ההיסטוריה של מנוע הבוכנה

אם לא עבור מנוע בוכנה, רוב המבוגרים בחברה המודרנית יתקשו להגיע למקום בו הם צריכים להיות על בסיס יומיומי. מי שנוהג או נוסע ברכב מנועי קונבנציונאלי הוא המרוויח ממנוע כזה (למכוניות חשמליות אין בוכנות, אלא מופעלות אך ורק על ידי מנועים.)

ידוע גם בשם מנוע גומלין, סימן ההיכר הראשי של מנועים אלה ש הם מתרגמים לחץ לתנועה סיבובית. ניתן להמיר תנועה סיבובית זו - במילים אחרות, תנועה סביב ציר פיזי או מושגי - לתרגום ו צורות תנועה אחרות בקלות, כמו בצמיגי המכונית שלך שמגלגלים אותך ושאר הרכב תלוי מעליהם במורד הכביש כְּבִישׁ.

קיימים סוגים שונים של מנועי בוכנה, שהמוכר שבהם תואר זה עתה - ה- מנוע בעירה פנימי, הכולל מנועי רכב המופעלים על ידי דלק ותתי סוגים אחרים. בין זני מנועי הבוכנה האחרים הם מנוע בעירה חיצונית וה מנוע סטירלינג.

תלמד, בין היתר, כי לתחנות כוח גרעיניות יש יותר במשותף עם קטרי המערב הישן ממה שאתה חושב. כללי זוכה להערכה לאופן שבו הצורך וכושר ההמצאה האנושי שוב התאגדו לייצר משהו יוצא דופן ומהפך.

מכל סיבה שהיא, נראה כי בוכנות זוכות לתשומת לב רבה יותר מאנשים יומיומיים ואז הדבר ההופך אותם לתפקודיים, שהוא החדר הגלילי המאכלס אותם. בלי קשר לשמצה, הבוכנה והצילינדר הם לבו של המכשיר היחיד שניתן לטעון ששינה את העולם יותר מכל מכונה אחת, וזה מנוע הבעירה הפנימית.

בוכנה היא בעצמה גליל עם ראש סגור או מוצק שנע קדימה ואחורה בתוך מארז גלילי גדול יותר, שהוא הגליל שעל שם מבוסס. הבוכנה עשויה לנוע נגד לחץ נוזל או להיות מועבר בלחץ נוזלים. במנוע קיטור הבוכנה סגורה משני קצותיה; מוט עובר במרכז, אך המפרק אטום היטב. במנוע בנזין הוא פתוח בקצה אחד כדי לאפשר תנודה (קדימה ואחורה) של חלקים נעים אחרים בתוך המנוע.

תנועות מנוע בוכנה מתואמות ומתוזמרות היטב. מנוע יכול להיות מורכב מבוכנה אחת, אם כי הדבר אינו נדיר. תצורות שונות כולל שילובי בוכנה וצילינדר מרובים, כולל שורות, צורות "vee" ושילובי "זיג-זג" של אלה.

מספר הבוכנות הבודדות בצד, כל המנועים האלה מתנהגים באותה צורה כללית, לא משנה כמה כוח הם יכולים לייצר או איזה דלק משרת את מקור הלחץ בתוך צִילִינדֶר.

הקלאסי מחזור ארבע פעימות של מנוע הדדי כולל ארבעה שלבים, או תהליכים:

הַכנָסָה: בשלב הראשון של מחזור הארבע פעימות, דלק מסוג כלשהו נאלץ אל הצילינדר דרך יציאת כניסה בחלקו העליון, הדוחפת את הבוכנה לתחתית הגליל.

דְחִיסָה: לאחר מכן דוחפים את הבוכנה חזרה למעלה, הדוחסת את הדלק ומדליקה אותו באמצעות מצת ברוב המנועים. במנועי דיזל, מספיק לדחוס את הדלק כדי להצית אותו (באופן רופף, בפיזיקה הלחץ והטמפרטורה עולים יחד).

הַצָתָה: הצתה של הדלק דוחפת את הבוכנה פעם נוספת כלפי מטה, וכך נוצרת שימושית עֲבוֹדָה (כמות בפיזיקה הדומה לאנרגיה שמישה) למנוע. "שבץ" זה מכונה לחילופין שְׂרֵפָה אוֹ כּוֹחַ שלב.

פְּלִיטָה: כימיקלי הפסולת משריפת הדלק נפלטים דרך יציאת פליטה והמעגל חוזר על עצמו. למרות האופי היסודי לכאורה של ארבע המשיכות, המחזור חוזר ביעילות אלפי פעמים בדקה ברכבים סטנדרטיים - בערך 50 עד 100 פעמים לשניה.

