Как сделать треугольник рело

Обновлено: 07.07.2024

Треугольник Рёло – это область пересечения трех окружностей, построенных из вершин правильного треугольника. Они имеют радиус, равный стороне этого же треугольника. Он относится к разряду простых фигур (как круг), обладающих постоянной шириной. То есть если к нему провести две параллельные опорные прямые, то независимо от выбранного направления, расстояние между ними будет неизменным, в любой точке независимо от их длины.

Иные исследователи первооткрывателем этой фигуры признают Леонарда Эйлер (18 век), который уже тогда продемонстрировал возможность его создания ее из трех окружностей.

• Сверло Уаттса. В 1914 году Гарри Джеймс Уаттс изобрел уникальный инструмент для высверливания квадратных отверстий. Это сверло, выполнено в форме Треугольника Рёло;

Вот тут можно вспомнить подробный пост про двигатель Ванкеля

• Грейферный механизм кинопроекторов. Треугольник Рёло, вписанный в квадрат и двойной параллелограмм лежат в его основе. А нужен он для равномерного продергивания кинопленки во время киносеанса со скоростью в 18 кадров/с без отклонений и задержек;

• Плектр или медиатор, тоже не что иное, как треугольник Рёло. Они необходимы при игре на щипковых музыкальных инструментах.

• В архитектуре. Конструкция из двух дуг треугольника Рёло образует стрельчатую арку готического стиля. А окна в форме Рёло стоят в Брюгге в церкви Богоматери. Как орнамент он присутствует и на оконных решетках швейцарской коммуны Отрив и цистерцианского аббатства.

На самом деле Рёло не является первооткрывателем этой фигуры, хотя он и подробно исследовал её. В частности, он рассматривал вопрос о том, сколько контактов (в кинематических парах) необходимо, чтобы предотвратить движение плоской фигуры, и на примере искривлённого треугольника, вписанного в квадрат, показал, что даже трёх контактов может быть недостаточно для того, чтобы фигура не вращалась.

Некоторые математики считают, что первым продемонстрировал идею треугольника из равных дуг окружности Леонард Эйлер в XVIII веке. Тем не менее, подобная фигура встречается и раньше, в XV веке: её использовал в своих рукописях Леонардо да Винчи. Треугольник Рёло есть в его манускриптах A и B, хранящихся в Институте Франции [10] , а также в Мадридском кодексе.

Примерно в 1514 году Леонардо да Винчи создал одну из первых в своём роде карт мира. Поверхность земного шара на ней была разделена экватором и двумя меридианами(угол между плоскостями этих меридианов равен 90°) на восемь сферических треугольников, которые были показаны на плоскости карты треугольниками Рёло, собранными по четыре вокруг полюсов.

Ещё раньше, в XIII веке, создатели церкви Богоматери в Брюгге использовали треугольник Рёло в качестве формы для некоторых окон

Следовательно, изобретенный в прошлом веке треугольник Рёло широко используется сегодня. Однако его изучение не стоит на месте. Его свойства, как характеристики простой фигуры, находится в постоянном теоретическом и практическом изучении.

А вот еще применение :

Китайский офицер Гуан Байхуа из Циндао заново изобрел колесо. Он создал необычный велосипед: вместо круглых колес у него треугольник сзади и пятиугольник спереди.

Сам изобретатель уверен, что новая модель будет пользоваться популярностью, поскольку, чтобы передвигаться на таком велосипеде, требуется больше усилий, а значит, это в какой-то степени может заменить спортивную нагрузку.

Несмотря на то, что новый велосипед не пользуется коммерческим успехом, Байхуа не унывает. Теперь он занят созданием новой социальной сети в интернете.

Вот еще такое применение:

В современном мире, при быстро развивающихся технологиях нельзя обойти стороной фигуру постоянной ширины - треугольник Рёло, позволяющий сократить затраты при производстве, к примеру, при конструировании деталей.

Этой геометрической фигуре,ее применению и свойствам посвящена работа.

