Pyréolophore [а] ( на французском языке: [pi.ʁe.ɔ.lɔ.fɔʁ] ) был одним из первых в мире двигателей внутреннего сгорания . Он был изобретен в начале 19 века в Шалон-сюр-Сон , Франция, братьями Ньепс: Нисефором (который впоследствии изобрел фотографию ) и Клодом . В 1807 году братья запустили прототип двигателя внутреннего сгорания, а 20 июля 1807 года Наполеон Бонапарт выдал патент после того, как он успешно запустил лодку вверх по течению реки Сона .
Ou Nouvelle Machine dont le principe moteur est l'air dilaté par le feu.
(Новая Машина, движущей силой которой является воздух, расширяемый огнем.)
Патентная заявка, написанная братьями Ньепс в 1807 году и предоставленная Наполеоном Бонапартом 20 июля 1807 года [1]
Пиреолофор работал на так называемых «контролируемых взрывах пыли » различных экспериментальных видов топлива. В качестве топлива использовались смеси порошка Lycopodium (споры Lycopodium или клубного мха ), мелко измельченной угольной пыли и смолы.
Действуя независимо, в 1807 году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель де Риваз , двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде. Эти практические инженерные проекты могли следовать теоретической конструкции двигателя внутреннего сгорания 1680 года, разработанной голландским ученым Кристианом Гюйгенсом . Отдельные, практически одновременные реализации этой конструкции в различных видах транспорта означают, что двигатель де Риваза можно правильно описать как первое использование двигателя внутреннего сгорания в автомобиле (1808 г.), в то время как Пиреолофор был первым применением внутреннего двигателя. двигатель внутреннего сгорания в лодке (1807 г.).
Предварительные исследования
Братья Ньепсе жили в Ницце, когда они начали свой проект по созданию двигателя, основанного на недавно определенном принципе расширения горячего воздуха во время взрыва. Задача заключалась в том, чтобы найти способ обуздать энергию, выделяющуюся при серии взрывов. [1]
В 1806 году братья Ньепс представили доклад о своих исследованиях Французской национальной комиссии Академии наук ( французский : Institute National de Science ). Вердикт комиссии был следующим:
Топливо, обычно используемое MM. Niépce состоит из спор ликоподия, горение которых является наиболее интенсивным и легким; Однако, поскольку этот материал был дорогостоящим, они заменили его измельченным углем и при необходимости смешали с небольшой порцией смолы, что очень хорошо работает, как было доказано многими экспериментами. В мм. В машине Ньепса никакая часть тепла не рассеивается заранее; движущая сила - это мгновенный результат, и весь топливный эффект используется для создания расширения, которое вызывает движущую силу.
Доказательство концепции
В 1807 году братья сконструировали и запустили прототип двигателя внутреннего сгорания и получили патент на десять лет от Бюро искусств и ремесел ( французское : Bureau des Arts et Métiers ) в Париже. [3] Патент был подписан императором Наполеоном Бонапартом и датирован 20 июля 1807 г. [1] в том же году, когда швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз сконструировал и запустил двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде. Неясно, насколько эти практические инженерные проекты обязаны теоретическим разработкам 1680 года голландского ученого Христиана Гюйгенса . [1] [3]
Pyréolophore работал на контролируемых взрывах пыли различных экспериментальных видов топлива, включая различные смеси мелко измельченной угольной пыли, порошка Lycopodium и смолы. Между тем Де Риваз использовал смесь водорода и кислорода. [4]
Чтобы доказать патентной комиссии полезность Пиреолофора, братья установили его на лодке, которая приводилась в движение вверх по течению реки Сона . Общий вес составлял 9 центнеров, около 900 кг (2000 фунтов) [5], расход топлива составлял «сто двадцать пять гран в минуту» (около 125 гран или 8 граммов в минуту), а производительность составляла 12 –13 взрывов в минуту. Лодка продвигалась вперед, когда Пиреолофор всасывал речную воду спереди, а затем откачивал ее назад. [1] Таким образом, члены Комиссии пришли к выводу, что «машина, предложенная г-ном Ньепс под названием Pyreolophore, гениальна, может стать очень интересной по своим физическим и экономическим результатам и заслуживает одобрения Комиссии». [1]
Операция
Работа Пиреолофора была впервые описана на собрании в Академии наук 15 декабря 1806 года. Лазар Карно отметил, что «внутри их запечатанной медной машины вспыхнула яркая вспышка« спор ликоподия »... Братья Ньепс, с помощью собственного устройства и без использования воды, сумели создать волнение (взрыв) в замкнутом пространстве, которое настолько сильное, что его эффекты можно сравнить с паровым двигателем или пожарным насосом ". [1]
