Klasyfikacja silników. Rodzaje silników, ich przeznaczenie, urządzenie i zasada działania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Klasyfikacja silników obejmuje kilka dużych grup tych urządzeń. Warto zauważyć, że każda pojedyncza grupa z kolei dzieli się na kilka mniejszych. Jest to uzasadnione faktem, że dziś ogromna liczba różnych rodzajów silników została wynaleziona przez człowieka.

Sposób przygotowania mieszanki

Klasyfikację silników spalinowych można również przeprowadzić na podstawie sposobu przygotowania paliwa do ich pracy. Na przykład rozróżnia się dwa główne typy - są to z tworzeniem mieszaniny zewnętrznej i tworzeniem mieszaniny wewnętrznej. Mieszanie to proces, w którym uzyskuje się paliwo do pracy silnika. Przez tworzenie mieszanki zewnętrznej rozumie się proces przygotowania paliwa do pracy silnika poza jego granicami, czyli w gaźniku lub w mieszalniku. Oczywiście do tej grupy należą te typy tych urządzeń, które nie są w stanie samodzielnie wytworzyć mieszanki.

Wewnętrzne tworzenie mieszanki odnosi się do przypadku, gdy proces produkcji mieszanki odbywa się bezpośrednio w samym cylindrze silnika.

Paliwa płynne

Silniki na paliwo płynne są rodzajem silników rakietowych, to znaczy są używane do wystrzeliwania rakiet. Takie urządzenie składa się z następujących części:

• Komora spalania z dyszą. Pierwiastki te służą do zamiany energii chemicznej paliwa na energię cieplną. Po zakończeniu tego procesu rozpoczyna się kolejny, którego istotą jest następująca przemiana już istniejącej energii cieplnej w energię kinetyczną. Należy tutaj zauważyć, że komora spalania, jak również dysza i urządzenie wtryskowe są uważane za oddzielną jednostkę.
• Następnymi elementami są zawory sterujące paliwem, a także sam silnik. Zadaniem tych zaworów, jak sama nazwa wskazuje, jest regulacja dopływu paliwa. Jest to dość ważny proces, ponieważ osiągi takiego silnika zależą od ilości dostarczanego paliwa. W zależności od ilości substancji roboczej wchodzącej do silnika jego ciąg będzie się zmieniał.

Urządzenia na paliwo płynne

W klasyfikacji silników, w których paliwem jest substancja płynna, są one klasyfikowane jako urządzenia rakietowe. Należy zauważyć, że jako płyn roboczy można stosować różne paliwa. Tutaj należy zrozumieć, że wybór mieszanki do uruchomienia jednostki będzie zależał od właściwości, przeznaczenia, mocy, a także od czasu trwania samego silnika.

Wśród wszystkich wymagań, które najczęściej dotyczą tej konkretnej klasy urządzeń sąnajniższe zużycie mieszaniny roboczej lub tym samym maksymalny ciąg właściwy. Gdy konieczne staje się dobranie mieszanki do pracy silnika na paliwie płynnym, zwróć uwagę na takie parametry jak: szybkość zapłonu i spalania, gęstość, lotność, toksyczność, lepkość i kilka innych ważnych cech.

Jednostka na paliwo stałe

Klasyfikacja silników obejmuje inny typ urządzenia. Jednostki te działają na nieco nietypowym, stałym paliwie. Należy tutaj zauważyć, że zakres tych silników jest również rakietowy. Proch strzelniczy stał się główną substancją będącą paliwem do tego urządzenia. Specyfiką pracy jest to, że jednostka pracuje do wyczerpania całego zapasu do końca. Sam proch trafia bezpośrednio do komory spalania silnika. Takie urządzenia stały się znane jako silniki rakietowe na paliwo stałe lub silniki rakietowe na paliwo stałe.

Należy zauważyć, że ta konkretna klasa silników jest jedną z najstarszych. Ponadto to właśnie tego typu urządzenie jako pierwsze znalazło swoje praktyczne zastosowanie. Innym ważnym faktem jest to, że czarny proszek był wcześniej używany jako paliwo. Wraz z rozwojem technologii zmienił się również rodzaj mieszanki. Ludziom udało się wynaleźć bezdymny proch strzelniczy do wykorzystania jako paliwo rakietowe.

Silnik bez paliwa

Jeden z dość interesującychklasy jednostkowe to silnik, który nie wykorzystuje do swojej pracy żadnej mieszanki paliwowej. Najczęściej tego typu urządzenia są używane jako napędy obrotowe. Ta jednostka składa się z takich części jak: tarcza lub koło zamachowe, które jest zamocowane na osi. Ta sama część ma jeden lub więcej stałych magnesów wirnika.

