Сэр Дугалд Клерк (иногда пишется как Дугалд Кларк ) KBE , LLD FRS [1] (1854, Глазго – 1932, Эвхерст , Суррей) был шотландским инженером , который спроектировал первый в мире успешный двухтактный двигатель [2] [3] в 1878 году [4] и запатентовал его в Англии в 1881 году. Он был выпускником Университета Андерсона в Глазго (ныне Университет Стратклайда ) и Йоркширского колледжа в Лидсе (ныне Университет Лидса ). Он основал фирму по интеллектуальной собственности с Джорджем Кройдоном Марксом , названную Marks & Clerk . Он был посвящен в рыцари 24 августа 1917 года. [5]
Дугалд Клерк родился в Глазго 31 марта 1854 года, сын Дональда Клерка, машиниста , и его жены Марты Симингтон. Он обучался у частных лиц , а затем стал учеником в фирме Messrs HO Robinson & Co в Глазго. С 1871 по 1876 год он учился в колледже Андерсона в Глазго, где изучал инженерное дело, а затем в Йоркширском научном колледже в Лидсе . Во время Первой мировой войны он был директором инженерных исследований в Адмиралтействе. [6]
В 1883 году он женился на Маргарет Хэнни.
Он умер в Юхерсте, графство Суррей , 12 ноября 1932 года.
.jpg/1280px-Two-stroke_vee-twin_engine_with_pumping_cylinders_(section).jpg)
Клерк начал работать над собственными конструкциями двигателей в октябре 1878 года после модификации двигателя Brayton со свечой зажигания. Двигатели Brayton (называемые «Ready Motors» производились с 1872 по 1876 год) и были одними из первых двигателей, успешно использовавших сжатие и сжигающих топливо в цилиндре. До этого времени коммерческими доступными двигателями были двигатель Lenoir 1860 года, двигатель без сжатия, который работал по двухтактному циклу двойного действия, но тратил половину каждого такта на втягивание газа в цилиндр. Двигатель Hugon был немного улучшенной версией, но оба были довольно неэффективны (95 и 85 кубических футов газа на л. с. час соответственно). Следующим коммерческим доступным двигателем (с 1867 года) был Otto & Langen , двигатель без сжатия, со свободным поршнем, который использовал атмосферное давление для рабочего хода и потреблял примерно половину газа двигателей Lenoir и Hugon. В мае 1876 года Отто разработал свой двигатель, используя четырехтактный цикл одностороннего действия со сжатием в цилиндре. Клерк решил разработать двигатель, использующий сжатие, но с двухтактным циклом, так как он видел выгоду для веса и плавности работы за счет удвоения количества рабочих тактов.
«Первоначальный эксперимент Клерка с готовым двигателем Брайтона в 1878 году привел его к внесению усовершенствований, которые в конечном итоге привели к разработке двухтактного цикла. Двигатель Клерка использовал сжатие и новую систему зажигания», одно из них было выставлено в июле 1879 года. Однако только в конце 1880 года ему удалось создать двигатель Клерка, работающий по двухтактному циклу, который стал коммерческим продуктом. Клерк утверждает: «Двигатель Клерка, который в настоящее время находится на рынке, был первым, которому удалось внедрить сжатие этого типа в сочетании с зажиганием на каждом обороте; ранее было предпринято много попыток другими изобретателями, включая г-на Отто и гг. Кроссли, но все они потерпели неудачу в создании продаваемого двигателя. Только недавно гг. Кроссли создали двигатель Отто в его двойной форме и таким образом преуспели в получении импульса на каждом повороте».
Дугалд Клерк был автором трех всеобъемлющих книг, охватывающих развитие нефтяного и газового двигателя с самого начала, и включающих подробности его собственной работы в этой области. Первое издание было выпущено в 1886 году, и примечания здесь взяты из 7-го издания, [7] пересмотренного и обновленного до 1896 года. В "Газовых и нефтяных двигателях" [7] Клерк ссылается на существенные более ранние патенты на газовые двигатели Барнетта в 1838 году и Райта в 1833 году.
