Jean Etienne Lenoir - de la garcons la inventatori de renume mondial
Drumul lung spre inventie
A început al treilea deceniu al secolului al XIX-lea, dar, în ciuda încercărilor diverșilor inventatori, un motor cu ardere internă funcțional nu a fost niciodată proiectat și pus în producție. Motoarele cu abur au domnit suprem în industrie.
Și în 1822, într-un mic oraș belgian, Jean Etienne Lenoir s-a născut în familia unui mic comerciant, care, maturizat, a corectat această deficiență.
Tatăl său a murit când băiatul avea doar opt ani, iar în copilărie, Jean a trecut devreme în dificultate. Iar când copilul abia avea 16 ani, s-a întâmplat o altă tragedie - mama lui, pariziană nativ, a murit. Un băiat orfan a mers pe jos să-și caute avere la Paris, unde locuia unchiul său (fratele mamei), un inginer de succes.
Conacul unchiului său a făcut o impresie de neșters tânărului Lenoir, dar ruda cea mai apropiată însuși s-a dovedit a fi mult mai neatractiv - i-a predat câțiva franci nepotului său printr-un lacheu și l-a sfătuit să iasă. Pentru a nu muri de foame, Jean s-a angajat ca garçon (ospătar) într-un mic restaurant.
În această perioadă dificilă (aparent, sub impresia bogăției unchiului său-inginer de succes), tânărul își dezvoltă o puternică dorință de tehnologie: cheltuiește bacșișurile pe care le primește în mall-urile pariziene, cumpărând publicații tipărite cu materiale despre design. de motoare termice și chiar dobândește accidental lucrările lui S. Carnot, despre care încă nu înțelege nimic.
De-a lungul timpului, un nou hobby preia complet mintea tânărului, iar Jean începe să fie împovărat de profesia de garçon, în care este angajat de mai bine de doi ani. După ce și-a schimbat brusc cursul în viață, Lenoir a obținut un loc de muncă ca muncitor la o fabrică de email, unde a avut loc dezvoltarea sa treptată ca tehnician. În curând vine cu o nouă metodă de aplicare a smalțului, pentru care primește dividende stabile de la proprietar, iar situația sa financiară se îmbunătățește considerabil.
După cum știți, orice angajat pare să fie întotdeauna plătit prea puțin. Și apoi, într-o bună zi, Lenoir îi cere proprietarului să plătească mai mult pentru invenția sa. Finalul este standard: Jean zboară în stradă, își mănâncă rapid ultimii bani, cerșește și chiar ispășește o pedeapsă de 3 luni de închisoare pentru afaceri ilegale (ca organizator al unui atelier de lăcătuș ilegal).
Drept urmare, șomerul și condamnat anterior Lenoir, care își ducea o existență pe jumătate înfometată, a fost angajat din milă de italianul francizat Hippolyte Marinoni în atelierul său de galvanoplastică. În curând, priceputul Lenoir vine cu o serie de invenții pentru a reduce costul de producție.
Trei ani mai târziu, Jean inventează o nouă metodă de galvanizare, dar, după ce a învățat din experiența anterioară, o brevetează mai întâi și apoi o propune lui Marinoni. După ce a evaluat perspectivele de utilizare a invenției, proprietarul atelierului este de acord cu condițiile propuse. Reputația profesională a lui Lenoir la scara proprietarului crește și mai mult și, ca urmare, relația lor devine parteneriat și chiar camaraderie.
Pentru viitorul inventator, acesta a fost un succes uriaș: un excelent inginer mecanic și electric, Marinoni, a devenit ulterior mentor și asistent al proprietarului. Și acum banii și timpul liber care au apărut îi permit lui Lenoir să se cufunde complet în procesul creativ de implementare a unei idei de mult prețuite - crearea unui motor cu ardere internă ieftin și eficient.
Conform amintirilor inventatorului, la acea vreme principala întrebare care îl chinuia era alegerea combustibilului pentru a fi utilizat în viitorul său motor. Un incident m-a ajutat să decid.
Într-o zi, Jean lua cina la un restaurant unde a lucrat cândva ca garçon. Iluminatul din acesta a fost organizat cu ajutorul unor jeturi mici de gaz amplasate deasupra fiecărei mese. Capacul de sticlă al conului de deasupra mesei lui Lenoir s-a dovedit a fi rupt, iar garçon s-a apropiat și i-a sugerat să folosești în schimb un pahar de vin.