Пиреолофор действовал как серия дискретных ожогов с частотой около 12 в минуту, чтобы привести лодку в действие. Мощность подавалась импульсами, каждый импульс выталкивал воду из выхлопной трубы двигателя, установленной под лодкой и направленной в сторону ее кормы. Лодка подталкивалась вперед при каждом импульсе реактивной силой выбрасываемой массы воды. [6]
Двигатель Pyréolophore состоит из двух основных взаимосвязанных камер: камеры розжига и камеры сгорания . Также имеется сильфон для нагнетания воздуха, топливораздаточная колонка, устройство зажигания и погружная выхлопная труба. При каждом взрыве есть средство накопления энергии, чтобы механизм работал, когда он готовится к следующему циклу. [6]
Сильфон с механическим приводом нагнетает струю воздуха в первую камеру, где происходит возгорание. Механический таймер позволяет упасть в форсунку отмеренное количество порошкового топлива, которое выдувается и смешивается с ним. Под управлением механического механизма синхронизации тлеющий предохранитель вводится в этот топливный воздушный жиклер в тот самый момент, когда он проходит через место расположения предохранителя. Затем предохранитель убирается за металлическую пластину. Теперь горящий шар из пороха и воздуха проходит через широкое сопло в основную камеру сгорания, где происходит быстрое, почти взрывное горение. Теперь вся система почти герметична, поэтому давление увеличивается. Давление действует на столб воды в выхлопной трубе и выталкивает его из системы. Когда поток выхлопных газов движется в выхлопную трубу, он перемещает свободный поршень в камере сгорания, который извлекает и сохраняет энергию, достаточную для работы синхронизирующих механизмов машины. Энергия этого поршня накапливается за счет подъемных грузов, прикрепленных к балансовому колесу. Возврат этого колеса в нижнее положение под действием грузов регулирует время следующего цикла за счет приведения в действие сильфона, топливораздаточной колонки, предохранителя и клапанов в правильных точках цикла. Хвостовая труба, находящаяся под лодкой, наполняется водой, готовой к следующему сливу. Падение синхронизирующего поршня также выбрасывает выхлопные газы через трубу над камерой зажигания, которая закрывается клапаном во время части цикла горения. [6]
Дальнейшее развитие
24 декабря 1807 года братья сообщили Лазару Карно, что они разработали новое легковоспламеняющееся топливо (порошок), смешав одну часть смолы с девятью частями измельченной угольной пыли. [1]
В 1817 году братья сделали еще одно открытие, применив элементарную систему впрыска топлива . [7]
К 1817 году не было достаточного прогресса для привлечения субсидий и инвестиций, поэтому срок действия десятилетнего патента истек. Обеспокоенный потерей контроля над двигателем, Клод отправился сначала в Париж, а затем в Англию, пытаясь продвинуть проект. Он получил патентное согласие короля Георга III 23 декабря 1817 года. [8] Это не было ключом к успеху. В течение следующих десяти лет Клод оставался в Лондоне, поселился в Кью и впал в бред , в результате чего растратил большую часть семейного состояния в поисках неподходящих деловых возможностей для Пиреолофора. [9] [10] Нисефор, тем временем, также занимался изобретением фотографии . [11]
Недостаток дизайна
В 1824 году, когда проект братьев потерял импульс, французский физик Николя Леонар Сади Карно научно обосновал термодинамическую теорию идеализированных тепловых двигателей. Это высветило недостаток в конструкции пиролофора, из-за которого ему требовался механизм сжатия, чтобы увеличить разницу между верхней и нижней рабочими температурами и потенциально разблокировать достаточную мощность и эффективность. [ необходима цитата ]
Реконструкция
Чтобы отпраздновать двухсотлетие, Парижский институт фотографии (Spéos) и Дом-музей Ньепса в 2010 году создали трехмерную анимацию рабочей машины. Мануэль Бонне и Жан-Луи Брюли из Maison Nicéphore Nièpce и Хадриен Дюамель из École Nationale Supérieure d ' Видео создано Arts et Métiers (ENSAM). [6]
Смотрите также
- Хронология развития транспортных технологий
- История двигателя внутреннего сгорания
- Хронология развития технологий тепловых двигателей
Рекомендации
- ^ Из Древнегреческий πῦρ (пир) 'огонь', Αἴολος ( Aiolos ) 'ветер', и - φόρος (-phoros) 'носителем')
- ^ a b c d e f g h i "Другие изобретения: Пирелофор" . Дом-музей Ньепсе . Проверено 31 марта 2017 года .