• יתכן שאתה מעריך בפעם הראשונה בשלב זה מדוע המנוע שלך דורש חומר סיכה, או שמן מנוע; אפילו במנוע קצה מכוון מושלם, זה הרבה חיכוך בלתי נמנע שיש לטפל בו ולהפיץ אותו איכשהו.

האמור לעיל מתאר את העולם בו אתה חי, שבו מכוניות הן למעשה אוניברסליות. לא תמיד זה היה כמובן, אפילו לא בהיסטוריה האנושית המאוחרת יחסית.

המהנדס הצבאי הצרפתי ניקולה-ג'וזף קוגנוט עמד מאחורי אחד הניסיונות הראשונים לגרום לנוזל כלשהו להניע בוכנה בתוך גליל לצורך הנעת רכב. (א נוֹזֵל הוא גז או נוזל, כגון קיטור או מים, כאשר הראשון הוא הצורה הגזית של זה.) בשנת 1769 בנה קוגנוט קיטור תלת-גלגלי מגושם. עגלה "שנועדה לשאת תותחים ויכולה להסתדר כ -3 מייל לשעה (5 ק"מ לשעה), אך הייתה לה נטייה לצאת משליטה לְהִתְרַסֵק.

באמצע המאה ה -19 היה כוח הקיטור בשימוש כה נרחב עד שהרווחים הטכנולוגיים הנלווים איפשרו שיפורים עצומים. רכבת קיטור הקיטור היא דוגמה מצוינת למנוע בעירה חיצונית (מיושן כיום): חיצוני כי פחם שנדלק ונשרף בחוץ המנוע (בתנור) שימש להרתיחת כמויות גדולות של מים, ויצר קיטור שנשאב אחר כך לגלילים שבתוך המנוע.

בשנת 1826, האמריקאי סמואל מורלי הבטיח את הפטנט הראשון לסוג של מנוע שהציב את הדלקת הדלק והרחבת הצילינדר בשל דחיפת הלחץ שהתקבלה באותו מקום פיזי. אולם רק בשנת 1858 ייצר מורלי עגלה תלת-גלגלית המותקנת במנוע בעירה פנימית שפועלת על "גז פחם" ועשתה נסיעה של 50 מייל.

התקדמות מרכזית בבניית מנועי בעירה פנימית הייתה היכולת לדחוס את הגז לפני הצתתו, מה שהקל על מעבר הדלק; הלחץ והטמפרטורה של גז נוטים לעלות במקביל, ואילו הפחתת נפח הגז (כלומר דחיסתו) מגבירה את לחץו.

ברגע שמנוע הבעירה הפנימית החל להתקרב לגודל קומפקטי מרחוק, התחילו מהנדסים וחולמים מיד לחלום כיצד להשתמש בהם להפעלת המכונות המעופפות הראשונות.

בשנות השמונים של המאה העשרים התנסו ממציאים נועזים במכונות קפיצה, אם לא מעופפות, שהשתמשו בבוכנה המופעלת באמצעות קיטור או גז. מנועים, חלקם הגיעו עד 150 מטר, אך רבים אחרים נהרסים במאבק לקידום אופקי תצפית אנושיים ונסיעה גבולות.

ה אחים רייט, אורוויל ווילבור, מפורסמים בימינו, אך הם למעשה היו נכנסים מאוחרים במקצת לסוף המאה ה -19 גרסת "מירוץ החלל" שתתפתח כחצי מאה לאחר מכן בין ארצות הברית לסובייטים הִתאַחֲדוּת. בשנת 1899 הם עשו את בדיקותיהם הראויים והתנסו רבות במכונות גלישה לפני שניסו לצייד אותם במנועים, ובכך למדו עוד על האווירודינמיקה הבסיסית.

מאז טיסת הניצחון הראשונה של האחים רייט בשנת 1903 בקיטי הוק, צפון קרוליינה, עבר מנוע הבעירה דרך ארוכה. בזמן מנועי סילון משמשים כיום בכלי טיס גדולים ומסחריים גדולים, רוב המטוסים הקטנים והפרטיים עדיין בנויים באמצעות מדחפים ומנועי בעירה פנימית.

• לעתים קרובות אתה עשוי לראות מנועי גומלין למטוסים הנקראים מנועי חום, אך כולם בעירה פנימית מנועים הם מנועי חום, כאשר מנועי הבעירה החיצונית הם הקטגוריה העיקרית האחרת של חום מנועים.