În timp ce garçonul căuta chibrituri, sub sticlă s-a acumulat mult gaz; după ce i s-a dat foc, a avut loc o microexplozie și sticla a zburat sus în aer. Atunci Lenoir a venit cu ideea de a folosi gaz de iluminat în mașina lui, care era mereu la îndemână la Paris.
Pentru a fi corect, trebuie remarcat faptul că utilizarea gazului ca combustibil a fost propusă de John Barber încă din 1791. Dar motorul său cu ardere internă nu a părăsit niciodată etapa de proiectare exploratorie.
Lenoir a fost un analfabet tehnic, autodidact capabil și, în aceste circumstanțe, alege calea cea mai rațională - decide să se familiarizeze cu evoluțiile predecesorilor săi. Petrece săptămâni în biroul de brevete, unde caută sistematic și progresiv toate brevetele pentru motoarele cu ardere internă. Studiind partea lor descriptivă, Jean nu numai că dobândește cunoștințe tehnice, ci și, ca o persoană inteligentă, învață nu din greșelile sale, ci din greșelile altora.
Și încetul cu încetul, în capul unui tânăr tehnician talentat apare ideea de a construi un motor cu ardere internă funcțional, combinând toate acele idei solide care au fost descoperite de inventatorii care au deschis această cale dificilă înaintea lui.
Smart Lenoir nu a inventat motorul de la zero, a luat o cale mai simplă și, în același timp, mai complexă - a decis să combine multe soluții tehnice inventate anterior într-un singur design, luând din fiecare invenție (cum i se părea) cel mai mult. important și viabil (acest proces creativ de analiză atentă a numeroase brevete Lenoir descrise ulterior în detaliu).
Sarcina nu a fost ușoară, deoarece au existat multe invenții, dar niciun motor nu a atins perfecțiunea tehnică și nu a intrat în producția de masă. Jean a selectat și analizat cu atenție materialele, nedorind să repete accidental designul dezvoltat anterior de altcineva în motorul său termic și apoi să riposteze în instanță apărând propriul său brevet.
În limbajul modern, Lenoir (așa cum a afirmat în memoriile sale), chiar înainte de începerea construcției, a efectuat un studiu de brevet aprofundat al dezvoltării motoarelor pe gaz, care nu a trecut niciodată de stadiul de prototip și, în cele din urmă, a colectat o arhivă decentă de brevete.
Această activitate l-a îmbogățit fără îndoială cu vaste cunoștințe practice. Dar cunoștințele sale teoretice erau slabe, ceea ce în cele din urmă nu l-a condus la ideea de a utiliza precomprimarea amestecului combustibil înainte de a-l aprinde - i se părea că nu există niciun beneficiu în acest lucru și doar a complicat proiectarea motorului.
Drept urmare, invenția sa, protejată printr-un brevet francez din 24 ianuarie 1860, conform clasificării introduse mai târziu a motoarelor cu ardere internă, a fost clasificată ca motoare „fără compresie”.
După cum notează istoricii, Lenoir nu a proiectat singur noul motor. La fabricarea și reglarea fine a primelor mostre de lucru, inventatorul a fost ajutat de Ippolit Marinoni, care era un mecanic mai experimentat decât Lenoir, a muncit mult în succesul afacerii concepute și, ca rezultat, a întruchipat cu succes ideile inventatorului în metal. Unii designeri (în special G. Guldner) credeau că Marinoni a fost cel care a dezvoltat un model profund gândit al motorului Lenoir, care a devenit ulterior un model standard.
Cu toate acestea, inițial Marinoni, a cărui producție a fost reorientată către producția de piese pentru motoare cu abur, a fost sceptic față de ideea lui Jean și a refuzat să participe la afacerea sa. Lucrurile s-au prăbușit: mândru Lenoir a plecat în Anglia în februarie 1860, și-a brevetat invenția acolo și a încercat să-i intereseze pe industriașii englezi să construiască un motor. Dar ei îi percep și cu neîncredere invenția și îl invită să prezinte mai întâi un prototip funcțional.
Drept urmare, inventatorul, zdrobit de greutățile suferite, după ce și-a cheltuit toate fondurile și s-a transformat din nou în cerșetor, se întoarce la Paris și îl roagă în lacrimi pe Marinoni să-l accepte ca un simplu muncitor, doar pentru a-i permite să-și fabrice încet încet. motor în timpul liber.
Aparent, Marinoni a fost un om bun, l-a acceptat din nou pe Lenoir în fabrică și chiar și curând, devenind interesat de ideea lui, a început să-l ajute, rezolvând numeroase dificultăți de proiectare care au apărut în timpul construcției motorului.