- ^ Бертолле и Карно (1807 г.). «Раппорт о новой машине, изобретенной по MM. Niepce et nommée par eux pyréolophore» [Отчет о новой машине, изобретенной господами Ньепсом и названной ими «пиролофор»]. Mémoires de la Class des Sciences Mathématiques et Physiques de l'Institut National de France (на французском языке): 146–153, см. Стр. 151.
- ^ а б Кулибали, Т. (2007). Il ya une siècle, l'Automobile[ Век автомобиля ] (на французском языке). Западная Франция. п. 10.
- ^ Экерманн, Эрик (2001). Всемирная история автомобиля . Варрендейл, Пенсильвания: Общество автомобильных инженеров. п. 18. ISBN 0-7680-0800-X. Проверено 17 августа 2010 года .
- ^ https://photo-museum.org/fr/le-pyreolophore-un-nouveau-principe-de-moteur/
- ^ а б в г Бонне, Мануэль; Брюлей, Жан-Луи; Дюамель, Адриен (19 июля 2010 г.). Пиреолофор . youtube.com . Maison Nicéphore Nièpce / École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) . Проверено 17 августа 2010 года .
- ^ The Pyreolophore на photo-museum.org По состоянию на 5 июля 2017 г.
- ^ «Лицензия, выданная Георгом III Английским 23 декабря 1817 года» (на французском языке). Дом-музей Ньепса . Проверено 19 августа 2010 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ "Nicephore Niepce NB Subtitled (из Википедии, бесплатной энциклопедии)" . all-art.org . Проверено 19 августа 2010 года . Доступ 5 июля 2017 г.
- ^ «Биография Джозефа Нисефора Ньепса (1765–1833)» . madehow.com . Проверено 19 августа 2010 года .
- ^ «Первая фотография - Гелиография» . Архивировано из оригинала 6 октября 2009 года . Проверено 29 сентября 2009 года .
из статьи Хельмута Гернсхайма «150 лет фотографии» в журнале History of Photography, Vol. I, № 1, январь 1977 г .: ... В 1822 году Ньепс покрыл стеклянную пластину ... Проходящий солнечный свет ... Этот первый постоянный образец ... был уничтожен ... несколько лет спустя.
Доступ 5 июля 2017 г.
Внешние ссылки
- Сайт о Ньепсе (на французском)
- Сайт о Ньепсе (на английском языке)
- 3D-видео внутренней работы Пиреолофора - Адриен Дюамель из Высшей национальной школы искусств и ремесел (ENSAM). Проект курируют Мануэль Бонне и Жан-Луи Брюли из Maison Nicéphore Niépce. YouTube, по состоянию на март 2012 г.
Галерея и архив в доме-музее Ньепсе
- Приложение 0: Указатель всех 28 экспонатов в онлайн-архиве.
- Экспонат 1: 200 лет со дня изобретения Пиреолофора. 1-й двигатель внутреннего сгорания. Представлено «Академией наук».
- Приложение 7: Письмо Луи Шарля Брюне Клоду Ньепсу, 29 июля 1806 г.
- Приложение 8: Письмо Луи Шарля Брюне Клоду Ньепсу от 3 августа 1806 г.
- Приложение 9: Изображение Пиреолофора в натуральную величину и в разрезе.
- Приложение 10: Технический чертеж пираолофора и корпуса, в котором он был установлен.
- Приложение 11: Письмо les frères Niépce Номперу де Шампани, министру внутренних дел, 9 ноября 1806 г.
- Приложение 21: Патентное свидетельство (Бревет) 1791 г.
- Приложение 22: Подписанное согласие Наполеона на патент. 20 июля 1807 г.
- Приложение 23: Письмо Эли д'Уассель министру внутренних дел от 24 ноября 1808 г.
- Приложение 25: Письмо Нисефор Клоду от 26 марта 1817 года.
- http://www.niepce-letters-and-documents.com
- http://www.niepce-correspondance-et-papiers.com