Технология (мальчики). 7 класс

Ключевые слова:
Ветряные двигатели, пневматические двигатели, гидравлические двигатели, паровая машина, паровая турбина.

Основные понятии:
Воздушный двигатель – это устройство, работающее под действием давления или набегающего потока какого-либо газа, обычно воздуха.
Гидравлический двигатель – это устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии движущейся воды в механическую энергию.
Паровой двигатель – это устройство, предназначенное для преобразования тепловой энергии пара в механическую работу

Пояснения:
Первичные двигатели (ветряные и водяные) используют природную энергию, вторичные – полученную из других источников.
Конструктивно такие двигатели могут быть лопаточными и роторными.
К вторичным двигателям относятся пневмомоторы, гидромоторы, паровые машины и паровые турбины.

Литература:
Технология. 7 класс : учеб. для общеобразоват. организаций / [В. М. Казакевич, Г. В. Пичугина, Г. Ю. Семенова и др.]; под ред. В. М. Казакевича. — М.: Просвещение, 2017.

НАШИ ПАРТНЁРЫ

© Государственная образовательная платформа «Российская электронная школа»

Конспект урока «Двигатели. Воздушные двигатели. Гидравлические двигатели»

Технологическая карта урока технологии

Тема урока: «Двигатели. Воздушные двигатели. Гидравлические двигатели.»

Класс: 7 Дата:
Учитель: Филиппова В.А.

Предметные: Познакомить учащихся с двигателями, ознакомить с воздушными и гидравлическими двигателями.

Метапредметные (УУД): совершенствовать умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учебе и познавательной деятельности.
Способствовать формированию умения организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов; формулировать, аргументировать и отстаивать свое мнение;

Личностные: формировать и развивать экологическое мышление, умение применять его в познавательной, коммуникативной, социальной практике и профессиональной ориентации; формирование установки на безопасный, здоровый образ жизни, наличие мотивации к творческому труду, работе на результат, бережному отношению к материальным и духовным ценностям

Методы и формы обучения

Эвристический метод, индивидуальная, групповая, фронтальная работа, исследование

проектор, ноутбук, мультимедийная презентация, план-конспект урока.

презентации по теме урока.

Двигатель, ветряной двигатель, пневмонический двигатель, гидравлический двигатель, гидромотор.

Организационная структура урока

Приветствие детей. Получение сведений об отсутствующих. Подготовка к занятию ( учебник, тетрадь, ручка, дневник)

Запишите тему урока: Двигатели. Воздушные двигатели. Гидравлические двигатели.

Подумайте, почему раньше люди довольствовались парусом для кораблей и лошадью для повозок, а на современные «повозки» устанавливают сильные моторы?

Слушают учителя, участвуют в диалоге

3.Изучение нового материала

Двигателем называют устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу или в энергию другого вида. В зависимости от вида используемой энергии механическая энергия может быть получена от:

Ротора, вращающегося под действием внешних или внутренних сил;

Поршня, совершающего воздушно-поступательные движения;

Природного источника или аппарата, подающего на рабочий орган поток газа или жидкости;

Струи жидкости или газа как источников энергии.

Двигатели приводят в действие все рабочие машины и технологические установки на производстве. Все виды сухопутного, водного, воздушного и космического транспорта оборудованы соответствующими двигателями. Двигатели установлены во многих современных приборах.

Первые двигатели, которые были созданы людьми, преобразовывали кинетическую энергию ветра и движущейся воды в механическую работу. (рис. 4.1, а). Большое распространение таких двигателей получили в средние века на ветряных мельницах в виде крыльчатки и водяных мельницах в виде водяного колеса.

С развитием науки на смену ветряному и водяному колесам в конце 18 века пришел паровой двигатель (рис. 4.1, б) , а в 19 веке – двигатель внутреннего сгорания.

В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия, полученная от сгорания топлива, превращается в механическую энергию.

Новый этап промышленной революции начался с изобретения электрического двигателя (рис. 4.1, в). Его работа основана на том, что при прохождении электрического тока по проводнику вокруг него возникает магнитное поле. Взаимодействуя с другим полем, проводник начинает двигаться. Однако вначале электрический двигатель не рассматривался применительно к производству. Это были маломощные устройства, так на электрическую энергию для них получали только от гальванических элементов (батареек).

