تصنيف المحركات. أنواع المحركات والغرض منها والجهاز ومبدأ التشغيل

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يشمل تصنيف المحركات عدة مجموعات كبيرة من هذه الأجهزة. وتجدر الإشارة إلى أن كل مجموعة على حدة ، بدورها ، تنقسم إلى عدة مجموعات أصغر. هذا ما يبرره حقيقة أن الإنسان قد اخترع اليوم عددًا كبيرًا من أنواع المحركات المختلفة.

طريقة تحضير الخليط

يمكن أيضًا تصنيف محركات الاحتراق الداخلي من خلال الطريقة التي تم بها تحضير الوقود لتشغيلها. على سبيل المثال ، يتم تمييز نوعين رئيسيين - وهما تكوين خليط خارجي وتكوين خليط داخلي. الخلط هو العملية التي يتم من خلالها الحصول على الوقود لتشغيل المحرك. يُفهم تكوين المزيج الخارجي على أنه عملية تحضير الوقود لتشغيل المحرك خارج حدوده ، أي في المكربن أو في الخلاط. بطبيعة الحال ، هذه المجموعة تشمل تلك الأنواع من هذه الأجهزة التي لا تستطيع إنتاج خليط بمفردها.

يشير تكوين المزيج الداخلي إلى الحالة التي تحدث فيها عملية إنتاج المزيج مباشرة في أسطوانة المحرك نفسها.

الوقود السائل

المحركات التي تعمل بالوقود السائل هي نوع من محركات الصواريخ ، أي أنها تستخدم لإطلاق الصواريخ. يتكون هذا الجهاز من الأجزاء التالية:

• غرفة احتراق بفوهة. تعمل هذه العناصر على تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة حرارية. بعد الانتهاء من هذه العملية ، تبدأ المرحلة التالية ، والتي يتمثل جوهرها في التحول اللاحق للطاقة الحرارية الموجودة بالفعل إلى طاقة حركية. من المهم أن نلاحظ هنا أن غرفة الاحتراق وكذلك الفوهة وجهاز الحقن تعتبر وحدة منفصلة.
• العناصر التالية هي صمامات التحكم في الوقود ، وكذلك المحرك نفسه. الغرض من هذه الصمامات ، كما يوحي الاسم ، هو تنظيم إمداد الوقود. هذه عملية مهمة إلى حد ما ، لأن أداء محرك مثل هذا يعتمد على كمية الوقود المقدمة. اعتمادًا على كمية مادة العمل التي تدخل المحرك ، سيتغير اتجاهها.

أجهزة الوقود السائل

في تصنيف المحركات التي تحتوي على مادة سائلة كوقود ، يتم تصنيفها كأجهزة صاروخية. من المهم ملاحظة أنه يمكن استخدام أنواع مختلفة من الوقود كسوائل عامل. من الضروري هنا أن نفهم أن اختيار الخليط لبدء تشغيل الوحدة سيعتمد على الخصائص والغرض والقوة وأيضًا على مدة المحرك نفسه.

من بين جميع المتطلبات التي تنطبق غالبًا على هذه الفئة المعينة من الأجهزةأقل استهلاك لخليط العمل أو ، ما هو نفسه ، أقصى قوة دفع محددة. عندما يصبح من الضروري اختيار خليط لتشغيل محرك على وقود سائل ، انتبه لمعايير مثل: معدل الاشتعال والحرق ، الكثافة ، التقلب ، السمية ، اللزوجة ، والعديد من الخصائص المهمة الأخرى.

وحدة وقود صلب

تصنيف المحركات يتضمن نوعًا آخر من الأجهزة. تعمل هذه الوحدات بوقود صلب غير عادي إلى حد ما. من المهم أن نلاحظ هنا أن نطاق هذه المحركات هو أيضًا صاروخ. أصبح البارود المادة الأساسية التي تشكل وقود هذا الجهاز. خصوصية العمل هو أن الوحدة تعمل حتى يتم استهلاك المخزون بالكامل حتى النهاية. يتم وضع البارود نفسه مباشرة في غرفة الاحتراق بالمحرك. أصبحت هذه الأجهزة معروفة باسم محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب ، أو محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب.

من المهم أن نلاحظ هنا أن هذه الفئة الخاصة من المحركات هي واحدة من أقدم المحركات. بالإضافة إلى ذلك ، كان هذا النوع من الأجهزة هو أول من اكتشف تطبيقه العملي. حقيقة مهمة أخرى هي أن المسحوق الأسود كان يستخدم سابقًا كوقود. مع تطور التكنولوجيا ، تغير نوع الخليط أيضًا. نجح البشر في اختراع البارود عديم الدخان لاستخدامه كوقود للصواريخ.

محرك وقود

واحدة من مثيرة للاهتمام إلى حد مافئات الوحدات هي محرك لا يستخدم أي خليط وقود لتشغيله. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام هذه الأنواع من الأجهزة كمحركات دوران. تتكون هذه الوحدة من أجزاء مثل: قرص أو حذافة مثبتة على المحور. يحتوي نفس الجزء على مغناطيس دوار دائم واحد أو أكثر.