В 1878 году Клерк приобрел двигатель Brayton "Ready Motor", выпускавшийся с 1872 по 1876 год Джорджем Брайтоном в Филадельфии, штат Пенсильвания, США. Клерк задался вопросом, сможет ли он улучшить производительность двигателя. Вскоре он оснастил двигатель свечой зажигания и усовершенствованной топливной системой. Первоначально Клерк использовал один цилиндр для сжатия, а другой для расширения. В какой-то момент произошел взрыв, который разорвал двигатель на две части. Двигатель был отремонтирован и выставлен в 1879 году. Позже Клерк решил отказаться от использования насосного цилиндра для сжатия и использовать его только для передачи воздушно-топливной смеси в силовой цилиндр.
Цикл Отто был запатентован в 1876 году, и сразу же было признано, что он имеет значительную практическую ценность. [4] Клерк быстро последовал его примеру со своей концепцией двухтактного двигателя 1880 года, который не нарушал патент Отто (будучи четырехтактным двигателем). [4]
Клерк описывает двигатель Кэмбелла, использующий его цикл, следующим образом: [7] «Он имеет два цилиндра, соответственно насос и мотор, приводимые в движение кривошипами, расположенными почти под прямым углом друг к другу, причем кривошип насоса является ведущим. Насос всасывает заряд газа и воздуха, а поршень двигателя перекрывает отверстие в боковой части цилиндра в конце своего хода, чтобы выпустить выхлопные газы. Когда давление в цилиндре двигателя падает до атмосферного, насос нагнетает свой заряд в заднюю крышку цилиндра двигателя через обратный клапан, вытесняя перед собой продукты сгорания через выпускное отверстие; затем поршень двигателя возвращается, сжимая содержимое цилиндра в компрессионное пространство. Затем заряд воспламеняется, и поршень совершает свой рабочий ход. Это цикл Клерка».
Двигатель Клерка использует автоматические клапаны типа «тарельчатого» для впускного воздуха и газа (один с пружинным подпором, один без него), а также отверстие в цилиндре, открытое поршнем для выпускного клапана. Ссылки на двигатель Клерка с золотниковым клапаном могут относиться к более ранним экспериментам с двигателем типа Ленуара . Зажигание осуществляется с помощью внешнего пламени, с использованием модификации метода, который он разработал в 1878 году.
Большинство конструкций двигателей, предшествовавших двигателю Отто (и двигателю Клерка), например, двигатели де Риваза , братьев Ньепс , Жана Жозефа Этьена Ленуара , Сэмюэля Морея и других, использовали двухтактные двигатели, которые были «естественными» во времена паровых двигателей . Значительным вкладом Клерка было введение сжатия в стиле Отто в двухтактный двигатель, что повысило его эффективность до современного уровня (для 1880-х годов). Несколько производителей приняли цикл Клерка в краткосрочной перспективе, хотя коммерческие аспекты, такие как патенты на четырехтактный цикл, были частью этого. Много лет спустя двухтактный двигатель для дизелей большой мощности, использующий турбокомпрессор или нагнетатель, стал обычным явлением, например, на судах и железнодорожных локомотивах. С открытыми коленчатыми валами и преимуществами более высокого отношения мощности к весу эти двигатели тесно связаны с концепциями Дугалда Клерка и циклом Клерка.
Двигатель Клерка состоял из двух цилиндров – одного рабочего цилиндра и дополнительного цилиндра для зарядки цилиндра, выталкивая выхлопные газы через порт, открытый поршнем. Некоторые источники считают этот дополнительный цилиндр первым в мире [8] нагнетателем . Сам Клерк утверждает, что «это не компрессионный насос и не предназначен для сжатия перед введением в двигатель, а просто для приложения силы, достаточной для пропуска газов через подъемный клапан в цилиндр двигателя и вытеснения там сгоревших газов, выпуская их в выхлопную трубу». Поэтому источники вместо этого признают его «насосным цилиндром», указывая, что он на самом деле не сжимал топливно-воздушную смесь, он просто перемещал свежую смесь в рабочий цилиндр, чтобы вытеснить ранее сгоревшие газы. [3] [4]
Первоначальная конструкция Клерка не позволяла строить двигатели меньших размеров, поскольку для этого требовался вышеупомянутый дополнительный насосный цилиндр для каждого рабочего цилиндра. [2] [3] Решающее упрощение концепции, которое сделало возможным создание небольших, но мощных двухтактных двигателей для массового рынка, было запатентовано Джозефом Дэем [3] в 1894 году . [2]
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )двигатель Рато.
Работы Дугалда Клерка или о нем в Wikisource