С изобретением мощных генераторов электрической энергии и постройкой электростанций рабочие машины и технологические установки стали оснащать электрическими двигателями.

С середины прошлого века началась эра реактивных и ракетных двигателей.

Тяга реактивного двигателя (рис. 4.1, г) обеспечивается за счет того, что им с большей скоростью из сопла выбрасывается струя газа или жидкости. Это создает тягу жидкости. Наибольшее распространение получили воздушно-реактивные двигатели.

Работа ракетного двигателя похожа на работу реактивного двигателя. Он также обеспечивает поступательное движение за счет выброса с большей скоростью струи газа. Полет ракеты уже не зависит от окружающей среды, она может летать и в безвоздушном пространстве. Ракета несет в себе и горючее, и окислитель для его снижения и получения струи раскалённых газов.

Запись в тетрадях, беседа,

объяснение непонятого материала вместе с учителем.

Отвечают на вопросы учителя, выявляют причинно-следственные связи в учебном материале

4. Практическая работа

1.Работа по вариантам:

Записать, зарисовать, предоставить презентацию классу с записью основных моментов.

2. Поделка с детьми «Ветряная мельница»

Что нужно для поделки:

Цветная бумага, картон, клей карандаш, клей пистолет, трубочки коктейльные, зубочистки, толстая игла, бусины, ножницы, линейка, карандаш

Из цветной бумаги вырезаем 4 квадрата 10х10 см. Разрезаем каждый квадрат на 2 равных треугольника

Из картона вырезаем небольшой круг, клеим каждый треугольник к кругу как на фото

Вот что должно получится:

Теперь нужно каждый уголок приклеить к серединке

Обратите внимание, клеить нужно не по часовой стрелке а наоборот, то есть в моем случае это: розовый, зелёный, красный, фиолетовый и тд.

Из картона вырезаем маленький кружок и клеим в серединку

Толстой иглой насквозь протыкаем серединку, затем вставляем зубочистку, на неё насаживаем бусинку и сверху крепим горячим клеем чтоб она не соскакивала

С обратной стороны также насаживаем бусинку, ее не крепим, иначе вертушка не будет крутиться

В трубочку «закачиваем» горячий клей до места сгиба трубочки

Вставляем зубочистку, даём полностью высохнуть. Не вставляйте зубочистку до конца, то есть прям впритык к бусине, оставьте примерно 2мм, иначе может плохо крутиться

По желанию, в трубочку с другого конца, можно вставить шпажку для шашлыка, обрезать по размеру трубочки и закрепить горячим клеем, так, основание вертушки будет более твёрдым и не будет гнуться.

Ну вот, наши »мельницы» готовы.

Оценка практической работы

5.Рефлексия учебной деятельности

Самооценка и оценка результатов работы

Что нового узнали на уроке?

Какие моменты урока были самые трудные? Почему?

Какие моменты урока оказались самыми интересными?

Какой посильный вклад в решение проблем энергетики вы можете предложить?

Выявляют, осмысливают допущенные ошибки, устанавливают их причины

сами и выслушивают оценочные суждения учителя (товарищей) о своей работе.

Двигатель работающий на воздухе / The engine runs on air

Воздушный двигатель

Идея этого альтернативного воздушного двигателясовершенно проста и не нова, основана на принципе работы простейшего парового двигателя. Напомню в краце, там для получения полезной энергии используется вода, которая вследствие нагревания превращается в пар, результатом чего является повышение давления. Затем этот пар (под высоким давлением) передается на турбину (или поршнь), с которой по средствам вала или редуктора передается полезная энергия. А почему мы не можем вращать турбину без пара, а просто с помощью высокого давления воздуха?

краткое описание воздушного двигателя:

• Аккумуляторная батарея
• Генератор электрического тока
• Реле зарядки
• Электрический насос
• Электрическая проводка

Контроль давления воздушного двигателя:

На баллоне высокого давления воздушного двигателя необходимо установить манометр для контроля за давлением и предохранительный воздушный клапан в целях безопасности. Вам остается рассчитать нужное давление и параметры турбины для определения мощности двигателя и скорости вращения вала для адекватной работоспособности Вашего электрического генератора, и подобрать электрический насос (его производительность). Эту систему можно применять не только для получения альтернативной электрической энергии, но так же и для приведеня в движение альтернативного транспорта.

