавания. Так, при движении на самых больших скоростях теплоход может без наполнения топливом пройти путь раз в пять длиннее, чем паротурбоход.
У дизелей есть и другие преимущества — они не дымят, легко и быстро запускаются, легко управляются. Всё это очень важно для судна.
Наконец, как сказано в директивах XX съезда Коммунистической партии, нужен выпуск и мощных стационарных дизелей.
Стационарные двигатели — это те, которые работают не на транспортных установках, а на электростанциях, на насосных станциях, на компрессорных станциях.
Среди тепловых электростанций сейчас не так много дизельных. Основной двигатель здесь, как мы знаем, — паровая турбина. Но в ряде случаев, например в нефтедобывающих районах, в степных районах, если не требуется очень больших мощностей, есть смысл сооружать дизельные электростанции.
Вернемся к «старичкам»
Дизели — наиболее «молодые» двигатели внутреннего сгорания. Но и «старички» — газовые двигатели и двигатели карбюраторные — еще не отошли в область преданий. До сих пор они несут свою службу. Правда, их тоже коснулось время. Они уже не похожи на своих праотцев, они стали совершенней и заняли свое особое место среди других двигателей.
Газовые двигатели — самые старые, им от роду скоро будет сто лет (если вести счет годам от двигателя Ленуара), но они еще нужны народному хозяйству. В них по-прежнему сжигается и природный газ и светильный газ. Современные двигатели работают и на так называемом газогенераторном газе.
Что такое газогенератор? Это устройство, вырабатывающее газ. Вы помните, как в колбе Лебона появился горючий газ? Деревянные опилки сжигали при малом доступе воздуха. На этом, собственно, принципе работают и современные газогенераторы. Стоит особая печь, в нее заваливают дрова, торф или уголь, там топливо тлеет, а горючие газы засасываются двигателем прямо из этой печи — газогенератора. По пути в двигатель газы проходят фильтры, холодильники, — в цилиндры они попадают чистые и несколько охлажденные.
Чем удобен газогенераторный двигатель? Да тем, что он работает на любом местном топливе. Вот, например, на лесоразработках, — здесь много древесных отходов, а нефть или бензин подвозить сюда далеко и сложно, дороги плохие. Выручает двигатель с газогенератором. И на автомашине и на передвижной электростанции и на тракторе-лесовозе — везде можно применить такой двигатель.
Однако надо заметить, что газогенератор — капризное устройство и газ подается в двигатель не всегда хорошего качества. Большое значение имеет вид топлива, которое сжигается. Это топливо, например, должно быть не очень влажным, мало содержать смол, иначе двигатель будет работать плохо, с недостаточной мощностью, а топлива уйдет много. От смол же быстро загрязнятся клапаны, появится слой нагара на поршне и двигатель придется часто промывать бензином, чистить.
Поэтому газогенераторный двигатель оказывается и не всегда выгодным. Если таких двигателей много — например, на лесоразработках, — то можно организовать большое вспомогательное хозяйство по подготовке топлива, просушке его. Тогда это обойдется в общем недорого и газогенераторные двигатели можно использовать. Но там, где требуется всего один-два двигателя, там часто предпочитают применять дизели, даже если вокруг много леса или торфа.
Но особое значение сейчас приобретают другие газовые двигатели, работающие на природном или промышленном газе. Природный, подземный, газ в изобилии выделяется на нефтеразработках.
Есть районы, где под землей скопились такие запасы газа, что его подают по длинным трубопроводам (газопроводам) в города. Вот на этом газе могут работать двигатели, обслуживающие такие районы.
Много горючего газа выделяется и в промышленности; наряду с газовыми турбинами, о которых будет сказано ниже, этот газ могут использовать и газовые поршневые двигатели.
Газогенераторная установка с газовым двигателем.
«Старичок» помоложе — бензиновый карбюраторный двигатель — тоже еще не сошел со сцены. На легковых автомобилях, мотоциклах, речных катерах и моторных лодках этот двигатель пока преобладает.
Внутри цилиндра бензинового двигателя, работающего с воспламенением от искры, степень сжатия ниже, чем в цилиндре дизеля, где воздух сжимается до более высоких давлений. Там, как мы знаем, сжимаемый воздух нагревается до значительных температур, при которых уже не надо электрической искры, — происходит самовоспламенение топлива.
При меньшей степени сжатия в бензиновых двигателях образуются и меньшие давления в цилиндре от вспышки рабочей смеси. Это означает, что детали таких двигателей — коленчатый вал, шатун, поршень — можно делать не такими прочными и массивными, как у дизелей. Ну, а более легким деталям можно разрешить вращаться быстрее. Опасные, разрушающие центробежные силы у них возникают на более высоких оборотах, чем у тяжелых деталей дизеля.
Значит, бензиновые двигатели могут работать при более высоких оборотах. Но, чем чаще двигается поршень в цилиндре, чем чаще происходят вспышки, тем большую мощность развивает двигатель. Вот и выходит, что легкие бензиновые двигатели могут вместе с тем развивать сравнительно большие мощности.
Правда, такие двигатели менее экономичны, чем дизели, но зато для легковых автомобилей, мотоциклов, моторных лодок, катеров они очень удобны, — мало занимают места. От этого и сами автомобили, мотоциклы и лодки могут быть небольших размеров, но сильными и подвижными.
Наконец, еще один «старичок» — «нефтянка». Ей бы давно пора сойти со сцены, — уж больно неэкономичный этот двигатель — «пожиратель нефти». Однако так велика нужда нашего народного хозяйства в малых двигателях внутреннего сгорания и так прост этот двигатель, что до сих пор, правда в очень небольшом количестве, этот двигатель строится заводами.
Но можно с уверенностью сказать, — «нефтянка» доживает последние дни. Простой, надежный и экономичный дизель скоро повсюду заменит этот устаревший двигатель.
…Так мы познакомились с путями становления особого класса двигателей, где превращение тепловой энергии в механическую происходит путем сгорания топлива непосредственно внутри рабочих цилиндров. Мы теперь знаем, каковы те разновидности двигателей внутреннего сгорания, которые существуют и поныне. Мы, наконец, вкратце познакомились с тем, где какой тип этих двигателей находит свое применение.