Пиреолофор
или новая машина не является принципом движения, и воздух расширяется от огня.
( Пиреолофор , или новая машина, принцип действия которой заключается в расширении воздуха огнем.)
Заявка на патент, написанная братьями Ньепс в 1807 году и выданная Наполеоном Бонапартом 20 июля 1807 года [1]
Пиреолофор [а] ( фр. [piʁeɔlɔfɔʁ] ) был одним из первых двигателей внутреннего сгорания и первым, созданным для приведения в движение лодки. Он был изобретен в начале 19 века в Шалон-сюр-Сон , Франция, братьями Ньепс: Нисефором ( который впоследствии изобрел фотографию ) и Клодом . В 1807 году братья запустили прототип двигателя внутреннего сгорания, а 20 июля 1807 года Наполеон Бонапарт выдал патент после того, как он успешно привел в движение лодку вверх по течению реки Сона .
Пиреолофор работал на том, что считалось «контролируемыми взрывами пыли » различных экспериментальных видов топлива. Топливо включало смеси порошка Lycopodium (споры Lycopodium, или плауна ), мелко измельченной угольной пыли и смолы.
Работая независимо, в 1807 году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил двигатель де Риваза , работающий на водороде двигатель внутреннего сгорания. Эти практические инженерные проекты, возможно, следовали теоретическому проекту двигателя внутреннего сгорания 1680 года голландского ученого Христиана Гюйгенса . Отдельные, практически одновременные реализации этого проекта в различных видах транспорта означают, что двигатель де Риваза можно правильно описать как первое использование двигателя внутреннего сгорания в автомобиле (1808), в то время как Pyréolophore был первым использованием двигателя внутреннего сгорания на лодке (1807).
Братья Ньепс жили в Ницце , когда задумали проект создания двигателя, основанного на недавно определенном принципе расширения горячего воздуха во время взрыва; их задачей было найти способ использовать энергию, высвобождаемую в серии взрывов. [1]
В 1806 году братья Ньепс представили доклад о своих исследованиях Французской национальной комиссии Академии наук ( фр . Institute National de Science ). Вердикт комиссии был следующим:
Топливо, обычно используемое MM. Niépce, изготавливалось из спор ликоподиума, горение которых является наиболее интенсивным и самым легким; однако, поскольку этот материал был дорогим, они заменили его пылевидным углем и смешивали его при необходимости с небольшой порцией смолы, что работает очень хорошо, как было доказано многими экспериментами. В машине Mm. Niépce никакая часть тепла не рассеивается заранее; движущая сила является мгновенным результатом, и весь эффект топлива используется для создания расширения, которое вызывает движущую силу.
— Лазар Карно и К. Л. Бертолле, Отчет для Национальной комиссии Академии наук, 15 декабря 1806 г. [1] [2]
В 1807 году братья построили и запустили прототип двигателя внутреннего сгорания и получили патент на десять лет от Бюро искусств и ремесел ( фр . Bureau des Arts et Métiers ) в Париже. [3] Патент был подписан императором Наполеоном Бонапартом и датирован 20 июля 1807 года, [1] тем же годом, когда швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз построил и запустил работающий на водороде двигатель внутреннего сгорания. Неясно, насколько эти практические инженерные проекты обязаны теоретическим разработкам 1680 года голландского ученого Христиана Гюйгенса . [1] [3]
Пиреолофор работал на контролируемых взрывах пыли различных экспериментальных видов топлива, включая различные смеси мелко измельченной угольной пыли, порошка ликоподия и смолы. Де Риваз, тем временем, использовал смесь водорода и кислорода. [4]
Чтобы доказать патентной комиссии полезность пиреолофора, братья установили его на лодке, которую он приводил в движение вверх по течению реки Сона . Общий вес составлял 9 центнеров , около 900 кг (2000 фунтов), [5] расход топлива был указан как «сто двадцать пять гран в минуту» (около 125 гран или 8 граммов в минуту), а производительность составляла 12–13 взрывов в минуту. Лодка двигалась вперед, поскольку пиреолофоры всасывали речную воду спереди, а затем выкачивали ее в направлении задней части. [1] Таким образом, члены Комиссии пришли к выводу, что «машина, предложенная под названием пиреолофора г-жой Ньепс, является гениальной, что она может стать очень интересной по своим физическим и экономическим результатам и заслуживает одобрения Комиссии». [1]
Работа пиреолофора была впервые описана на заседании в Академии наук 15 декабря 1806 года. Лазар Карно отметил, что «внутри их запечатанной медной машины произошла яркая вспышка «спор ликоподия»... Братья Ньепс, с помощью своего собственного изобретения и без использования воды, сумели создать в замкнутом пространстве настолько сильное волнение (взрыв), что эффекты, по-видимому, можно сравнить с паровой машиной или пожарным насосом» [1] .
