Motorul cu naftă: o invenție apărută la momentul nepotrivit
Motoare de 2, 4 și 6 CP, precum și un motor de barcă Kriegschiff; primul și ultimul sunt prezentate cu carcasa exterioară și coșul de fum îndepărtate
Există puține epoci în povestiri Numărul descoperirilor științifice și al invențiilor tehnice din a doua jumătate a secolului al XIX-lea poate fi comparat cu numărul descoperirilor științifice și al invențiilor tehnice din umanitate. Unele dintre acestea au determinat calea viitoare a dezvoltării tehnologice pentru mulți ani de acum înainte, în timp ce altele au devenit cunoscute drept curiozități tehnice. Și unele, se poate spune, s-au născut la un moment nepotrivit. Motorul cu benzină este un astfel de exemplu.
Un motor cu naftă este un motor extern Un motor cu ardere internă, similar ca design cu un motor cu abur mic. Fluidul său de lucru este vaporul de naftă. Aceeași naftă este utilizată și drept combustibil lichid pentru cazan.
Certificat
Nafta (ligroină, benzină grea, fracție nafta-naftă) este o fracțiune de petrol cu punct de fierbere între 120–240 °C. Este un amestec de hidrocarburi, în principal C8–C14. Se obține prin distilarea directă a țițeiului la presiune atmosferică.
Lichid transparent gălbui.
Sursa: Marea Enciclopedie Rusă.
Povestea
Până în anii 1880, motoarele mici cu aburi erau deja utilizate pe scară largă ca propulsie pentru ambarcațiuni mici cu aburi, precum și pentru nave mari. Cu toate acestea, legislația americană, adoptată după o serie de explozii de cazane, impunea ca toate navele cu aburi să aibă la bord în permanență un mecanic autorizat. Deși acest lucru nu reprezenta o provocare semnificativă pentru navele comerciale, făcea imposibilă utilizarea ambarcațiunilor mici cu aburi în scopuri personale și recreative. Obținerea unei licențe de mecanic necesita doi ani de pregătire.
Restricții similare se aplicau funcționării motoarelor cu aburi folosind apa ca fluid de lucru, dar nu se aplicau fierberii benzinei (naftei). Acest lucru le-a permis proprietarilor de ambarcațiuni de agrement, pentru prima dată, să își opereze ambarcațiunile independent, fără asistența unui mecanic autorizat.
Publicitatea din acea vreme folosea în mod deliberat sloganul:
„Fiecare om propriul său inginer!”
În 1898, o ambarcațiune cu motor pe benzină a câștigat cursa de bărci cu motor de la Paris.[2] Din păcate, autorul nu a putut găsi nicio informație detaliată despre această ambarcațiune sau despre proprietarul ei.
În același an, ambarcațiunile pe benzină au concurat pentru prima dată în regata I-LYA (Inter-Lake Yachting Association) de pe Lacul Erie (Put-in-Bay, Ohio). Câștigătorul a fost „Otsiketa” din Detroit.[4]
Prima ambarcațiune cu motor pe benzină a fost construită, se pare, în Marea Britanie și descrisă în revista franceză La Nature în 1888. Zephyr a fost invenția lui Alfred Yarrow, un renumit producător de vapoare cu aburi. În același an, compania elvețiană Escher Wyss AG a început să producă nave similare.
Dispozitiv și principiu de funcționare
Schema unui motor cu naftă cu rezervor de combustibil și conducte
Motorul cu naftă este un motor cu abur vertical, cu trei cilindri, cu acțiune simplă (A). Motorul și cazanul sunt o singură unitate. Manivelele celor trei cilindri erau decalate cu 120° unul față de celălalt. Acest lucru asigura că unul dintre cilindri era întotdeauna în faza de funcționare, permițând motorului să pornească fără ca pistonul să se oprească.
Direct deasupra motorului se află un cazan de abur cu o serpentina tubulară de cupru (M) și un arzător (K) în care nafta este evaporată într-un tub de cupru.
Vaporii de naftă rezultați intră în cilindrii motorului prin supapa hidraulică, iar după finalizarea lucrării, vaporii de evacuare trec prin tuburile de condensare (Q), situate în exterior de-a lungul pereților laterali ai vasului, după care se întorc în rezervorul de naftă (P, rezervor).
Cazanul era încălzit de un arzător cu duză; o cantitate mică de naftă era extrasă din cazan sub presiune. Pentru a porni motorul, arzătorul care funcționa continuu trebuia aprins cu un chibrit, iar apoi trebuia pompat aer timp de aproximativ un minut folosind pompa de aer (T).
Drept urmare, în cazan se creează presiunea necesară, iar după deschiderea injectorului (N), motorul începe să funcționeze independent.
Pentru a opri motorul, închideți injectorul (N) și țineți maneta (B) în poziția corespunzătoare. Motorul se va opri imediat.
Motorul era lubrifiat de nafta însăși, care se colecta într-un carter umed etanș. Mecanismul de distribuție a aburului era semnificativ mai simplu decât cel al motoarelor cu abur contemporane. Un arbore cu came, situat deasupra cilindrilor, acționa supapele hidraulice. O volantă, care modifica faza arborelui cu came față de arborele cotit, era utilizată pentru mersul înapoi.
Schema unei mașini de naftă cu trei cilindri
Unul dintre avantajele naftei era punctul său de fierbere scăzut în comparație cu apa, ceea ce a permis un design mai simplu al motorului. Cu toate acestea, acest lucru a limitat și eficiența termodinamică a unității, deoarece a redus intervalul de temperatură de funcționare.