От администрации сайта: мне кажется – вполне интересная идея. Уважаемые посетители нашего сайта, поделитесь Вашими мыслями и мнениями по поводу данной статьи, это будет очень интересно как читателям нашего интернет ресурса, его администрации так и автору данного материала. Ну а если Вы решите самостоятельно собрать модель воздушного двигателя – обязательно опишите этот процесс или снимите на видео и я непременно размещу Ваш материал на этом сайте. Спасибо.

Какие двигатели работают за счет энергии воздуха или газа водяное колесо воздушная крыльчатка

Двигатели, работающие за счет превращения молекул

Человек, живущий в XX веке, привык пользоваться разнообразными двигателями, выполняющими за него работу, удесятеряющими его силы.

В самом простейшем случае оказывается выгодным превратить механическую энергию в механическую же, но другого рода. Скажем, заставить ветер или поток воды вращать мельничное колесо.

На гидроэлектростанциях процесс превращения энергии водяного потока в круговое движение турбины является промежуточным. Турбина приводит в движение электрическую машину, которая дает ток. Но о таком преобразовании энергии речь впереди.

Уходят в прошлое паровые двигатели. Паровоз стал музейной редкостью. Слишком уж низкий у тепловой машины коэффициент полезного действия.

Это не значит, что вышли из употребления паровые турбины. Но и там превращение энергии расширяющегося пара в механическое движение колеса является лишь промежуточным этапом. Конечная цель — это получение электроэнергии.

Что же касается самолетов и автомобилей, то заставлять их двигаться с помощью парового котла или паровой турбины явно не имеет смысла: слишком велик будет суммарный вес двигателя и нагревателя в пересчете на одну лошадиную силу.

Но можно избавиться от постороннего нагревателя. В газовой турбине рабочим телом непосредственно являются раскаленные продукты сгорания высокотеплотворного топлива. В этих двигателях человек использует химические реакции, т. е. превращения молекул, для получения энергии. Этим определяются и важные преимущества газовой турбины перед паровой, и большие технические трудности, связанные с обеспечением ее надежной работы.

Преимущества очевидны: камера сгорания для сжигания топлива имеет малые размеры и может быть размещена под кожухом турбины, а продукты сгорания горючей смеси, состоящей, например, из распыленного керосина и кислорода, имеют температуру, недосягаемую для пара. Тепловой поток, образующийся в камере сгорания газовой турбины, очень интенсивен, что дает возможность получить высокий к. п. д.

Но эти преимущества оборачиваются и недостатками. Стальные лопатки турбины работают в струях газа, имеющих температуру до 1200°С и неизбежно насыщенных, микроскопическими зольными частицами. Легко себе представить, какие высокие требования приходится предъявлять к материалам, из которых изготовляют газовые турбины.

При попытке же сконструировать газовую турбину мощностью около 200 л. с. для легкового автомобиля пришлось столкнуться — с совсем уже своеобразной трудностью: турбина получалась столь малых размеров, что обычные инженерные решения и привычные материалы и вовсе, отказались служить. Однако технические трудности уже преодолеваются. Первые автомобили с газовыми турбинами созданы, но трудно сказать, будут ли они иметь будущее.

Легче оказалось использовать газовую турбину на железнодорожном транспорте. Локомотивы с газовыми турбинами — газотурбовозы — уже получили права гражданства.

Но широкую дорогу газовой турбине проложили совсем другие двигатели, в которых газовая турбина является хотя и необходимой, но подчиненной составной частью. Речь идет о турбореактивном двигателе — основном в настоящее время типе двигателя в реактивной авиации.

Принцип реактивного двигателя крайне прост. В прочной камере сгорания сжигается горючая смесь; продукты сгорания, имеющие чрезвычайно большую скорость (3000 м /_с при сжигании водорода в кислороде, несколько меньше для других видов топлива), выбрасываются через плавно расширяющееся сопло в сторону, противоположную движению. Даже сравнительно небольшие количества продуктов сгорания при таких скоростях уносят из двигателя большой импульс.