Пиреолофор работал как серия дискретных горений с частотой около 12 в минуту для питания лодки. Энергия подавалась импульсами, каждый импульс выталкивал воду из хвостовой трубы двигателя, установленной под лодкой и направленной в сторону ее кормы. Лодка толкалась вперед с каждым импульсом реактивной силой выброшенной массы воды. [6]
Двигатель Pyréolophore состоит из двух основных взаимосвязанных камер: камеры зажигания и камеры сгорания . Также имеются мехи для впрыскивания воздуха, топливный дозатор, устройство зажигания и подводная выхлопная труба. При каждом взрыве имеется средство хранения энергии для работы механизма, готовящегося к следующему циклу. [6]
Механически управляемый мех впрыскивает струю воздуха в первую камеру, где произойдет воспламенение. Механический механизм синхронизации позволяет падать отмеренному количеству порохового топлива в струю, так что оно выдувается и смешивается с ней. Под контролем механического механизма синхронизации тлеющий фитиль вводится в эту топливно-воздушную струю в тот самый момент, когда она проходит место расположения фитиля. Затем фитиль убирается за металлическую пластину. Теперь горящий шар пороха и воздуха проходит через широкое сопло в главную камеру сгорания, где происходит быстрое, почти взрывное горение. Вся система теперь почти герметична, за этим следует нарастание давления. Давление действует против столба воды в выхлопной трубе и выталкивает ее из системы. Когда поток выхлопных газов движется в выхлопную трубу, он перемещает свободный поршень в камере сгорания, который извлекает и сохраняет достаточную мощность для работы механизмов синхронизации машины. Энергия от этого поршня сохраняется путем подъема грузов, прикрепленных к балансировочному колесу. Возврат этого колеса в нижнее положение под действием тяги грузов регулирует синхронизацию следующего цикла, управляя мехами, топливным дозатором, предохранителем и клапанами в правильных точках цикла. Выхлопная труба, находящаяся под лодкой, наполняется водой, готовой к следующему сбросу. Падение поршня синхронизации также выталкивает выхлопные газы через трубу над камерой зажигания, которая закрывается клапаном во время горения части цикла. [6]
24 декабря 1807 года братья сообщили Лазару Карно , что они разработали новое, легковоспламеняющееся топливо (порошок), смешав одну часть смолы с девятью частями измельченной угольной пыли. [1] [7]
В 1817 году братья добились еще одного первопроходца, применив элементарную систему впрыска топлива . [8]
К 1817 году прогресс был недостаточным для привлечения субсидий и инвестиций, поэтому десятилетний патент истек. Обеспокоенный потерей контроля над двигателем, Клод отправился сначала в Париж, а затем в Англию, чтобы попытаться продвинуть проект. Он получил патентное согласие короля Георга III 23 декабря 1817 года. [9] Это не было ключом к успеху. В течение следующих десяти лет Клод оставался в Лондоне, поселился в Кью и впал в бред , в результате чего он растратил большую часть семейного состояния, преследуя неподходящие деловые возможности для пиреолофора. [10] [11] Тем временем Нисефор также был занят задачей изобретения фотографии . [12]
В 1824 году, после того как проект братьев потерял импульс, французский физик Николя Леонар Сади Карно научно обосновал термодинамическую теорию идеализированных тепловых двигателей. Это выявило недостаток в конструкции пиреолофора, в соответствии с которым ему требовался компрессионный механизм для увеличения разницы между верхней и нижней рабочими температурами и потенциального высвобождения достаточной мощности и эффективности. [ необходима цитата ]
В честь двухсотлетия Парижский институт фотографии (Spéos) и Дом-музей Ньепса в 2010 году создали 3D-анимацию работающей машины. Видео создали Мануэль Бонне и Жан-Луи Брюле из Дома Нисефора Ньепса, а также Адриен Дюамель из Национальной высшей школы искусств и ремёсел (ENSAM). [6]
из статьи Хельмута Гернсхайма "150-я годовщина фотографии" в History of Photography, т. I, № 1, январь 1977 г.: ... В 1822 году Ньепс покрыл стеклянную пластину ... Солнечный свет, проходящий через ... Этот первый постоянный образец ... был уничтожен ... несколько лет спустя.Доступ 5 июля 2017 г.