Drept urmare, entuziasmul și experiența tehnică de lucru în tandem au adus rezultate practice sub forma unui produs funcțional.
Nașterea unui motor
Motorul, proiectat la fabrica Marinoni, era foarte simplu și funcționa după un algoritm care amintește de ciclurile de funcționare ale unui motor cu abur. Un piston cu disc, ca într-un motor cu abur, a împărțit volumul cilindrului în două cavități. Să presupunem că atunci când mașina este oprită, rămâne pe partea stângă a cilindrului.
Acționat de mânerul de pornire și deplasându-se spre dreapta, pistonul își face puțin mai puțin de jumătate din cursa și în acest moment aspiră amestecul gaz-aer în cavitatea stângă a cilindrului. Apoi fereastra de admisie este închisă de bobină, apoi amestecul este aprins cu ajutorul unei scântei electrice, iar presiunea gazului generată în timpul arderii amestecului mută pistonul în poziția extremă dreaptă (Fig. „b” și „c”. ”), iar pistonul este împins puternic prin tijă și glisează volantul.
Apoi se deschid fereastra de admisie din dreapta și fereastra de evacuare din stânga. Pistonul, antrenat de volantul care a câștigat inerție în poziția stângă, împinge gazele de eșapament din cavitatea stângă și, în același timp, aspiră o nouă încărcătură gaz-aer în cea dreaptă rezultată. După ce orificiul de admisie din dreapta este închis de bobină, amestecul este aprins de o scânteie și pistonul revine rapid în poziția din stânga, completând ciclul de rotație completă a volantului.
Astfel, Lenoir a inventat un motor pe gaz funcțional în doi timpi „cu dublă acțiune”, deoarece fiecare cursă (mișcarea pistonului de la o poziție extremă la alta) combina cursa de putere, arderea, precum și aportul unei încărcări proaspete. și evacuarea gazelor de eșapament.
Este interesant de observat că Lenoir a fost primul povestiri clădirea motoarelor de masă, a folosit un sistem de aprindere electrică (la acea vreme încă nu suficient de fiabil), constând din două celule galvanice Bunsen care dă o tensiune totală de 3,62 V, o bobină de inducție, un întrerupător și două bujii cu izolatori din porțelan și electrozi de platină. (spirala Ruhmkorff). Aceasta mărturisește inteligența inventatorului și cunoașterea bună a inovațiilor electrice din acei ani (sau conștientizarea partenerului său Marinoni).
De asemenea, este de remarcat faptul că Lenoir nu a ascuns faptul că în invenția sa a folosit anumite soluții de design din brevetele altor persoane. De exemplu, un anunț publicat înainte de începerea vânzărilor de motoare spunea:
„...în mașina lui Lenoir a fost folosit un piston conform lui Pat. Stradă; este cu dublă acțiune, ca un motor Lebon; se aprinde cu o scânteie electrică ca o mașină Rivaz; poate funcționa cu compuși volatili de hidrogen precum Herskine-Hasard; poate chiar o distribuție plină de spirit a excentricilor poate fi găsită la Talbot..."
Un alt avantaj a fost aspectul general al motorului, în special dispunerea orizontală a cilindrului. Acest lucru a permis să fie instalat în încăperi cu tavane joase și, de asemenea, a făcut mai ușoară întreținerea mașinii. Pentru a preveni supraîncălzirea, cilindrul și capul acestuia au fost echipate cu o manta de apă și răcite cu apă curentă.
Motorul avea o mulțime de dezavantaje: era teribil de neeconomic, cheltuind aproximativ trei metri cubi de gaz iluminator (cărbune) la 1 cal putere pe oră; Uleiul de lubrifiere a fost turnat în el în găleți, pentru care un lubrifiant era în permanență de serviciu la motor; în ciuda prezenței răcirii cu apă (120 m3 apă pe cai putere-oră), bobina se bloca adesea din cauza supraîncălzirii, iar motorul s-a oprit; randamentul efectiv maxim al mașinii a fost de numai 4–5% la 47…130 rpm.
Da, s-a descoperit, de asemenea, că costul gazului consumat în timpul funcționării unui prototip de motor Lenoir s-a dovedit a fi de șase ori mai mare decât costul cărbunelui pentru un motor cu abur funcțional (pe 1 CP).
S-ar părea că deficiențele enumerate vor duce la eșecul afacerii planificate, motoarele nu vor găsi cerere, iar invenția lui Lenoir se va adăuga la numeroasele liste de motoare experimentale cu ardere internă nerevendicate.
