Как работи реактивният двигател – Da Vinci Learning

СЕДМИЦА НА МИСЛИТЕЛИТЕ по Da Vinci Learning
3 – 10 февруари 2012 година

Когато разсъждаваме за начините на мислене, откриваме интересен парадокс. Обикновено смятаме, че един висш начин на мислене – философията, има ограничена приложимост, като често забравяме, че основната форма на приложимост – технологията, е също начин на мислене. Ние търсим във философията прозрението, а в технологията – практичността, като рядко си даваме сметка, че философията може да бъде практична, а технологията може да преобразува идеите, както и начина на живот.

Технологията е нещо много повече от просто разширение или допълнение към начина на живот; нейният революционен потенциал често води до напълно нов начин на съществуване. От 3ти до 9ти февруари включете на канал Da Vinci Learning, където ще изследваме различни начини на мислене, и ще разсъждаваме върху технологията, за да опознаем технологията на мисленето.

Метеоролозите знаят, че ниското налягане на земята означава, че във високите нива на атмосферата се образуват дъждовни облаци. Това може да бъде забелязано на барометъра. Човекът, установил за първи път тази зависимост, е живял преди повече от 350 години. Това е математикът и философът Блез Паскал.

Пътуването по въздух около Земята се е превърнало в част от ежедневието ни. Много стоки се превозват с товарни самолети, преди да достигнат рафтовете на супермаркетите. Това става възможно благодарение на откритие, което вече повече от 50 години дава възможност на самолетите бързо и ефективно да набират височина – реактивният двигател. Реактивният двигател е продукт на Втората световна война, създаден от инженерите Франк Уитъл и Ханс фон Охайн.

В началото на 20-ти век парният двигател бавно, но неотклонно се запъти към музеите. Той беше изместен от дизеловите двигатели, които са по-малки, по-ефикасни и могат да се използват навсякъде. Едноименният изобретател на този нов двигател е инженер Рудолф Дизел.

Летните бирарии не биха имали такава стойност без кестеновите си дървета. За да поддържат постоянна температурата на съхранение на бирата, хората са засаждали тези дървета с плитки корени, които през лятото са поддържали хлад в избите, разположени под откритите площи. Този сравнително прост метод на охлаждане е революционизиран в края на 19-ти век от един човек, чийто трактат върху технологията на охлаждане скоро предизвиква интереса на пивоварите, които се нуждаят от надеждна система за целогодишна охлаждане за ферментацията и съхранението на своята бира – Карл фон Линде.

Хората отдавна търсят материал, който да може да се оформя по произволен начин и да запазва формата си. В началото тези материали са се намирали само в природата, например, глината. Друга възможност е бронзът, състоящ се от мед и калай. Той може да се стапя и излива в калъпи, докато се охлади и втвърди. Стъклото също се състои от смес от естествен пясък, вар и сода. То се излива в калъпи, докато е горещо, до достигане на желаната форма. Първият напълно изкуствен материал с такива свойства е бакелитът, наречен на името на откривателя си Лео Хендрик Бакеланд.

Важни открития в науката и техниката – Блез Паскал и налягането
Петък, 3ти февруари 2012 година в 21:00 часа

Паскал е бил силно запленен от едно откритие на Еванджелиста Торичели – барометъра. Паскал напълва с живак еднометрова стъклена тръбичка, отворена в единия си край. След това той потапя отворения край в съд, който също съдържа живак и забелязва, че от тръбичката изтича не всичкият живак, а само част от него. Нещо пречи на пълното изпразване на стъклената тръбичка. Обяснението: теглото на въздуха над съда, точно до ръба на въздуха, упражнява налягане върху живака извън тръбата, като по този начин предотвратява изтичането на течността от тръбата.

За да докаже обяснението си, Паскал моли зет си да се изкачи с тръбичката на най-високия вулкан от централния масив близо до родното му място. Според теорията на Паскал, на върха на планината въздушният стълб трябва да бъде малко по-нисък – следователно, налягането на въздуха трябва да бъде малко по-ниско, отколкото в долината. Живачният стълб би трябвало да се придвижи надолу, тъй като налягането на въздуха, упражнено върху живака в съда, ще бъде по-малко. Резултатът от експеримента потвърждава предположението на Паскал. Паскал се досеща, че разликата във височините на двете места може да се измери с помощта на барометър. Тя би могла да се използва и за прогнозиране на времето.

Важни открития в науката и техниката – Франк Уитъл (на снимка долу), Ханс фон Охайн и реактивният двигател
Понеделник, 6ти февруари 2012 година в 21:00 часа

През 1928 година британският инженер Франк Уитъл търси метод за създаване на двигателна сила, която може да развие скорости над 700 километра в час и да действа на височина над 10 000 метра. Той иска да получи необходимата двигателна сила чрез изгаряне на въздух и гориво в горивна камера.

Същото изгаряне се извършва и в двигателя на витловия самолет, но вместо да остави отработените газове да бъдат изхвърлени във въздуха, Уитъл използва струята, създадена от тях, за реактивна тяга. Буквално тонове въздух се всмукват чрез перката на самолетното витло и се вкарват в горивната камера. Тук се впръсква горивото и се запалва сместа. При получената експлозия въздухът бързо се разширява и излиза от самолета през дюза, предизвиквайки тласък напред. За да се придвижи целият самолет, ефектът от струята отработени газове трябва да бъде доста силен. При наличие на повече въздух в горивните камери може да се постигне значително по-добро и по-интензивно горене. За целта, двигателят има вградени компресори.

