Un progres global
Motorul
cu abur cu piston, impropriu denumit maşină cu abur, utilizează energia
furnizată de aburul de înaltă presiune. Energia pe care o eliberează
aburul prin detentă poate fi folosită (prin transformare într-o mişcare
de rotaţie) la acţionarea maşinilor.
Aburul de înaltă presiune este admis într-un cilindru în care se
găseşte un piston. Aburul expandează în cilindru şi împinge pistonul,
efectuînd astfel un lucru mecanic. Cînd pistonul ajunge la capătul
cilindrului, respectiv la punctul mort sau de întoarcere, aburul destins
se evacuează, iar aburul proaspăt este admis în partea opusă. Aburul
proaspăt admis acum în compartimentul cilindrului opus celui în care s-a
produs expandarea, acţionează asupra pistonului, deplasîndu-l înapoi
spre punctul de pornire, devenit acum noul punct de întoarcere.
Motorul Diesel
Cum funcţionează motorul diesel
Comprimarea unui gaz conduce la creşterea temperaturii sale, aceasta
fiind metoda prin care se aprinde combustibilul în motoarele diesel.
Aerul este aspirat în cilindri și este comprimat de către piston până la
un raport de 25:1, mai ridicat decât cel al motoarelor cu apindere prin
scânteie. Spre sfârșitul cursei de compresie, motorina este pulverizată
în camera de ardere prin intermediul unui injector. Motorina se aprinde
la contactul cu aerul care a fost încălzit până la o temperatura de
circa 700-900°C (1300-1650°F). Arderea combustibilului duce la cresterea
temperaturii şi presiunii, punând în mișcare pistonul. Biela transmite
forța pistonului către arborele cotit, transformând mișcarea liniară în
mișcare de rotație. Aspirarea aerului în cilindri se face prin
intermediul supapelor, dispuse la capătul cilindrului. Pentru mărirea
puterii, majoritatea motoarelor diesel moderne sunt supraalimentate cu
scopul de a mări cantitatea de aer introdusă în cilindri. Folosirea unui
răcitor intermediar pentru aerul introdus în cilindri crește densitatea
aerului și conduce la un randament mai bun.
Atunci când afară este frig, motoarele diesel pornesc mai greu
deoarece masa masivă a metalului blocului motor (format din cilindri şi
chiulasă) absoarbe căldura produsă prin compresie, împiedicând
aprinderea. Unele motoare folosesc dispozitive electrice de încălzire,
denumite bujii cu incandescență, ajutând la aprinderea motorinei la
pornirea motorului diesel. Alte motoare folosesc rezistenţe electrice
dispuse în galeria de admisie, pentru a încălzi aerul. Sunt folosite și
rezistențe electrice montate în blocul motor, tot pentru a ușura
pornirea și a micșora uzura. Motorina are un grad mare de viscozitate,
mai ales la temperature scăzute, ducând la formarea de cristale în
combustibil, în special în filtre, împiedicând astfel alimentarea
corectă a motorului. Montarea de mici dispozitive electrice care să
încălzească motorina, mai ales în zona rezervorului şi a filtrelor a
rezolvat această problemă. De asemenea, sistemul de injecţie al multor
motoare trimite înapoi în rezervor motorina deja încălzită, care nu a
fost injectată, prevenind astfel cristalizarea combustibilului din
rezervor. În prezent, folosirea aditivilor moderni a rezolvat şi această
problemă.
O componentă vitală a motoarelor diesel este regulatorul de turaţie -
mecanic sau electronic, care reglează turaţia motorului prin dozarea
corectă a motorinei injectate. Spre deosebire de motoarele cu aprindere
prin scânteie (Otto), cantitatea de aer aspirată nu este controlată,
fapt ce duce la supraturarea motorului. Regulatoarele mecanice se
folosesc de diferite mecanisme în funcţie de sarcină şi viteză.
Regulatoarele motoarelor moderne, controlate electronic comandă injecţia
şi limiteză turaţia motorului prin intermediul unei unităţi centrale de
control care primeşte permenent semnale de la senzori, dozând corect
cantitatea de motorină injectată.
Controlul precis al timpilor de injecţie este secretul reducerii
consumului şi al emisiilor poluante. Timpii de injecţie sunt măsuraţi în
unghiuri de rotaţie ai arborelui cotit înainte de punctul mort
superior. De exemplu, dacă unitatea centrală de control iniţiază
injecţia cu 10 grade înainte de punctul mort superior, vorbim despre un
timp de injecţie de 10 grade. Timpul optim de injecţie este dat de
construţia, viteza şi sarcina motorului respectiv.