Научно-исследовательская работа

Руководитель: Алабина Галина Юрьевна,

Нащёкина Ольга Владимировна

Понятие треугольника Рёло ……….……. …………………………….……. 4

Свойства треугольника Рёло………………………………. 6

5.1. Сверление квадратных отверстий…………………. ………………. 10

5.4. Грейферный механизм в кинопроектах…………………………….….12

6. Треугольник Рёло в искусстве…………………………………..………. …….13

6.1. Треугольник Рёло в архитектуре……………. ……………………….13

6.2. Изобретение велосипеда с треугольными колёсами…..……………. 13

6.3. Повозка с треугольными колёсами…………………………………….15

Иногда в основе любой ширины и толщины нужно сделать отверстие с идеальным квадратным сечением. А вы когда-нибудь задумывались над тем, как сверлят квадратные отверстия? Советов, как добиться максимальной точности при минимальных затратах, множество. Я задумалась над вопросом, а как бы с этой задачей справился математик и смог бы он сделать лучше. Ответ оказался положительным. Оказывается, существует еще один способ для вырезания квадратных отверстий, в реализации которого косвенно поучаствовал математик. Итак, квадратные отверстия можно сделать при помощи специального сверла, в сечение которого заложена форма треугольника Рёло. Меня заинтересовало не только само по себе данное изобретение, но и необычная геометрическая фигура – круглый треугольник. Я узнала, что он называется треугольником Рёло и посвятила свою работу изучению его свойств и областей применения. А заодно поставила задачу выяснить, как геометрия позволяет этому чуду катиться и иметь удивительно плавный ход.

Область исследования – математика.

Объект исследования– треугольник Рёло.

Предмет исследования – понятие треугольника Рёло, его свойства и практическое применение.

Цель исследования:

Привести достаточное количество примеров применения свойств треугольника Рёло.

Изучить главные свойства и узнать как можно больше о треугольнике Рёло.

На основе изученных материалов предложить области использования треугольника Рёло.

Познакомиться с историей изобретения.

Рассмотреть области применения фигур постоянной ширины.

Актуальность:

2. Понятие треугольника Рёло.

Треугольник Рёло представляет собой область пересечения трёх равных кругов с центрами в вершинах правильного треугольника и радиусами, равными его стороне.

Построение треугольника Рёло циркулем

Треугольник Рёло можно построить с помощью одного только циркуля, не прибегая к линейке. Это построение сводится к последовательному проведению трёх равных окружностей. Центр первой выбирается произвольно, центром второй может быть любая точка первой окружности, а центром третьей — любая из двух точек пересечения первых двух окружностей.

3. Свойства треугольника Рёло.

Он обладает свойством кривых постоянной ширины.

Теорема Барбье: Все кривые постоянной ширины h имеют одинаковую длину, равную πh.

Треугольника Рёло симметричен, обладает осевой симметрией. Он имеет три оси симметрии, каждая из которых проходит через вершину треугольника и середину противоположной стороны.

Поскольку треугольник Рёло является фигурой постоянной ширины, он обладает всеми общими свойствами фигур этого класса:

– с каждой из своих опорных (параллельных) прямых треугольник Рёло имеет лишь по одной общей точке;

– расстояние между двумя любыми точками треугольника Рёло не может превышать его ширины;

– отрезок, соединяющий точки касания двух параллельных опорных прямых к треугольнику Рёло, перпендикулярен к этим опорным прямым;

– через любую точку границы треугольника Рёло проходит по крайней мере одна опорная прямая;

– через каждую точку границы треугольника Рёло проходит объемлющая его окружность радиуса , причём опорная прямая, проведённая к треугольнику Рёло через точку , является касательной к этой окружности;

– треугольник Рёло, как и любую другую фигуру постоянной ширины, можно вписать в квадрат.

Экстремальные свойства

–Среди всех фигур постоянной ширины у треугольника Рёло наименьшая площадь. Чтобы найти площадь треугольника Рёло, можно сложить площадь внутреннего равностороннего треугольника и площадь трёх оставшихся одинаковых круговых сегментов, опирающихся на угол в 60°.

4. История появления:

5. Практическое применение.

1. Сверление квадратных отверстий

Сверло с сечением в виде треугольника Рело и режущими кромками, совпадающими с его вершинами, позволяет получать почти квадратные отверстия. Отличие таких отверстий от квадрата состоит лишь в немного скруглённых углах. Другая особенность подобного сверла заключается в том, что его центр при вращении не остаётся на месте, как это происходит в случае традиционных спиральных свёрл, а описывает кривую, состоящую из четырёх дуг эллипсов. Поэтому патрон, в котором зажато сверло, не должен препятствовать этому движению.

