Які бувають двигуни?

Самим першим двигуном було просте водяне колесо. На колесі кріпилися лопатки, воно опускалося в річку, і течія води приводило його в рух. Прикріпивши до колеса різні механізми, люди виконували різні роботи: зрошують поля, мололи зерно, кували метал.

В історії не вказано, хто першим застосував гідравлічний двигун. В Індії ще за тисячу років до нашої ери існували водосиловые установки. Про водяних млинах на Русі згадується в документах, що відносяться до XI століття. Перші гідравлічні двигуни представляли собою дерев'яні колеса з лопатками. Нижня частина колеса опускалася у водяний потік. Такі водяні колеса назвали нижнебойными.

А якщо направити потік води зверху на колесо, вода буде тиснути майже на половину його лопаток і потужність двигуна збільшиться ще більше! До цього очевидного висновку прийшли не відразу. Таке водяне колесо назвали верхненаливным.

Нижнебойное водяне колесо	Верхненаливное водяне колесо

Пізніше були придумані вітряні двигуни. До невеликого колесу кріпилися величезні дерев'яні крила. Вони оберталися під дією вітру і приводили в рух млинові жорна. Вітряки будували на відкритих місцях, пагорбах. Їх можна зустріти і в наш час.

В наш час навчилися перетворювати енергію вітру в електричну енергію за допомогою спеціальних установок - вітрогенераторів.

Вітряки	Вітрогенератори ("вітряки")

Вітряних і водяних двигунів не потрібне паливо. Вони дуже економічні. Їх приводять у дію сили природи, від яких вони залежать. У цьому їх недолік.

Паровий двигун більш незалежний. В паровій машині є піч і котел. Піч топиться дровами і вугіллям і нагріває котел з водою. Вода закипає і перетворюється на пару. Він і приводить в рух механізми. Винахід парового двигуна сприяло розвитку промисловості. Заробили парові верстати, паровози, пароплави.

Схема парової машини Д. Уатта (1775 р.)	Паровоз

Однак парова машина теж має недолік: вона дуже велика і ненажерлива і вимагає багато палива.

Винахідники сконструювали новий двигун. Паливо в ньому згоряє не в печі, а усередині самого двигуна. Його так і назвали - двигун внутрішнього згоряння. Він економічніше і сильніше, так як в ньому використовується більш якісне паливо (бензин і гас), менше і легше парової машини, тому що не має котла. Двигуни внутрішнього згоряння зараз використовуються в автомобілях, літаках, тепловозах, теплоходах та інших машинах.

Честь винаходу двигуна внутрішнього згоряння слід віддати французу Філіпу Лебону. В 1801 р. він взяв патент на конструкцію газового двигуна, заснованого на займання суміші відкритого ним світильного газу (суміш водню (50%), метану (34%), окису вуглецю (8%) та інших горючих газів) з повітрям, при якому виділялося велику кількість теплоти. На жаль, Лебон не встиг втілити свої ідеї в життя - він загинув у 1804 р. Її реалізував бельгійський механік Жан Етьєн Ленуар в 1864 р. Однак, розбагатівши, Ленуар перестав працювати над удосконаленням своєї машини, і вона була витіснена більш досконалим двигуном Серпня Отто. У 1877 році він винайшов чотиритактний газовий двигун. Цикл Отто донині лежить в основі роботи більшості газових і бензинових двигунів.

Рядний чотирициліндровий двигун внутрішнього згоряння

Схема роботи чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння (цикл Отто)

Газові двигуни були недосконалі, і тому не припинялися спроби пошуку нового пального. Перший працездатний двигун, що працює на бензині, винайшов німецький інженер Готліб Даймлер разом з Вільгельмом Майбахом в 1885 році. Згодом вони винайшли ще кілька типів бензинових двигунів внутрішнього згоряння, придумали карбюратор, розробили перший мотоцикл, один з перших автомобілів, човновий мотор...

Як не намагалися удосконалити двигун внутрішнього згорання, його так і не вдалося використати для виведення штучних супутників на земну орбіту. Новий, реактивний двигун вирішив цю проблему.

Дрова, вугілля, бензин і гас горять тому, що повітря підтримує вогонь. Космічна ракета летить там, де повітря немає. Його потрібно штучно подавати. Але повітря складається з трьох частин: кисню, вуглекислого газу, азоту. З усіх цих газів тільки кисень підтримує горіння. Вирішили «брати» в космос тільки його, причому в рідкому вигляді: економічніше і зручніше. В ракеті гас і рідкий кисень зберігаються в окремих баках. Потім насосом вони подаються в камеру згоряння, де перемішуються і підпалюються електричною іскрою. Згораючи, кисень і гас утворюють розжарені гази, які через вузьке горлечко вириваються назовні. Вони і штовхають вгору ракету.

Пристрій реактивного двигуна

Класичний реактивний двигун літаки F-15

Турбореактивний авіаційний двигун винайшли видатні інженери-конструктори - Ганс фон Охайн (Hans von Ohain) з Німеччини, і Френк Уиттл (Frank Whittle) з Великобританії. Перший патент на працюючий газотурбінний двигун був отриманий в 1930 році Френком Уиттлом, проте першу робочу модель створив саме Охайн. Він же є батьком першого турбореактивного літака, який піднявся в небо 2 серпня 1939 року.