Avansând momentul injecţiei (injecţia are loc înainte ca pistonul să
ajungă la punctul mort superior) arderea este efiecientă, la presiune şi
temperatură mare, dar cresc şi emisiile de oxizi de azot. La cealalată
extremă, o injecţie întârziată conduce la arderi incomplete şi emisii
vizibile de particule de fum.
Motorul electric
| Reprezentare de principiu al motorului.
Cînd înfăşurarea rotorului este alimentată, în jurul lui se generează
un cîmp magnetic (poziţie relativă a polilor magnetici, de la stânga
spre dreapta: N-NS-S). Polul nord al rotorului e respins de polul nord
al statorului spre dreapta şi e atras de polul sud al statorului (din
dreapta), producând un cuplu mecanic motor care întreţine mişcarea de
rotaţie. |
Rotorul continuă rotaţia. |
Când rotorul este (ajunge) în poziţie orizontală (poziţie relativă a
polilor N-SN-S), colectorul electric de comutare al sensului curentului
continuu inversează sensul curentului prin înfăşurarea rotorului,
inversând polii cîmpului magnetic produs de rotor, se ajunge astfel la
poziţia relativă a polilor magnetici "N-NS-S" şi procesul continuă
conform figurii (şi explicaţiei de sub figură) din stânga paginii. |
Procesul se reia. |
Motorul cu reactie
Motorul atomice
Motorul fluenic este un sistem de propulsie pentru
nave aerospatiale. Desi titlul inventiei contine notiunea de "motor",
aceasta nu are nimic comun cu mecanica motoarelor cu ardere interna sau externa.
Ea apartine exclusiv fizicii electronice.
Locul motorului
fluenic in realitatea tehnica.
Fiecare mediu (stare de agregare a materiei), isi
are un sistem propriu de propulsie, determinat de proprietatile sale fizice
si formeaza transporturile terestre, maritime, aeriene si spatiale. Un sistem
de propulsie are doua parti esentiale:
a)
Forta, sau actiunea, cu rol de mobil.
b)
Drumul, mediul, cu rol de referential, de sprijin si partener de interctiune
al fortei.
Intre aceste doua parti, exista obligatoriu un intermediar,
care face compatibila interactiunea fortei cu drumul – o interfata.
Din acest punct de vedere, diferentierea sistemelor
de propulsie, o face chiar interfata, astfel:
o
Mediul solid, actiune mecanica, interfata
roata
o
Mediul lichid, actiune mecanica, interfata
– jetul de apa
o
Mediul gazos, actiune mecanica, interfata
– jetul de gaze
o
Mediul cosmic, actiune mecanica, interfata
– jetul de gaze
Dar, interfata mediului atmosferuic, nu poate fi
compatibila cu mediul casmic!
Mediul cosmic nu are un sistem propriu de propulsie!
Aici
este locul
motorului fluenic.
Turbina cu gaz
O
turbină cu gaze este o
turbină termică, care utilizează căderea de
entalpie a unui
gaz sau a unui amestec de gaze pentru a produce prin intermediul unor palete care se rotesc în jurul unui ax o cantitate de
energie mecanică disponibilă la cupla turbinei.
[1][2] Turbina cu gaze mai este cunoscută şi sub denumirea de
instalaţie de turbină cu gaze (ITG).
Din punct de vedere
termodinamic o turbină cu gaze funcţionează destul de asemănător cu
motorul unui
automobil. Aerul din
atmosferă este admis într-un compresor cu palete, unde este comprimat, urmează introducerea unui
combustibil, aprinderea şi arderea lui într-o cameră de ardere. Gazele de ardere se destind într-o
turbină, care extrage din ele
lucrul mecanic, iar apoi sunt evacuate în atmosferă. Procesul este continuu, iar piesele execută doar mişcări de rotaţie, ceea ce pentru o
putere dată conduce la o
masă totală a instalaţiei mai mică. Ca urmare, turbinele cu gaze s-au dezvoltat în special ca motoare de
aviaţie, însă îşi găsesc aplicaţii în multe alte domenii, unul dintre cele mai moderne fiind
termocentralele cu cicluri combinate abur-gaz.
Motoare de rachete
F-1 este un motor de rachetă dezvoltat de
Rocketdyne şi utilizat la racheta
Saturn V.
Cinci motoare F-1 au fost folosite în prima etapă S-IC la fiecare
rachetă Saturn V, rachetă care a servit ca vehiculul de lansare
principal în cadrul programului Apollo. F-1 este în continuare cel mai
puternic motor unicameral de rachetă cu combustibil lichid
[1].
RD-170 are tracţiune mai uşoară, folosind un grup de patru camere de ardere mai mici şi duze
[2].