2. Двигатель Ванкеля

Другой пример использования можно найти в двигателе Ванкеля: ротор этого двигателя выполнен в виде треугольника Рёло. Он вращается внутри камеры, поверхность которой выполнена по эпитрохоиде. Вал ротора жёстко соединён с зубчатым колесом, которое сцеплено с неподвижной шестернёй. Такой трёхгранный ротор обкатывается вокруг шестерни, всё время касаясь вершинами внутренних стенок двигателя и образуя три области переменного объёма, каждая из которых по очереди является камерой сгорания. Благодаря этому двигатель выполняет три полных рабочих цикла за один оборот.

Двигатель Ванкеля позволяет осуществить любой четырёхтактный термодинамический цикл без применения механизма газораспределения. Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение и пуск в нём принципиально такие же, как у обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Впервые на серийных автомобилях этот двигатель стала устанавливать компания Mazda. Он установлен на моделях MazdaRX-7 и MazdaRX-8.

3. Крышки для люков

В форме треугольника Рёло можно изготавливать крышки для люков — благодаря постоянной ширине они не могут провалиться в люк. В Сан-Франциско подобные крышки используются для системы рекуперированной воды.

4. Грейферный механизм в кинопроекторах

Также треугольник использовался в грейферном механизме в кинопроекторах. Двигатели дают равномерное вращение оси, а чтобы на экране было четкое изображение, пленку мимо объектива надо протянуть на один кадр, дать ей постоять, потом опять резко протянуть и так 18 раз в секунду. Именно эту задачу решает грейферный механизм. Он основан на треугольнике Рело, вписанном в квадрат и двойном параллелограмме, который не дает квадрату наклоняться в стороны.

Действительно, т.к. длины противоположных сторон равны, то среднее звено при всех движениях остается параллельным основанию, а сторона квадрата всегда параллельной среднему звену. Чем ближе ось крепления к вершине треугольника Рело, тем более близкую к квадрату фигуру описывает зубчик грейфера.

Треугольник Рёло — распространённая форма плектра (медиатора): тонкой пластинки, предназначенной для приведения в состояние колебания струн щипковых музыкальных инструментов.

6. Треугольник Рёло в искусстве

1. Треугольник Рёло в архитектуре

Форма треугольника Рёло используется и в архитектурных целях. Окна в форме треугольника Рёло можно обнаружить в церкви Богоматери в Брюгге, а также в шотландской церкви в Аделаиде.

2. Изобретение велосипеда с треугольными колесами

Изобретением колес велосипеда занимается китайский рационализатор Гуань Байхуа, 50-летний офицер из города Циндао. Больше того, он изобретает заново самую консервативную деталь велосипеда – колеса. Вместо понятных всем круглых он предложил кататься на колесах пяти - и треугольной формы (спереди и сзади, соответственно). Для китайцев велосипед – главный вид транспорта, популярностью затмевающий автомобили. Но велосипед с угловатыми колесами средством передвижения не станет. По словам изобретателя, поездка на нем требует больше усилий, чем на обычном велосипеде, и скорее всего, он найдет свою нишу в качестве экзотической игрушки и более эффективного тренажера. Впрочем, все, кто пробовал прокатиться на нем, удивляются вовсе не трудности кручения педалей, а неожиданной плавности хода.
Действительно, казалось бы, угловатые колеса неизбежно должны создавать при качении существенную тряску – но ее Гуаню Байхуа удалось снизить благодаря прекрасному знанию геометрии и настоящей китайской хитрости.

2) Изготовление велосипеда с помощью 3D ручки

Для перемещения тяжёлых предметов на небольшие расстояния можно использовать не только колёсные, но и более простые конструкции, например, цилиндрические катки. Для этого груз нужно расположить на плоской подставке, установленной на катках, а затем толкать его. По мере освобождения задних катков их необходимо переносить и класть спереди. Такой способ транспортировки человечество использовало до изобретения колеса. При этом перемещении важно, чтобы груз не двигался вверх и вниз, так как тряска потребует дополнительных усилий от толкающего. Для того, чтобы движение по каткам было прямолинейным, их сечение должно представлять собой фигуру постоянной ширины. Чаще всего сечением был круг, ведь катками служили обыкновенные брёвна. Однако сечение в виде треугольника Рёло будет ничуть не хуже и позволит передвигать предметы столь же прямолинейно.

