1 Technika motoryzacyjna dawniej i dziê
1.1. Wynalazcy w dziedzinie mechaniki i transportu 1.1.1. Inżynierowie starożytności Około 3500 roku p.n.e. na terenach zachodniej Azji (dzisiejszy Irak) wynaleziono pełne koło, które posłużyło do zbudowania pojazdu przewożącego towary. Od starożytności po współczesność jednym z czynników intensywnie wpływających na rozwój techniki były wojny i zbrojenie armii. Do zastosowania w dawnych wozach bojowych pełne koła były zbyt ciężkie, dlatego około 1000 roku p.n.e. na terenie Grecji w wozach bojowych zastosowano koło szprychowe (6 lub 8 szprych wykonanych z brązu). Dla zmniejszenia tarcia pomiędzy kołem a osią wprowadzono skórzane poduszki. Archimedes Przykład konstrukcji katapulty drewniane ramię drewniane ramiona Starożytny wóz bojowy z kołami szprychowymi koszyk na pocisk Działania wojenne spowodowały, że zaczęto budować różnego typu konstrukcje machiny wojenne (maszyny oblężnicze, katapulty, wyrzutnie). Na przykład kamienny pocisk o masie 40 kg był miotany z katapulty na odległość 450 m. Największe zasługi w konstruowaniu machin wojennych miał grecki matematyk Archimedes (żyjący ok. 287 212 p.n.e.). Archimedes stworzył również teoretyczne podstawy działania dźwigni. Napisał pierwszą na świecie książkę techniczną Elementy mechaniki. Opisane w tym traktacie zagadnienia autor tłumaczył, odwołując się do zasady działania dźwigni. podparcie dźwigni dwustronnej podstawa sznury sprężynujące (naciąg) 8
Około 50 roku n.e. powstał pierwszy na świecie podręcznik techniczny Mechanika, napisany przez najwybitniejszego inżyniera starożytności, greckiego matematyka Herona z Aleksandrii (żył ok. 10 70). W podręczniku zawarł on m.in. teorię pięciu maszyn prostych: dźwigni, klina, śruby, kołowrotu, krążka (bloku). Podniósł mechanikę na wyższy poziom, ponieważ jako pierwszy na świecie wprowadził obliczenia wytrzymałościowe konstrukcji różnych narzędzi i urządzeń (sprawnych i niezawodnych). Wykorzystał to m.in. w projektowaniu różnego rodzaju machin wojennych; przeprowadzał również eksperymenty z parą wodną jako źródłem napędu. 1. Zadanie Uzupełnij tekst. Zasługą Archimedesa było stworzenie teoretycznych podstaw oraz konstruowanie różnych na świecie wprowadził. Heron jako pierwszy narzędzi i urządzeń, co spowodowało, że były one i. 2. Zadanie Wyszukaj w encyklopedii (np. internetowej) informacje o innych machinach wojennych konstruowanych w starożytności, takich jak: balista, biffa, onager, trebusz. Naszkicuj je i opisz ich działanie. 9
3. Zadanie Podpisz poprawnie ilustracje: kołowrót, śruba, dźwignia dwustronna, krążek (blok). Filon z Bizancjum grecki uczony, działał w III w. p.n.e.; był związany ze słynnym w starożytności ośrodkiem naukowym Musejon w Aleksandrii, ok. 210 roku p.n.e. opisał m.in. koła poruszane energią wodną. Na początku nie interesowano się wykorzystaniem w praktyce energii wodnej, ponieważ urządzenia były napędzane siłą mięśni ludzi (istniała ogromna liczba niewolników) i zwierząt. Około 400 roku zaczęto szerzej wykorzystywać energię wodną, np. do napędu młynów wodnych i tartaków. Od tego czasu przez kilkaset lat mechanizmy, tzn. koła wodne, koła zębate czy wały napędowe, uległy niewielkim zmianom. Młyn wodny 4. Zadanie Wyjaśnij, czy koła wodne turbiny są obecnie wykorzystywane, a jeśli tak, to gdzie. Wykorzystaj informacje z encyklopedii drukowanych i internetowych. 10
1.1.2. Inżynierowie włoskiego odrodzenia W XIV XVI w. Włochy były krajem, w którym najbardziej rozwinęła się myśl techniczna. Wielu inży-nierów pisało książki pod wpływem Mechaniki Herona. Ich główny wkład pracy polegał na tym, że tekst uzupełniano ilustracjami, szkicami, rysunkami. Jednym z wybitnych włoskich inżynierów okresu renesansu był wszechstronnie uzdolniony Mariano di Jacopo (czyt. Jakopo) (1382 1453), zwany Taccola (czyt. Takkola, po polsku Wrona). Jego książki techniczne De ingeneis (O silnikach) i De machinis (O machinach) były bogato ilustrowane i poruszały wiele zagadnień technicznych, np. konstrukcję machin wojennych, urządzeń przydatnych