Ważnym warunkiem jest to, że magnesy te, podobnie jak sam dysk lub koło zamachowe, muszą być zainstalowane tak, aby nic nie przeszkadzało w ich swobodnym obrocie wokół własnej osi. Inną ważną częścią silnika bezpaliwowego jest cylindryczny magnes stałego stopera, który jest trwale zamontowany na pręcie zamontowanym równolegle do tarczy lub koła zamachowego. Stały magnes cylindryczny może przemieszczać się wraz z prętem do obszaru, w którym w danej chwili występuje pole magnetyczne wytwarzane przez magnesy wirnika.

Zasada działania agregatu bezpaliwowego

Zasada działania tego urządzenia polega na tym, że wszystkie jego magnesy są zwrócone do siebie tymi samymi biegunami. Ponieważ bieguny magnetyczne o tej samej nazwie zawsze będą się od siebie odpychać, ich ruch spowoduje obrót dysku lub koła zamachowego wokół własnej osi. Oprócz tego typu silnika istnieje jeszcze jeden, który jest bardzo podobny w swojej zasadzie działania do silnika bezpaliwowego.

To urządzenie było silnikiem magnetycznym, który ma stojan w postaci trwałego pierścienia magnetycznego, a także wirnik (lub nazywany też kotwicą). Elementem tym jest magnes stały w formie sztabki, który jest umieszczony wewnątrz stojana w jednej płaszczyźnie.

Wadą tego typu silników jest to, że potrzebują one zasilania w energię elektryczną do wykonywania swojej pracy. Dla wynalezienia tego typu urządzenia wyznaczono kilka celów. Niezbędne było uzyskanie silnika przyjaznego dla środowiska, który w trakcie eksploatacji nie będzie emitował szkodliwych substancji, a także pracowałby bez zużywania jakiegokolwiek paliwa i bez dostarczania energii elektrycznej ze źródeł zewnętrznych. Jednocześnie nie powinien też zanieczyszczać środowiska ani powietrza atmosferycznego.

Silniki lotnicze

Zanim zaczniesz opisywać konkretną klasę silników, najlepiej zastanów się, na jakiej podstawie są one podzielone. Obecnie ta grupa dzieli się na dwa zasadniczo różne typy. Jedyną cechą wyróżniającą jedną grupę od drugiej była zdolność urządzenia do działania poza atmosferą. Innymi słowy, pierwsza kategoria jednostek wymaga obecności atmosfery do działania, podczas gdy druga nie jest powiązana z tym wskaźnikiem i może być eksploatowana poza nią. Pierwszą grupę nazwano atmosferycznym lub powietrznym, a drugą rakietą.

Warto zauważyć, że konwencjonalnie tego typu urządzenia są określane jako silniki powietrzne napędzane śmigłami i silniki odrzutowe samolotów.

Grupa urządzeń reaktywnych

Druga kategoria urządzeń, czyli reaktywnych, obejmuje takie jednostki jak: turboodrzutowe silniki powietrzne, silniki strumieniowe. Główną różnicą między tymi dwoma typami urządzeń jest to, żeurządzenia strumieniowe o przepływie bezpośrednim, sprężanie powietrza następuje w wyniku doprowadzenia energii mechanicznej do układu silnika. Do działania tego urządzenia konieczne jest wytworzenie zwiększonego ciśnienia statycznego. Efekt ten uzyskuje się poprzez wyhamowanie ruchu powietrza we wlocie powietrza.

Dysze dwuobwodowe

Silnik odrzutowy tego typu samolotów – turboodrzutowy z obejściem – narodził się, ponieważ ludzie potrzebowali stworzyć urządzenie, które miałoby zwiększoną wydajność trakcyjną. Konieczne było osiągnięcie wzrostu tego wskaźnika przy ogromnych prędkościach poddźwiękowych. Zasada działania tego urządzenia wygląda mniej więcej tak.

Przepływ powietrza wpływa do silnika, a następnie do wlotu powietrza, gdzie jest podzielony na kilka części. Jedna część przechodzi przez urządzenie wysokociśnieniowe znajdujące się w obwodzie pierwotnym. Druga część powietrza wlotowego przechodzi przez łopatki wentylatora w obwodzie wtórnym. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że zasada budowy obwodu pierwotnego w silniku turbowentylatorowym jest zbliżona do zastosowanej w obwodzie jego poprzednika, turbowentylatorowego, a zatem działa odpowiednio. Jednak działanie wentylatora znajdującego się w drugim obwodzie silnika jest podobne do działania wielołopatkowego śmigła, które obraca się w pierścieniowym kanale.

Można dodać, że silnik turbowentylatorowy może być również eksploatowany przy prędkościach naddźwiękowych, ale do tego konieczne jest zapewnienie obecności układu spalania paliwa w jego obwodzie wtórnym,aby zwiększyć przyczepność urządzenia.