Я попробовала соорудить такую повозку и опытным путем проверить гипотезу об отсутствии качки.

О том, как просверлить отверстие круглой формы, знает практически каждый, а про сверло для квадратных отверстий известно далеко не всем. Между тем просверлить отверстие квадратной формы можно как в изделиях из мягкой древесины, так и в более твердых металлических деталях. Для решения такой задачи используются специальные инструменты и приспособления, принцип действия которых основан на свойствах простейших геометрических фигур.

Принципы действия и конструкция

Для того чтобы просверлить квадратное отверстие, обычно используют сверло Уаттса, в основу конструкции которого положена такая геометрическая фигура, как треугольник Рёло. Одна из важнейших особенностей такой фигуры, представляющей собой область пересечения трех равных кругов, состоит в следующем: если к такому треугольнику провести пару параллельных опорных прямых, то расстояние между ними будет всегда постоянным. Таким образом, если двигать центр треугольника Рёло по траектории, описываемой четырьмя эллипсоидными дугами, его вершины будут вычерчивать практически идеальный квадрат, у которого будут лишь несколько скруглены вершины.

Свойство треугольника Рёло

Уникальные свойства треугольника Рёло позволили создать сверла для квадратных отверстий. Особенностью использования такого инструмента является то, что ось его вращения должна не оставаться на месте, а перемещаться по вышеописанной траектории. Естественно, этому перемещению не должен препятствовать патрон оборудования. При использовании такого сверла и соответствующей оснастки квадратное отверстие получается с идеально ровными и параллельными сторонами, но с немного скругленными углами. Площадь таких необработанных инструментом уголков составляет лишь 2% от площади всего квадрата.

Изготовление устройства для сверления квадратных отверстий

Используя сверла Уаттса, работающие по принципу треугольника Рёло, можно выполнять сверление квадратных отверстий в металлических заготовках даже на обычном станке, не оснащенном специальными насадками. Для того же, чтобы создать квадратное отверстие в деревянной детали, можно использовать и обычную дрель, но для этого ее необходимо оснастить дополнительными приспособлениями.

Изготовить несложное устройство, позволяющее просверлить квадратные отверстия в деревянных заготовках, можно по следующим рекомендациям.

Для начала, используя лист фанеры или деревянную доску небольшой толщины, необходимо сделать сам треугольник Рёло, геометрические параметры которого должны соответствовать диаметру применяемого сверла Уаттса.
Сверло надо жестко зафиксировать на поверхности изготовленного треугольника.
Чтобы треугольник Рёло и закрепленное на нем сверло перемещались по требуемой траектории, необходимо изготовить деревянную направляющую рамку. Во внутренней части рамки следует вырезать квадрат с геометрическими параметрами, полностью соответствующими размерам отверстия, которое вы собираетесь просверлить.
Рамка при помощи специальной планки фиксируется на дрели, при этом центр треугольника Рёло, помещаемого в направляющую рамку, должен совпадать с осью вращения патрона электроинструмента.
Для того чтобы сообщить сверлу для выполнения квадратного отверстия крутящий момент, но при этом не создать ограничений для перемещения инструмента в поперечном направлении, хвостовик соединяют с патроном дрели посредством передаточного механизма, работающего по принципу карданного вала грузового автомобиля.
Деревянную заготовку, в которой необходимо просверлить квадратное отверстие, следует надежно зафиксировать, при этом расположить ее так, чтобы центр будущего отверстия строго совпадал с осью вращения используемого для обработки сверла.

Чертеж деталей приспособления для сверления квадратного отверстия

Таблица 1. Размеры направляющих втулок

Таблица 2. Размеры сверл (нажмите для увеличения)

Собрав такое несложное устройство, надежно зафиксировав все элементы его конструкции и обрабатываемую заготовку, можно включать электрическую дрель и начинать процесс сверления.

Как уже говорилось выше, просверленное при помощи такого устройства квадратное отверстие будет иметь абсолютно ровные и параллельно расположенные стороны, но его угловые участки будут слегка закруглены. Решить проблему с закругленными углами несложно: можно доработать их при помощи обычного надфиля.