През 1930 година Франк Уитъл подава заявка за изобретението си в патентната служба, но поради липсата на финансова подкрепа разработката остава в застой. Кралските въздушни сили също не проявяват никакъв интерес. През 1937 година Уитъл успява да пусне в действие двигателя със собствени сили, но за съжаление, не задълго – поради проблеми с управлението, няколко прототипа биват унищожени. В този момент проектът привлича вниманието на Британското министерство по въздухоплаване. През 1941 Уитъл извършва първия си полет с експериментален самолет.

Важни открития в науката и техниката – Рудолф Дизел и дизеловият двигател
Вторник, 7ми февруари 2012 година в 21:00 часа

Парните двигатели имат големи загуби на топлина и енергия. Ефикасността им е само около 10 процента. Ефективният двигател трябва да преобразува колкото може по-голяма част от използваната енергия в полезна работа. В продължение на 15 години Дизел се труди върху революционен източник на мощност, който да замести парния двигател. Карл фон Линде му предлага финансова подкрепа, без да има нищо против Дизел да прекарва работното си време, ангажиран с неща, различни от машини за сладолед. Накрая, през 1892 година, 34-годишният Дизел патентова своя “експлоатационен метод за двигатели с вътрешно горене”.

Той използва явление, на което се натъква в младостта си: пневматичната запалка. Това устройство използва диск, притиснат в затворена стъклена тръбичка. При достатъчно висока скорост въздухът в стъклената тръбичка се нагрява достатъчно, за да възпламени свързания към диска фитил. Двигателят, разработен от Дизел, работи по подобен начин.

Дизел работи върху двигателя в продължение на 15 години, без да създаде функциониращ модел. Търпението на Линде се изчерпва и двамата се разделят. Дизел успява да убеди шефа на бъдещата техническа компания MAN в Аугсбург да го спонсорира. Скоро първите изпитателни двигатели са готови. През 1895 година Дизел постига успех – първият дизелов двигател вече работи, при това е повече от два пъти по-ефективен от парните двигатели.

Важни открития в науката и техниката – Карл фон Линде и охлаждането
Сряда, 8ми февруари 2012 година в 21:00 часа

Голямото техническо постижение на Линде е конструирането на компресори с необходимата мощност. Тъй като под действието на достатъчно налягане охладителят само променя състоянието си от газообразно в течно, това е единственият начин за постигане на желания цикъл и необходимото охлаждане. Първото пробно пускане не е успешно – компресорът не е херметизиран добре и изпуска охладителен агент. Ho Линде не се отказва. Той създава нов, по-мощен компресор. Освен това, в него той вече използва за охладител амоняк, който се изпарява при минус 33 градуса по Целзий. Компресорът на Линде сгъстява газообразния амоняк до стойности, двадесет пъти по-големи от атмосферното налягане. Новата машина извлича толкова голямо количество топлина от околната среда, че може дори да произвежда изкуствен лед от вода.

През 1877 година Линде получава патент за тази охладителна машина. На 37 години той се отказва от преподавателското си място и през 1879 година основава във Висбаден собствена “Компания за машини за лед”. Планът му е успешен – търсенето на лед на блокчета е огромно и скоро компанията вече има представителства из цяла Германия и Европа. Новото законодателство задължава немските градове да открият местни кланици с хладилни помещения. Линде оценява големия риск – охлаждане на цели складове. Освен това, той намира нови приложения за новата охладителна технология, като охлаждане на млякото в мандрите, охлаждане на фабриките за шоколад и охладителни машини за ледени пързалки.

Важни открития в науката и техниката – Лео Хендрик Бакеланд и бакелита
Четвъртък, 9ти февруари 2012 година в 21:00 часа

Подобно на много други химици от началото на 20-ти век Бакеланд осъзнава пазарния потенциал на икономичния изолационен материали в електрическата промишленост – например, за свързване на стъклото с металния винт в осветителната крушка. Бакеланд си спомня за силно реактивния фенол, който му се вижда подходящ като изходен материал за изкуствен заместител. Чрез подходящо свързване на изходните материали и достатъчно количество топлина са създадени първите триизмерни молекули. Те образуват твърди тела, издръжливи на топлина и разтворители. Бакеланд със сигурност не е единственият химик от началото на 20-ти век, който се опитва да създаде изкуствено вещество, но той е първият, възползвал се от резултатите от проучванията, и нарекъл без излишна скромност първия напълно синтетичен материал на себе си – бакелит.

Бакеланд изследва и възпроизвежда работите на своите колеги. Той променя непрекъснато описаните от тях реакции на фенола с формалдехида. Смесвайки ги в съотношение 1:1 в началото той получава разтворим нетоплоустойчив полимер. При нагряване той може да приема формата на различни предмети. В резервоар под налягане Бакеланд доразвива формования предмет чрез прилагане на високо налягане. Така той създава неразтворим топлоустойчив краен продукт. През Първата световна война бакелитът се използва за производството на взривни механизми, снаряди и витла на самолети. През 20-години на миналия век вече почти няма клон от промишлеността, който да не използва тази пластмаса.

Коментари (0)

Публикувано в на 27 януари 2012 г.