С созданием реактивных двигателей люди получили реальную возможность осуществить полеты между планетами.

Большое распространение получили жидкостные реактивные двигатели (ЖРД). В камеру сгорания такого двигателя впрыскивают определенные порции топлива (например, этиловый спирт) и окислителя (обычно жидкий кислород). Смесь сгорает, создавая тягу. В высотных ракетах типа V-2 тяга имеет величину порядка 15 тс. В ракету заливается 8,5 т топлива и окислителя, которые сгорают за 1,5 мин. Эти цифры достаточно красноречивы. ЖРД целесообразны только для полетов на большие высоты или за пределы земной атмосферы. Не имеет смысла заливать в самолет, предназначенный для полетов в нижних слоях атмосферы (до 20 км), где достаточно кислорода, большие количества специального окислителя. Но тогда возникает проблема нагнетания в камеру сгорания громадных количеств воздуха, необходимых для интенсивного горения. Решается эта, проблема естественно: часть энергии газовой струи, созданной в камере сгорания, отбирается для вращения мощного компрессора, нагнетающего воздух в камеру.

Мы уже говорили, при помощи какого двигателя можно совершить работу за счет энергии струи раскаленных газов, конечно, это газовая турбина. Вся система называется турбореактивным двигателем (ТРД) (рис. 7.4). Эти двигатели не имеют конкурентов при полетах со скоростями от 800 до 1200 км /_ч.

Для полетов на большие расстояния со скоростью 600-800 км /_ч на валу ТРД устанавливают дополнительно обычный авиационный винт.Это — турбовинтовой реактивный двигатель (ТВРД). При скоростях полета около 2000 км /_ч или более напор разрываемого самолетом воздуха настолько силен, что нужда в компрессоре отпадает. Тогда, естественно, не нужна и газовая турбина. Двигатель превращается в трубу переменного сечения, в строго определенном месте которой происходит сгорание топлива. Это прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД). Ясно, что ПВРД не может поднять самолет с земли, он становится работоспособным лишь при очень высокой скорости полета.

При полетах на малых скоростях реактивные двигатели совершенно нецелесообразны из-за больших расходов горючего.

При движении по земле, воде или в воздухе со скоростями от 0 до 500 км /_ч верно служат человеку поршневые двигатели внутреннего сгорания, бензиновые или дизельные. В соответствии с названием главной частью такого двигателя является цилиндр, внутри которого перемещается поршень. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала при помощи шатунно-кривошипной системы (рис. 7.5).

Движение поршня передается через шатун на кривошип, являющийся частью коленчатого вала. Движение кривошипа и вызывает вращение вала. Наоборот, если прокручивать коленчатый вал, то это вызовет качание шатунов и смещение поршней внутри цилиндров.

Цилиндр бензинового двигателя снабжен двумя клапанами, один из которых предназначен для впуска горючей смеси, а другой для выпуска отработанных газов. Для того чтобы двигатель начал работать, его надо прокрутить, используя энергию какого-либо постороннего источника. Пусть в какой-то момент поршень пошел вниз, а впускной клапан открыт. В цилиндр всасывается смесь распылённого бензина и воздуха. Впускной клапан сблокирован с валом двигателя таким образом, что закрывается в тот момент, когда поршень достигает крайнего нижнего положения.

При дальнейшем прокручивании вала поршень идет вверх. Автоматический привод клапанов держит их в течение этого хода закрытыми, поэтому горючая смесь сжимается. Когда поршень находится в верхнем положении, сжатая смесь зажигается электрической искрой, проскакивающей между электродами запальной свечи.

Смесь вспыхивает, расширяющиеся продукты горения работают, с силой посылая поршень вниз. Вал двигателя получает мощный толчок, маховик, сидящий на валу, запасает значительную кинетическую энергию. За счет этой энергии происходят все три последующих подготовительных такта: сначала выпуск, когда выпускной клапан открыт, а поршень идет вверх, выталкивая отработанные газы из цилиндра, потом — известные уже нам всасывание и сжатие, затем — новая вспышка.

Бензиновые двигатели имеют мощности от долей лошадиной силы до 4000 л. с, к. п. д.- до 40%, вес на лошадиную силу — до 300 гс. Этими хорошими показателями объясняется их широкое применение в автомобилях и самолетах.