w rzemiośle i budownictwie. Wiele jego pomysłów wykorzystali wielcy renesansowi rzeźbiarze i architekci. Z szacunkiem nazywano go Archimedesem ze Sieny. Najwybitniejszym inżynierem-artystą tego okresu był Leonardo da Vinci (1452 1519). Jego projekty (również bogato ilustrowane) dotyczyły m.in. budowli, pojazdów pancernych, okrętów, śmigłowca i dźwigu jezdnego. Przewidział on wiele rozwiązań technicznych, które przy ówczesnym poziomie wytwarzania nie mogły być jednak wykonane (doczekały się realizacji w przyszłości). Leonardo da Vinci Pojazd samobieżny z napędem sprężynowym projekt Leonarda da Vinci z 1478 roku 5. Zadanie Uzupełnij tekst. Największy wpływ na rozwój w okresie renesansu wywarł Leonardo da Vinci. Jego główny wkład pracy polegał na tym, że opisywane zagadnienia techniczne były bogato uzupełnione. Wiele jego pomysłów, np. pojazd samobieżny, nie mogło być wówczas, ponieważ odpowiednich możliwości ich wykonania. 11
1.1.3. Pojazdy mechaniczne i silniki, transport samochodowy Do określania mocy silników używa się następujących jednostek: koń mechaniczny (KM) i kilowat (kw). 1 KM = 0,736 kw 1 kw = 1,36 KM Stephan (czyt. Stefan) Farfler (1633 1689) niemiecki zegarmistrz, w 1655 roku zbudował w Bawarii najpierw trójkołowy, a później czterokołowy pojazd poruszany siłą mięśni rąk. Nazwał go krzesłem na kołach, a był to wózek inwalidzki. James Watt Nikolaus Otto Wózek Farflera z napędem mięśniowym Nicolas-Joseph Cugnot (czyt. Nikola-Żozef Kinio) (1725 1804) francuski wynalazca i inżynier wojskowy. W 1769 roku zbudował trójkołowy fardier a vapeur (czyt. fardier a vapor) pojazd parowy (ciągnik artyleryjski), który osiągał prędkość 4 km/h. Był to pierwszy na świecie pojazd z silnikiem parowym. James Watt (czyt. Dżejms Łot) (1736 1819) brytyjski inżynier i wynalazca, w latach 1781 1788 zbudował i udoskonalił maszyny parowe, które były na takim poziomie technicznym, że mogły pracować jako silniki parowe. Silniki te znalazły zastosowanie w przemyśle oraz były używane do napędu statków, lokomotyw i innych pojazdów. Nikolaus August Otto (1832 1891) niemiecki konstruktor-samouk; zajmował się od 1863 roku budową silników spalinowych zasilanych benzyną. W 1876 roku zbudował pierwszy czterosuwowy silnik spalinowy (patent uzyskał w 1877 roku). Był to silnik benzynowy z zapłonem iskrowym i posuwisto-zwrotnym ruchem tłoka spalał sprężoną mieszankę benzyny i powietrza. Konstrukcje Otto stały się podstawą wynalezienia silnika wysokoprężnego przez Rudolfa Diesla (czyt. Dizla). Ciągnik Nicolasa Cugnota zwraca uwagę olbrzymi silnik parowy z przodu pojazdu Wynalazek nowe rozwiązanie techniczne lub udoskonalenie, które może podlegać ochronie patentowej. Patent przyznane przez właściwy urząd (organ patentowy) prawa do wyłącznego korzystania z wynalazku. Patent obowiązuje przez określony czas na terytorium danego państwa, a korzystanie z wynalazku odbywa się w sposób komercyjny, np. w przemyśle i handlu. 12
Rudolf Diesel (czyt. Dizel) (1858 1913) niemiecki inżynier i wynalazca. Był twórcą silnika wysokoprężnego (z zapłonem samoczynnym), w którym spalany jest olej napędowy. W 1923 roku niemiecka firma MAN zbudowała pierwszy samochód ciężarowy wyposażony w silnik wysokoprężny Diesla o mocy 40 KM (29,4 kw). W 1936 roku silniki wysokoprężne zastosowano w seryjnych samochodach osobowych (marki Mercedes), a w 1937 roku w samolotach (firmy Junkers). Trójkołowy samochód Carla Benza Rudolf Diesel Carl Friedrich Benz (czyt. Karl Fridrich Benc) (1844 1929) niemiecki inżynier i przemysłowiec. W 1878 roku zbudował prototyp silnika dwusuwowego. W 1884 roku zbudował samochód trójkołowy z jednocylindrowym silnikiem iskrowym (patent uzyskał w 1886 roku). Był to pierwszy na świecie samochód z silnikiem benzynowym i elektrycznym zapłonem. Pojazd ten osiągał prędkość 15 km/h. Thomas Davenport (czyt. Tomas Dejwenport) (1802 1851) amerykański kowal i konstruktor- -samouk. W 1835 roku zbudował silnik elektryczny prądu stałego (patent w 1837 roku na zastosowanie do napędu maszyn) i zastosował go do napędzania modelu pojazdu szynowego. Silnik był zasilany prądem z baterii. Po udoskonaleniu akumulatorów we Francji i Wielkiej Brytanii w II połowie XIX wieku budowano pojazdy elektryczne. Jako pierwszy pojazd na świecie barierę prędkości 100 km/h przekroczył samochód elektryczny w 1899 roku. Gottlieb Wilhelm Daimler (czyt. Gotlib Wilhelm Dajmler) (1834 1900) niemiecki inżynier-konstruktor i przemysłowiec. Razem z Wilhelmem Maybachem (patrz: str. 14) w 1883 roku zbudował Carl Friedrich Benz Gottlieb Wilhelm Daimler 13