Следует иметь в виду, что используют вышеописанное приспособление, не отличающееся высокой жесткостью, для сверления отверстий квадратной формы в деревянных заготовках небольшой толщины.

Сверло Уаттса и сделанное с его помощью квадратное отверстие в металлической заготовке

В работе описывается применение треугольника Рело для практических задач.

Вложение	Размер
Работа представлена на НОУ	484.59 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное учреждение

средняя школа № 22

С углубленным изучением отдельных предметов

Нижегородского района г. Н. Новгорода

Научное общество учащихся.

Использование треугольника Рело в РПД. Сравнение поршневого ДВС и РПД.

Выполнила: Ершова Ольга

ученица 9 М класса

1.2.Свойства, общие для всех фигур постоянной ширины……………. 5

Глава 2. Двигатели внутреннего сгорания………………………………………7

2.2. История создания поршневого ДВС………………………………….7

2.3. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС)…. ……11

2.4. Роторно - поршневый двигатель Ванкеля…………………………..12

Глава 3. Сравнительный анализ………………………………………………. 15

3.1. Преимущества и недостатки поршневого ДВС…………………….15

3.2. Преимущества и недостатки роторно-поршневого ДВС………….15

3.3. Сравнительный анализ автомобилей с поршневым ДВС и роторно-поршневым ДВС…………………………………………………………..16

Список используемой литературы……………………………………………. 18

Я выбрала данную тему, потому что мне стало интересно, как математика может быть связана с физикой, и как эта связь может быть применена в области науки.

Оказалось, что свойства геометрических фигур можно использовать в изобретениях различных механизмов. Так, немецкий ученый в области механики и машиностроения Франц Рело, живший в XIX веке, исследовал свойства треугольника, который впоследствии был назван его именем. И позже эта фигура использовалась в изобретении ротора - основной части роторно-поршевого двигателя.

Данный двигатель более мощный и экономичный. Следовательно, используя его, современные люди могут выигрывать во времени передвижения, что весьма актуально.

Я в своей научно-исследовательской работе буду говорить об использовании треугольника Рело в различных механизмах и машиностроении, и сравнивать поршневый и роторно-поршневый ДВС.

Для достижения этой цели я ставлю перед собой следующие задачи:

изучить треугольник Рело и рассказать о его практическом применении;
рассказать историю появления и усовершенствования поршневого и роторного ДВС;
выявить преимущества и недостатки этих двигателей;
провести сравнительный анализ качеств тех автомобилей, в которых эти двигатели используются.

Глава 1. Треугольник Рело.

Фигура была названа по фамилии немецкого механика Франца Рёло. Он был первым, кто исследовал свойства этого треугольника. Некоторые математики считают, что первым продемонстрировал идею треугольника из равных дуг окружности Леонард Эйлер в XVIII веке. Но подобная фигура встречается и раньше, в XV веке: её использовал в своих рукописях Леонардо да Винчи.

Треугольник Рёло представляет собой область пересечения трёх равных кругов с центрами в вершинах правильного треугольника и радиусами, равными его стороне. Негладкая замкнутая кривая, ограничивающая эту фигуру, также называется треугольником Рёло. (рис.1.1).

Рис. 1.1. Треугольник Рело.

Треугольник Рёло можно построить с помощью одного только циркуля. Это построение сводится к последовательному проведению трёх равных окружностей. Центр первой выбирается произвольно, центром второй может быть любая точка первой окружности, а центром третьей — любая из двух точек пересечения первых двух окружностей.

Треугольник Рёло является простейшей после круга фигурой постоянной ширины. То есть если к треугольнику Рёло провести пару параллельных опорных прямых, то независимо от выбранного направления расстояние между ними будет постоянным. Это расстояние называется шириной треугольника Рёло.

Среди прочих фигур постоянной ширины треугольник Рёло выделяется рядом экстремальных свойств: наименьшей площадью, наименьшим возможным углом при вершине, наименьшей симметричностью относительно центра.

Свойства, общие для всех фигур постоянной ширины.