Cu toate acestea, primele motoare de producție, care au apărut în 1860, în ciuda discrepanței evidente dintre caracteristicile lor de performanță și publicitatea lăudărosă publicată anterior, care preziceu moartea iminentă inevitabilă a motoarelor cu abur, au început rapid să-și găsească locul în tipografii și micile industrii urbane. .
Principalul avantaj al noului tip de motoare era că erau compacte și porneau în câteva secunde, în timp ce motoarele cu abur ocupau mult spațiu și necesitau multă agitație cu apa clocotită într-un cazan, precum și prezența servitorilor.
Alte avantaje importante ale motoarelor Lenoir au fost liniștea relativă a funcționării și evacuarea fără fum, care (spre deosebire de motoarele cu abur) le-a permis să fie utilizate în centrul Parisului și în alte orașe mari din apropierea conacelor la modă, fără plângeri din partea locuitorilor cu privire la perturbarea tăcerii și poluarea aerului. De asemenea, costă mult mai puțin decât motoarele cu abur, ocupa puțin spațiu, nu necesitau spații pentru depozitarea cărbunelui, nu necesitau o fundație masivă și puteau fi instalate pe orice etaj al clădirilor.
Într-un cuvânt, Lenoir și Marinoni au fost norocoși - motoarele lor s-au născut exact în momentul în care era nevoie de ele și exact în locul în care era cu adevărat nevoie de ele. Au umplut mai întâi nișele existente în Paris, apoi s-au răspândit în toată Franța și apoi au început să se răspândească în Anglia.
Iar fabrica Marinoni s-a transformat în prima fabrică din lume pentru producția de motoare cu ardere internă.
Ulterior, când s-a descoperit că, datorită caracteristicilor de design, puterea motoarelor Lenoir nu putea depăși 12 CP. p., motoarele cu abur puteau răsufla ușurate și puteau lucra calm - un astfel de motor nu era concurentul lor.
După victoria sa în curte, Etienne Lenoir s-a putut bucura liniștit de laurii descoperitorului și s-a putut plimba cu mândrie prin sălile expozițiilor tehnice. Triumful său a durat 6 ani și s-a încheiat în 1867, când doi inventatori germani Otto și Langen și-au prezentat „mașinăria atmosferică”, a cărei eficiență a ajuns la 14%, la o expoziție la Paris.
Concluzie
De obicei, istoricii l-au slăbit rolul lui Lenoir, numindu-l un fel de muncitor iute la minte care, „...prin o selecție minuțioasă a părților deja cunoscute și o examinare pricepută a celor mai avantajoase condiții de muncă, depășind cu succes dificultățile practice... ”, a proiectat accidental un motor primitiv cu ardere internă.
Acest punct de vedere este greșit. Lenoir a fost o persoană autodidactă talentată, i-a luat mult timp pentru a realiza sarcina, a dobândit în mod independent cunoștințe și experiență de producție, a studiat aproape toate cele mai recente invenții ale timpului său și, în cele din urmă, a realizat ceea ce mulți ingineri care au încercat să rezolve această problemă înaintea lui au putut. nu realiza.
Și ulterior, din 1861 până în 1867, nu a existat un înlocuitor demn pentru motoarele Lenoir produse în masă, iar mostre individuale ale motoarelor produse după proiectul său au fost în funcțiune până în 1905.
De îndată ce au început vânzările de motoare, inventatorii au apărut imediat, parcă din subteran, și s-au grăbit să-l acuze pe Lenoir că și-a însușit ideile. Dintre aceștia, cei mai persistenti au fost Hugon și Reitman. Dar Lenoir a avut noroc și aici - deși procesele l-au costat o grămadă de bani și au stricat nervii, judecătorii au decis totuși cauzele în favoarea lui.
În concluzie, se poate observa că motoarele inventate de Lenoir (mai târziu ușor îmbunătățite) au fost folosite chiar și după apariția motoarelor în 4 timpi ale lui Otto și, în cele din urmă, au supraviețuit creatorului lor, care a murit în 1900.
Și în ciuda faptului că, potrivit unor designeri, în procesul de creare a motorului, Lenoir nu a arătat nici amploarea gândirii inventatorului, nici creativitatea designerului, iar activitățile sale s-au bazat pe un teren eliberat anterior, el a intrat în istorie ca inventatorul primului motor cu combustie internă de producție în masă din lume și, în consecință, primul motor pe gaz.
Și, cel mai important, a dovedit posibilitatea de a crea motoare eficiente cu ardere internă și de a obține beneficii din utilizarea lor, ceea ce la rândul său a declanșat o mișcare de gândire creativă printre alți inventatori ICE care au lucrat după el...
informații