Wilhelm Maybach Konstrukcje Daimlera: motocykl i samochód czterokołowy benzynowy silnik 4-suwowy (jednocylindrowy). W 1885 roku skonstruował jeden z pierwszych motocykli, a w 1886 roku pierwszy zdatny do powszechnego użytku i produkcji przemysłowej czterokołowy samochód z udoskonalonym silnikiem Nikolausa Otto. Wilhelm Maybach (czyt. Majbach) (1846 1929) niemiecki konstruktor i przemysłowiec. W 1883 roku zbudował wysokoobrotowy silnik spalinowy (uwaga: patent uzyskał jednak Daimler, który był pomysłodawcą) i gaźnik pływakowy. W 1886 roku (także z Daimlerem) skonstruował pierwszy zdatny do powszechnego użytku i produkcji przemysłowej czterokołowy samochód (uwaga: wynalazku samochodu jako takiego dokonał w Niemczech Benz, co potwierdzono patentem). Maybach w 1892 roku (wspólnie z Daimlerem) opracował dwucylindrowy silnik w układzie rzędowym (cylindry silnika ustawiono jeden za drugim). Ze znanym konstruktorem sterowców Ferdynandem von Zeppelinem (czyt. fon Cepelinem) w 1909 roku założył fabrykę produkującą silniki samochodowe i lotnicze. W 1997 roku reaktywowano markę Maybach (obecnie należy do koncernu Daimler) wytwarzającą luksusowe samochody. Robert Bosch (czyt. Bosz) (1861 1942) niemiecki wynalazca i przemysłowiec. Zajmował się instalacją elektryczną w samochodach. W 1902 roku opracował świecę zapłonową i skonstruował elektromagnetyczny zapłon iskrowy do szybkoobrotowych silników benzynowych, co przyspieszyło rozwój motoryzacji. Tadeusz Rudawski (1901 1966) inżynier- -konstruktor zasłużony dla rozwoju polskiej motoryzacji. W 1932 roku skonstruował słynny motocykl Sokół 600RT M211 wyposażony w silnik spalinowy czterosuwowy, jednocylindrowy, o pojemności 579 cm 3 i mocy 16 KM (11,8 kw), rozwijał prędkość maksymalną 110 km/h. Innego słynnego Sokoła 1000 M111, produkowanego w warszawskich zakładach CWS w latach 1934 1939, skonstruował inż. Zygmunt Okołów. Ten motocykl miał silnik spalinowy czterosuwowy, dwucylindrowy, o pojemności 995 cm 3 i mocy 22 KM (16,2 kw), osiągał prędkość maksymalną 100 km/h. Produkowane seryjnie oba Sokoły obok zastosowań cywilnych były podstawowymi motocyklami polskiego wojska we wrześniu 1939 roku, a dziś przez entuzjastów weteranów szos są cenione na równi ze słynnymi harleyami. 14
Samochód CWS Motocykl Sokół podczas bitwy nad Bzurą we wrześniu 1939 roku współczesna rekonstrukcja historyczna Od 1932 roku w Państwowych Zakładach Inżynierii (PZInż.) w Warszawie produkowano seryjnie na licencji włoski samochód Fiat 508. Z silnikiem o mocy 20 KM (14,7 kw) rozwijał prędkość maksymalną 95 km/h. Był to pierwszy samochód osobowy wytwarzany przed wojną na szerszą skalę dla nabywców cywilnych i wojska (w terenowej wersji tzw. łazik ). Pierwszeństwo przypada jednak Centralnym Warsztatom Samochodowym (CWS), które pod koniec 1918 roku montowały słynne Fordy T w wersji wojskowych półciężarówek (wzięły udział w wojnie 1920 roku), a następnie od 1924/25 produkowały pierwsze samochody polskiej konstrukcji CWS T-1, T-2, T-8 Fiat 508 oraz słynne motocykle Sokół. Nadwozia i silniki samochodów CWS konstruował inż. Tadeusz Tański (1892 1941) syn malarza i pioniera szybownictwa, Czesława Tańskiego. 6. Zadanie Uzupełnij tabelkę. Konstruktor Pojazd, odkrycie, wynalazek T. Rudawski J. Cugnot R. Diesel W. Maybach N.A. Otto C.F. Benz 15
7. Zadanie Znajdź informacje o innych wynalazcach i konstruktorach z dziedziny motoryzacji, np. informację, kto pierwszy opracował poduszkę gazową (potocznie zwaną poduszką powietrzną), układ ABS, pasy bezpieczeństwa itp. 16