Треугольник Рёло является фигурой постоянной ширины, поэтому он обладает всеми общими свойствами фигур этого класса:

с каждой из своих опорных прямых треугольник Рёло имеет лишь по одной общей точке;
расстояние между двумя любыми точками треугольника Рёло не может превышать его постоянной ширины;
отрезок, соединяющий точки касания двух параллельных опорных прямых к треугольнику Рёло, перпендикулярен к этим опорным прямым;
через любую точку границы треугольника Рёло проходит по крайней мере одна опорная прямая;
через каждую точку P границы треугольника Рёло проходит объемлющая его окружность радиуса a , причём опорная прямая, проведённая к треугольнику Рёло через точку P , является касательной к этой окружности;
радиус окружности, имеющей не меньше трёх общих точек с границей треугольника Рёло, ширины треугольника не превышает;
треугольник Рёло нельзя разделить на две фигуры, диаметр которых был бы меньше ширины самого треугольника;
треугольник Рёло, как и любую другую фигуру постоянной ширины, можно вписать в квадрат, а также в правильный шестиугольник;
по теореме Барбье формула периметра треугольника Рёло справедлива для всех фигур постоянной ширины.

Среди всех фигур данной постоянной ширины площадь окружности максимальна. Площадь соответствующего треугольника Рёло меньше на ≈10,27%. В этих пределах лежат площади всех остальных фигур данной постоянной ширины.

Применение этого уникального треугольника обширно. Он используется в сверлении квадратных отверстий, кулачковом и грейферном механизмах, катке и в двигателе Ванкеля. Но я подробнее остановлюсь на том, какую роль играет треугольник Рело в РПД Ванкеля, сравню этот двигатель с поршневым ДВС, расскажу о его преимуществах и недостатках.

Но прежде чем говорить о РПД, нужно понять принцип работы обычного ДВС.

Глава 2. Двигатели внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - это тепловой двигатель, в котором происходит преобразование части химической энергии сгорающего топлива в механическую энергию, при условии, что топливо сгорает внутри двигателя. ДВС делятся на поршневые, роторно-поршневые, дизельные и тд. Но подробнее я остановлюсь на первых двух видах двигателей.

Прежде чем говорить что-либо о самих двигателях, нужно рассказать историю их появления и развития, который был очень долгим.

2.1. Поршневый ДВС.

2.2. История создания поршневого ДВС.

Еще в 17 веке голландский физик Кристиан Хагенс начал эксперименты с двигателями внутреннего сгорания, и в 1680 году разработал теоретический двигатель, топливом для которого служил черный порох. Однако до воплощения в жизнь идеи автора так и не дошли.

Первым, кому удалось создать первый в мире действующий двигатель внутреннего сгорания, был француз Нисефор Ньепс (рис. 2.1.).

В 1850 году английский физик Уильям Томсон и немецкий физик Рудольф Клаузиус возродят идеи Карно и сделают термодинамику наукой.

А следующий двигатель внутреннего сгорания появится лишь в 1858 году у бельгийского инженера Жан Жосефа Этьен Ленуара. Мотор был двухтактовый электрический карбюраторный двигатель с искровым зажиганием, топливом для которого служил каменноугольный газ. В 1863 году Ленуар улучшил конструкцию своего двигателя, используя вместо газового топлива, керосин. На нем трехколесный прототип современных машин проехал 50 миль (рис. 2.2.).

Но это был первый, после долгих лет забвения, коммерчески успешный проект создания нового двигателя для нужд промышленности.

В 1862 году французский ученый Альфонс Беу де Рохас предложил и запатентовал первый в мире четырехцилиндровый двигатель. Но до его создания, а тем более коммерческого производства дело так и не дошло.

1864 год – австрийский инженер Зигфрид Маркус создал первый в мире одноцилиндровый карбюраторный двигатель, работающий от сгорания сырой нефти. Несколько лет спустя этот же ученый сконструировал транспортное средство, передвигающееся со скоростью 10 миль в час.

1873 год – Джордж Брайтон предложил новую конструкцию 2-х цилиндрового карбюраторного керосинового двигателя, впоследствии ставшим бензиновым. Это был первая безопасная модель, правда слишком массивная и медленная для коммерческого использования.

1885 год - Готлиб Даймлер (немецкий ученый) совместно с Вильгельмом Майбахом стали разрабатывать двигатель, который создавался для того, чтобы двигать экипажи. Первое двухколесное транспортное средство изобретатели назвали “Reitwagen”. Год спустя миру предстал и первый прототип 4-х колесного авто.