Каким образом можно повысить к. п. д. бензинового двигателя? Главный путь — повышение степени сжатия.

Если смесь сжать перед воспламенением сильнее,; то ее температура будет выше. А почему важно повысить температуру? Дело в том, что можно строго доказать (доказательство громоздкое и неинтересное, а потому мы его опустим; читатель неоднократно призывается нами кое-когда верить авторам на слово), что максимальное значение к. п. д. равно 1- T /_T, где Т — температура рабочего тела, а Т — температура окружающей среды. Со средой мы ничего поделать не можем,, а вот температуру рабочего тела стремимся во всех случаях увеличить возможно больше. Но (да, к сожалению, есть «но») сильно сжатая смесь детонирует (см. стр. 171). Рабочий ход приобретает характер сильного взрыва, который может повредить двигатель.

Приходится принимать специальные меры, уменьшающие детонационные свойства бензина, а это сильно удорожает и без того не дешевое топливо.

Проблемы повышения температуры при рабочем ходе, устранения детонации и удешевления топлива удачно решены в дизельном двигателе.

Дизельный двигатель по конструкции очень напоминает бензиновый, но рассчитан на более дешевые и низкокачественные продукты перегонки нефти, чем бензин.

Цикл начинается с всасывания в цилиндр чистого воздуха. Затем воздух сжимается поршнем примерно до 20 атм.

Добиться такого сильного сжатия, прокручивая двигатель рукой, было бы очень трудно. Поэтому дизель запускают специальным пусковым мотором, обычно бензиновым, или сжатым воздухом.

При сильном сжатии температура воздуха в цилиндре поднимается настолько, что становится достаточной для воспламенения горючей смеси. Но как впустить ее в цилиндр, где достигнуто высокое давление? Впускной клапан здесь не годится. Его заменяют форсункой, через крошечное отверстие нагнетающей топливо в цилиндр. Оно воспламеняется по мере поступления, чем устраняется опасность детонации, существенная для бензинового двигателя.

Устранение опасности детонации позволяет строить тихоходные судовые дизели на много тысяч лошадиных сил. Они, естественно, приобретают весьма значительные размеры, но остаются компактнее агрегата из парового котла и турбины.

Суда, снабженные дизельными двигателями, без особой логики называются в нашей литературе теплоходами.

Корабль, на котором между дизелем и винтом стоят генератор и мотор постоянного тока, называют «дизель-электроход».

Дизельные локомотивы — тепловозы, широко внедряемые сейчас на железных дорогах,- построены по той же схеме,; поэтому их можно называть «дизельэлектровозами».

Поршневые двигатели внутреннего сгорания, рассмотренные нами в последнюю очередь, заимствовали основные конструктивные элементы — цилиндр, поршень, получение вращательного движения при помощи шатунно-кривошипного механизма — у постепенно сходящей сейчас со сцены паровой машины. Паровую машину можно было бы назвать «поршневым двигателем внешнего сгорания». Именно это сочетание громоздкого парового котла с не менее громоздкой системой преобразования поступательного движения во вращательное движение лишает паровую машину возможности успешно конкурировать с более современными двигателями.

Современные паровые машины имеют к. п. д. около 10%. Снятые сейчас с производства паровозы выпускали в трубу без всякой пользы до 95% сжигаемого ими топлива.

Этот «рекордно» низкий к. п. д. объясняется неизбежным ухудшением свойств парового котла, предназначенного для установки на паровозе, по сравнению со стационарным паровым котлом.

Почему же паровые машины в течение столь долгого времени имели такое широкое применение на транспорте?

Кроме приверженности к привычным решениям, играло роль и то обстоятельство, что паровая машина имеет очень хорошую тяговую характеристику: ведь чем с большей силой сопротивляется нагрузка перемещению поршня, тем с большей силой давит на него пар, т, е. вращающий момент, развиваемый паровой машиной, возрастает в трудных условиях, что и важно на транспорте. Но, разумеется, отсутствие для паровой машины необходимости в сложной системе переменных передач к ведущим осям ни в коей мере не искупает ее коренного порока — низкого к. п. д.

Этим и объясняется вытеснение паровой машины другими двигателями.