Principalul producător de bărci și iahturi cu motoare pe bază de petrol a fost compania elvețiană Escher Wyss AG.
Cele mai mici, tipul I, și cele mai mari, tipul II, sunt ambarcațiuni cu motoare cu naftă.
Certificat
Escher Wyss este o companie elvețiană de inginerie fondată la Zurich în 1805. Inițial angajată în producția de mașini și echipamente hidraulice, compania a devenit ulterior un important producător de motoare cu aburi, nave și echipamente industriale. La sfârșitul secolului al XIX-lea, compania a început să construiască ambarcațiuni mici cu motor, inclusiv ambarcațiuni cu motor pe bază de naftă.
Pentru compania elvețiană, prima ambarcațiune practic funcțională echipată cu un motor cu naftă a fost Sarcelle, care a intrat în serviciu pe 26 februarie 1888.
Sarcelle, 1888
Funcționarea sa cu succes a confirmat operabilitatea noii centrale electrice și a marcat începutul dezvoltării ulterioare a acestui domeniu al construcțiilor navale.
Iahtul „Küßnacht”
Bărci din aluminiu Escher Wyss
Escher, Wyss & Cie., o companie cu o experiență considerabilă în construcția navală, a început să construiască nave din aluminiu încă din anii 1880.
Proiectantul acestor nave a fost inginerul W. Reitz.
Prima navă din aluminiu a companiei a fost iahtul „Zephyr”, construit în 1891.
Principalele sale caracteristici:
• lungime - 9,90 m;
• lățime – 1,80 m;
• pescaj – 0,60 m;
• motor - nafta, 4 CP;
• greutatea navei – aproximativ 660 kg.
A doua navă, Mignon, a fost construită în 1892 la ordinul lui Alfred Nobel.
Iahtul din aluminiu „Mignon”, care i-a aparținut lui Alfred Nobel
Construit în 1894 după un proiect al prințului Wilhelm zu Wied, iahtul „Aluminia” era un iaht de agrement din aluminiu, cu un rig de iolă cu două catarge și un motor auxiliar cu naftă de 6 cai putere. A fost unul dintre primele iahturi germane cu o cocă construită aproape în întregime din aluminiu.
Iahtul din aluminiu „Aluminia”, care a aparținut prințului Wilhelm zu Wied
O barcă din aluminiu cu motor pe benzină de 2 cai putere, deținută de sultanul Marocului
Costul și baza de clienți
În anii 1880, costul unei nave pentru transportul de naftă depășea salariul pe optsprezece luni al meșteșugarului care o construia.
Cu toate acestea, Escher Wyss a primit numeroase comenzi pentru construirea unor astfel de nave și le-a livrat în multe țări. Printre cei mai importanți clienți s-au numărat următorii oficiali de rang înalt și agenții guvernamentale:
• Wilhelm al II-lea, împărat german;
• Regele Otto al Bavariei;
• Marele Duce de Oldenburg;
• Prințul Wilhelm zu Wied;
• Prințul Alexandru Karageorgievici;
• Khediv al Egiptului;
• Sultanul Marocului;
• Contele Zeppelin;
• Alfred Nobel, inventatorul dinamitei;
• Consul Fleischmann (Küsnacht);
• Departamentul Naval din La Spezia (Italia);
• Autoritatea de Inginerie Portuară din Marsilia;
• Ministerul Lucrărilor Publice din Egipt (Cairo);
• Marina Imperială Rusă flota (Sankt Petersburg);
• Căile Ferate Federale Elvețiene (Romanshorn);
• Oficiul Naval din Osaka (Japonia);
• Guvernul României (Constanţa);
• Expediția Polară Sud-Germană;
• guvernul Imperiului German pentru colonia Africa Orientală Germană.
Un iaht cu cabină, echipat cu un motor cu benzină (Lungime - 11 m, lățime - 1,9 m.)
Barca cu motor cu motor pe benzină „Hohenzoller”, cumpărată pentru împăratul german Wilhelm al II-lea și folosită pe iahtul imperial cu același nume
Nava de expediere „Sleipner”, care a aparținut împăratului german
Cea mai veche barcă existentă cu motor pe benzină, Charlotte
În ciuda incidentelor izolate de incendii, centralele petroliere au fost considerate destul de fiabile și ușor de operat.
Până în prezent, nu s-au găsit informații fiabile despre utilizarea motoarelor pe bază de naftă în afara navelor mici.
Concluzie
Motoarele cu benzină nu au fost utilizate pe scară largă în vremea lor. Se crede că acest lucru se datorează faptului că, la momentul dezvoltării lor, producția de petrol și fabricarea produselor petroliere erau încă la început. Cu toate acestea, când benzina și benzina au devenit disponibile la începutul secolului al XX-lea, motoarele cu ardere internă apăruseră deja - mai eficiente, mai ușor de operat și mai fiabile. Astfel, motoarele cu benzină și benzină și-au pierdut avantajele. Cu toate acestea, ele au demonstrat posibilitatea fundamentală de a crea un motor cu combustibil lichid compact și ușor de utilizat.
Surse:
1. Escher Wyss & Co. Motorboote und Motoryachten (https://vsd-asv.ch/docs/Naphta-Dampfboote.pdf, https://www.steamboattrust.org.uk/pdfs/catalogues/Escher%20Wyss.pdf)
2. Harald Fock, „Schnellboote”, Band I. Koehlers Verlaggesellschaft, Herford, 1973.
3. Wikipedia
4. I-LYA 2023
Informații