В 1872 году Даймлер и Николас Отто собирают всех лучших специалистов, с которыми ему приходилось когда-либо работать, во главе с Майбахом. Задача: создать работоспособный и эффективный газовый двигатель. И уже два года спустя она была выполнена, а производство двигателей поставлено на поток.

1886 год – Карл Бенц (немецкий ученый) создал первый в мире трехколесный газовый авто с электрическим зажиганием и водяным охлаждением (рис. 2.5.). Энергия к колесам подводилась при помощи специального шкива и ремня, присоединенным к передаточному валу. В 1891 году им же была построена 4-х колесная машина.

В 1893 году автомобили Бенца становятся первыми в мире дешевыми транспортными средствами массового производства.

1889 год – Даймлер усовершенствовал свой четырехтактный двигатель, предложив V-образное расположение цилиндров и использование клапанов, намного увеличивших удельную мощность двигателя на единицу массы.

Таким был путь развития двигателей внутреннего сгорания, принесших в нашу жизнь комфорт и скорость перемещения. Дальнейшее развитие этого направления покажет время, но уже сейчас конструкторы предлагают достаточно интересные альтернативные варианты конструкции ДВС.

2.3. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании давления теплового расширения нагретых газов во время движения поршня. Нагревание газов происходит в результате сгорания в цилиндре топливо-воздушной смеси. Для повторения цикла отработанную газовую смесь нужно выпустить в конце движения поршня и заполнить новой порцией топлива и воздуха. В крайнем положении происходит поджиг топлива от искры свечи. Впуск и выпуск топлива и продуктов сгорания происходят через клапана, управляемые механизмом газораспределения и системой подачи топлива.

Таким образом, цикл работы двигателя делится на следующие этапы:

Такт впуска.
Такт сжатия.
Такт расширения, или рабочий ход.
Такт выпуска.

Усилие от двигающегося поршня цилиндра через коленчатый вал преобразуется во вращательное движение вала двигателя. Часть энергии вращения расходуется на возвращения поршней в исходное состояние, для совершения нового цикла. Конструкция вала определяет различное положение поршней в разных цилиндрах в каждый конкретный момент времени. Таким образом, чем больше в двигателе цилиндров, тем, в общем случае, равномернее вращение его вала(рис. 2.6.).

2.4. Роторно - поршневый двигатель Ванкеля.

Феликс Ванкель (рис. 2.7.) - гениальный изобретатель роторно-поршневого двигателя. Ванкель сделал первые эскизы роторного двигателя в 1924 году. И только в 1954 году он наконец-то нашёл оптимальную конфигурацию камеры сгорания РПД, а уже в 1958 NSU выпустила первый автомобиль с упрощённым вариантом РПД.

Так что мы могли бы сейчас рассказывать о двигателе Ванкеля как о техническом курьезе, если бы не японская Mazda и не наш АвтоВАЗ — единственные в мире фирмы, и по сей день серийно выпускающие автомобили с роторными двигателями.

В чем же причина? Чтобы разобраться, давайте подробнее рассмотрим, как работает роторный двигатель.

2.6. Принцип работы.

Проектируя свой мотор, Ванкель стремился в первую очередь избавиться от главного недостатка традиционных поршневых двигателей: большого числа деталей, совершающих возвратно-поступательные движения. И в этом он преуспел: в роторном моторе нет кривошипно-шатунного механизма, поршней, клапанов, сложной системы их привода.

Теперь рассмотрим, как движется ротор в корпусе и что там происходит.. Принцип работы роторного двигателя заключается в том, что ротор создает вокруг себя полости изолированные друг от друга, в каждой из которых происходит свое действие. Поскольку наш ротор треугольный, полости получается три. Сейчас посмотрим, как ротор проходит один полный цикл. Все начинается с полости всасывания. В ней происходит наполнение камеры кислородом и топливом и их перемешивание. Затем ротор, вращаясь, толкает эту смесь в следующую камеру, одновременно сжимая смесь. Затем сжатая смесь воспламеняется с помощью двух свечей. Смесь расширяется, толкая поршень дальше по кругу. И смесь оказывается уже в следующей полости, где происходит выталкивание остатков от не сгоревшего топлива в выпускную трубу (рис.2.9.).

Читайте также: