Pireolofor - Pyréolophore

1806 schemat Pyréolophore z 1806 narysowany przez braci Niépce
Pyréolophore
Ou nouvelle Machine nie jest głównym moteurem, który dylatuje w powietrzu.
(Nowa Maszyna, której zasadą działania jest powietrze rozdmuchane przez ogień.)

Zgłoszenie patentowe napisane przez braci Niépce w 1807 r. i udzielone przez Napoleona Bonaparte 20 lipca 1807 r.

Pyréolophore ( francuski:  [pi.ʁe.ɔ.lɔ.fɔʁ] ) był jednym z pierwszych na świecie silników spalinowych . Została wynaleziona na początku XIX wieku w Chalon-sur-Saône we Francji przez braci Niépce: Nicéphore'a (którzy wynaleźli fotografię ) i Claude'a . W 1807 roku bracia uruchomili prototyp silnika spalinowego, a 20 lipca 1807 roku Napoleon Bonaparte udzielił patentu po tym, jak z powodzeniem napędzał on łódź w górę rzeki Saony .

Pyréolophore prowadził coś, co uważano za „kontrolowane wybuchy pyłu ” różnych paliw eksperymentalnych. Paliwa zawierały mieszanki proszku Lycopodium (zarodniki Lycopodium lub widłaka widłaka ), drobno pokruszonego pyłu węglowego i żywicy.

Działając niezależnie, w 1807 roku szwajcarski inżynier François Isaac de Rivaz zbudował silnik de Rivaz , napędzany wodorem silnik spalinowy. Te praktyczne projekty inżynieryjne mogły wynikać z teoretycznego projektu silnika spalinowego z 1680 roku opracowanego przez holenderskiego naukowca Christiaana Huygensa . Oddzielne, praktycznie współczesne wdrożenia tego projektu w różnych środkach transportu oznaczają, że silnik de Rivaza można poprawnie opisać jako pierwsze użycie silnika spalinowego w samochodzie (1808), podczas gdy Pyreolophore był pierwszym użyciem wewnętrznego silnika. silnik spalinowy w łodzi (1807).

Badania wstępne

Nicéphore Niépce

Bracia Niépce mieszkali w Nicei, kiedy rozpoczęli projekt stworzenia silnika opartego na nowo zdefiniowanej zasadzie rozprężania gorącego powietrza podczas eksplozji. Wyzwaniem było znalezienie sposobu na okiełznanie energii uwolnionej w serii eksplozji.

W 1806 roku bracia Niépce przedstawili dokument na temat swoich badań Francuskiej Komisji Narodowej Akademii Nauk ( francuski : Institute National de Science ). Werdykt Komisji brzmiał:

Paliwo zwykle używane przez MM. Niépce zbudowany jest z zarodników likopodium, których spalanie jest najintensywniejsze i najłatwiejsze; jednak materiał ten jest kosztowny, zastąpili go pyłem węglowym i w razie potrzeby zmieszali z niewielką porcją żywicy, co działa bardzo dobrze, jak wykazały liczne eksperymenty. W mm. Maszyna Niépcesa żadna porcja ciepła nie jest rozpraszana z góry; siła ruchu jest wynikiem natychmiastowym, a cały efekt paliwa jest wykorzystywany do wytworzenia dylatacji, która powoduje siłę ruchu.

—  Lazare Carnot i CL Berthollet, Raport Komisji Narodowej Akademii Nauk, 15 grudnia 1806 r.

Dowód koncepcji

W 1807 roku bracia skonstruowali i uruchomili prototyp silnika spalinowego wewnętrznego spalania i otrzymali patent na dziesięć lat z Biura Sztuki i Handlu ( francuski : Bureau des Arts et Métiers ) w Paryżu. Patent został podpisany przez cesarza Napoleona Bonaparte i datowany na 20 lipca 1807 roku, w tym samym roku, w którym szwajcarski inżynier François Isaac de Rivaz skonstruował i uruchomił napędzany wodorem silnik spalinowy. Nie jest jasne, ile te praktyczne projekty inżynierskie zawdzięczają teoretycznym projektom holenderskiego naukowca Christiaana Huygensa z 1680 roku .

Pyréolophore prowadził kontrolowane wybuchy pyłu różnych paliw eksperymentalnych, w tym różnych mieszanin drobno pokruszonego pyłu węglowego, proszku Lycopodium i żywicy. Tymczasem De Rivaz używał mieszanki wodoru i tlenu.

Rzeka Saona w Chalon, miejsce pierwszych prób Pyréolophore w 1807 r.

Aby udowodnić komisji patentowej przydatność Pyréolophore, bracia zainstalowali go na łodzi, którą napędzał w górę rzeki Saony . Całkowita waga wynosiła 9 kwintali, około 900 kg (2000 funtów), zużycie paliwa zgłoszono jako „sto dwadzieścia pięć ziaren na minutę” (około 125 ziaren lub 8 gramów na minutę), a wydajność wynosiła 12-13 wybuchów na minutę. Łódź była napędzana do przodu, gdy Pyréolophore zasysał wodę z rzeki z przodu, a następnie wypompowywał ją do tyłu. Tak więc komisarze doszli do wniosku, że „maszyna zaproponowana pod nazwą Pyreolophore przez pana Niépce jest genialna, że ​​może stać się bardzo interesująca ze względu na swoje fizyczne i ekonomiczne wyniki i zasługuje na aprobatę Komisji”.

Operacja

Działanie Pyréolophore zostało po raz pierwszy opisane na spotkaniu w Akademii Nauk 15 grudnia 1806 roku. Lazare Carnot zauważył, że „w ich zamkniętej miedzianej maszynie pojawił się jasny błysk 'zarodników likopodium'... Bracia Niépce, własnymi urządzeniami i bez użycia wody, zdołali wywołać zamieszanie (wybuch) w ograniczonej przestrzeni, które jest tak silne, że efekty wydają się być porównywalne z działaniem silnika parowego lub pompy pożarniczej”.

Pyreolophore działał jako seria dyskretnych oparzeń z częstotliwością około 12 na minutę, napędzając łódź. Moc była dostarczana w impulsach, każdy impuls wymuszał wodę z rury wydechowej silnika umieszczonej pod łodzią i skierowanej w stronę rufy. Łódź była popychana do przodu przy każdym impulsie przez siłę reakcji wyrzuconej masy wody.

Mechanizm A Pyréolophore składa się z dwóch połączonych ze sobą komór głównych: a firelighting komorę i spalania komory. Istnieje również mieszek do wstrzykiwania powietrza, dozownik paliwa, urządzenie zapłonowe i zanurzona rura wydechowa. Istnieje sposób na magazynowanie energii przy każdej eksplozji w celu uruchomienia mechanizmu przygotowującego się do następnego cyklu.

Miech sterowany mechanicznie wstrzykuje strumień powietrza do pierwszej komory, w której nastąpi zapłon. Mechaniczna synchronizacja pozwala na wrzucenie odmierzonej ilości paliwa w proszku do strumienia, tak że jest ono przedmuchiwane i mieszane z nim. Pod kontrolą mechanicznego mechanizmu rozrządu tlący się bezpiecznik jest wprowadzany do tego strumienia paliwowo-powietrznego dokładnie w momencie, gdy mija miejsce bezpiecznika. Bezpiecznik następnie wycofuje się za metalową płytkę. Płonąca kula proszku i powietrza wędruje przez szeroką dyszę do głównej komory spalania, gdzie następuje szybkie, niemal wybuchowe spalanie. Cały system jest teraz prawie hermetyczny, następuje wzrost ciśnienia. Ciśnienie działa na słup wody w rurze wydechowej i wyrzuca ją z układu. Gdy spaliny przemieszczają się do rury wydechowej, porusza się luźnym tłokiem w komorze spalania, który pobiera i przechowuje energię wystarczającą do działania mechanizmów rozrządu maszyny. Energia z tego tłoka jest magazynowana przez podnoszenie ciężarów przymocowanych do koła balansowego. Powrót tego koła do jego dolnej pozycji pod naciskiem obciążników reguluje czas następnego cyklu, uruchamiając mieszek, dystrybutor paliwa, bezpiecznik i zawory w odpowiednich punktach cyklu. Znajdująca się pod łodzią rura wydechowa napełnia się wodą gotową do następnego zrzutu. Opadnięcie tłoka rozrządu również wyrzuca spaliny przez rurkę nad komorą zapłonową, która jest zamykana zaworem podczas części spalania.

Dalszy rozwój

24 grudnia 1807 roku bracia zgłosili Lazare Carnotowi , że opracowali nowe, wysoce łatwopalne paliwo (proszek) przez zmieszanie jednej części żywicy z dziewięcioma częściami pokruszonego pyłu węglowego.

W 1817 bracia po raz kolejny po raz pierwszy zastosowali podstawowy system wtrysku paliwa .

Do 1817 r. postęp był niewystarczający, aby przyciągnąć dotacje i inwestycje, więc dziesięcioletni patent wygasł. Obawiając się utraty kontroli nad silnikiem, Claude udał się najpierw do Paryża, a następnie do Anglii, aby kontynuować projekt. Patentową zgodę króla Jerzego III otrzymał 23 grudnia 1817 r. Nie był to klucz do sukcesu. Przez następne dziesięć lat Claude pozostał w Londynie, osiadł w Kew i popadł w delirium , przez co roztrwonił znaczną część rodzinnej fortuny w poszukiwaniu nieodpowiednich okazji biznesowych dla Pyréolophore. Nicéphore tymczasem zajmował się również wynalezieniem fotografii .

Wada projektu

W 1824 r., gdy projekt braci stracił impet, francuski fizyk Nicolas Léonard Sadi Carnot ustanowił naukowo termodynamiczną teorię wyidealizowanych silników cieplnych. To uwydatniło wadę konstrukcji Pyréolophore, która wymagała mechanizmu kompresji, aby zwiększyć różnicę między górną i dolną temperaturą roboczą i potencjalnie odblokować wystarczającą moc i wydajność.

Rekonstrukcja

Aby uczcić dwusetną rocznicę, Paryski Instytut Fotograficzny (Spéos) i Muzeum Dom Niépce wyprodukowały w 2010 roku animację 3D pracującej maszyny. Manuel Bonnet i Jean-Louis Bruley z Maison Nicéphore Nièpce oraz Hadrien Duhamel z École Nationale Supérieure d' Film został stworzony przez Arts et Métiers (ENSAM).

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Galeria i archiwum w Muzeum Domu Niépce