شرط مهم هو أن هذه المغناطيسات ، مثل القرص نفسه أو دولاب الموازنة ، يجب أن يتم تثبيتها بحيث لا يتداخل أي شيء مع دورانها الحر حول محورها. جزء مهم آخر من المحرك الخالي من الوقود هو مغناطيس سدادة أسطواني دائم ، مثبت بشكل ثابت على قضيب مركب بالتوازي مع القرص أو دولاب الموازنة. يمكن أن يتحرك مغناطيس أسطواني دائم مع القضيب إلى المنطقة التي يوجد بها مجال مغناطيسي في وقت معين تم إنشاؤه بواسطة مغناطيس الدوار.

مبدأ تشغيل وحدة خالية من الوقود

يكمن مبدأ تشغيل هذا الجهاز في حقيقة أن جميع مغناطيساته تدور بنفس الأقطاب تجاه بعضها البعض. نظرًا لأن الأقطاب المغناطيسية التي تحمل الاسم نفسه ستتنافر دائمًا مع بعضها البعض ، فإن حركتها ستؤدي إلى دوران القرص أو دولاب الموازنة حول محوره. بالإضافة إلى هذا النوع من المحركات ، هناك محرك آخر مشابه جدًا في مبدأ تشغيله لمحرك عديم الوقود.

كان هذا الجهاز عبارة عن محرك مغناطيسي ، له الجزء الثابت على شكل حلقة مغناطيسية دائمة ، بالإضافة إلى الدوار (أو يُسمى أيضًا المرساة). هذا العنصر عبارة عن شريط مغناطيسي دائم يتم وضعه داخل الجزء الثابت في مستوى واحد.

عيب هذه الأنواع من المحركات أنها تحتاج إلى إمداد بالكهرباء للقيام بعملها. تم تحديد عدة أهداف لاختراع هذا النوع من الأجهزة. كان من الضروري تحقيق نوع محرك صديق للبيئة لا يكون له انبعاثات ضارة أثناء تشغيله ، ويعمل أيضًا دون استهلاك أي نوع من الوقود ودون توفير الطاقة الكهربائية من مصادر خارجية. في الوقت نفسه ، لا ينبغي أيضًا أن تلوث البيئة أو الهواء الجوي.

محركات الطائرات

قبل البدء في وصف فئة معينة من المحركات ، من الأفضل معرفة على أي أساس يتم تقسيمها. حاليًا ، يتم تصنيف هذه المجموعة إلى نوعين مختلفين اختلافًا جوهريًا. كانت السمة المميزة الوحيدة لمجموعة عن أخرى هي قدرة الجهاز على العمل خارج الغلاف الجوي. بمعنى آخر ، تتطلب الفئة الأولى من الوحدات وجود جو لتشغيلها ، بينما الثانية غير مرتبطة بهذا المؤشر ويمكن تشغيلها خارجه. المجموعة الأولى تسمى الغلاف الجوي أو الهواء ، بينما المجموعة الثانية تسمى الصاروخ.

وتجدر الإشارة إلى أن هذه الأنواع من الأجهزة يشار إليها تقليديًا بمحركات الهواء التي تعمل بالمروحة ومحركات الطائرات النفاثة.

مجموعة الأجهزة التفاعلية

الفئة الثانية من الأجهزة ، أي التفاعلية ، وتشمل وحدات مثل: محركات نفاثة الهواء ، ومحركات نفاثة. الفرق الرئيسي بين هذين النوعين من الأجهزة هو أنالأجهزة النفاثة ذات التدفق المباشر ، يحدث ضغط الهواء بسبب إمداد الطاقة الميكانيكية لقناة المحرك. لتشغيل هذه الوحدة ، من الضروري خلق ضغط ثابت متزايد. يتحقق هذا التأثير عن طريق كبح الهواء المتحرك في مدخل سحب الهواء.

نفاثات ثنائية الدائرة

المحرك النفاث لهذا النوع من الطائرات - محرك نفاث جانبي - وُلد بسبب حقيقة أن الناس بحاجة إلى إنشاء جهاز من شأنه زيادة كفاءة الجر. كان من الضروري تحقيق زيادة في هذا المؤشر بسرعات هائلة دون سرعة الصوت. يبدو مبدأ تشغيل هذا الجهاز مثل هذا

يتدفق الهواء إلى المحرك ثم يدخل مدخل الهواء حيث ينقسم إلى عدة أجزاء. جزء واحد يمر عبر جهاز الضغط العالي الموجود في الدائرة الأولية. يمر الجزء الثاني من هواء السحب عبر ريش المروحة في الدائرة الثانوية. وتجدر الإشارة هنا إلى أن مبدأ إنشاء الدائرة الأولية في المحرك التوربيني يشبه المبدأ المستخدم في دائرة سلفه ، المروحة التوربينية ، وبالتالي فهو يعمل وفقًا لذلك. لكن عمل المروحة الموجودة في الدائرة الثانية للمحرك مشابه لكيفية عمل المروحة متعددة الشفرات ، والتي تدور في قناة حلقية.

يمكن إضافة أن المحرك التوربيني المروحي يمكن استخدامه أيضًا بسرعات تفوق سرعة الصوت ، ولكن لهذا من الضروري توفير نظام احتراق الوقود في دائرته الثانوية ،لزيادة شد الجهاز