Table Of Content

VITENSKAPENS VERDEN ENERGI OG KOMMUNIKASJON Redaksjonen: Dr. David Blackburn og Professor Geoffrey Holister Norsk oversettelse og bearbeiding: Erik Tronstad ILLUSTRERT VITENSKAPS BIBLIOTEK Innhold Forord 3 Energi 1 Maskiner og motorer 5 2 Elektrisitet 11 3 Kjernekraft 17 4 Alternative energikilder 25 Bolig og forsvar 5 Boliger 33 6 Forsvar og angrep 41 Kommunikasjon 7 Trykking 47 8 Telekommunikasjoner 53 9 Radio og fjernsyn 61 Transport 10 Jernbanetransport 69 11 Veitransport 75 12 Vanntransport 85 13 Lufttransport 93 14 Romtransport 101 Foredling og bearbeiding 15 Utvinning av råstoffer 105 16 Bearbeiding av råstoffer 113 17 Nye materialer 121 Ordliste 125 Register 126 VITENSKAPENS VERDEN □ «Energi og kommunikasjon» □ Norsk utgave © Norsk Fogtdal A/S 1988 □ Norsk redaksjon: Marte Askeland □ Oversatt og bearbeidet av Erik Tronstad □ Engelsk originaltittel: «Encyclopedia of Modem Technology» □ © Equinox (Oxford) Ltd. 1987 □ I redaksjonen: Dr. David Blackburn og professor Geoffrey Holister □ Forfattere: David Blackbum, Nigel Cross, David Goreham, Ben E. Hill, David Hodges, Geoffrey Holister, Denis Ridgeway, Martin Sherwood og Graham Warwick C Sats: Laursen Tønder □ Trykk: Dansk Heatset Rotation I/S, Odense □ ISBN 82-90388-99-3 (24 bind, komplett) □ ISBN 82-90388-35-7 (bind 10 «Energi og kommunikasjon»). Forord Blant menneskets primærbehov er mat og vern mot bestemt av elvenes vannføring. På samme måte kunne omgivelsene. Fra å oppholde seg i huler og enkle hyt vindmøller bare brukes når det var vind. ter av tregreiner og dyreskinn, har mennesket etter Med dampmaskinen, og senere med elektrisiteten, hvert utviklet en avansert arkitektur. Valg av bygge kunne all industri, og en rekke andre aktiviteter, foregå materialer har tradisjonelt i stor grad vært bestemt av nesten helt uavhengig av naturens limer. Dampmaski hvilke materialer som var lokalt tilgjengelige, bygge- ner kunne plasseres der det var mest hensiktsmessig skikker, og av klimatiske forhold. Det er uten videre å ha dem og det produksjonsutstyret de skulle drive. klart at det stilles ulike krav til hus i forskjellige klima Kullet som trengtes for å drive dem, kunne så fraktes tiske strøk, noe som har vært med på å prege arkitek dit dampmaskinene var, noe som i sin tur førte til økt turen i ulike deler av verden. behov for pålitelige og effektive transportsystemer. Mer avanserte byggeskikker har krevd bedre redska Dette fungerte dermed som en viktig pådriver i utvik per enn bare enkle hjelpemidler av bein og stein. Like lingen av nye transportsystemer, som jernbanen. ledes oppstod et behov for bedre og mer effektivt land- Samtidig som dampmaskinen hadde sin storhetstid bruksutstyr da mennesket ble bofast, begynte med på 1800-tallet og i begynnelsen av vårt århundre, så planmessig oppdyrking av jord og dannet de første dens arvtaker, elektrisiteten, dagens lys. Med den ble jordbrukssamfunn. Blant annet som følge av slike be det mulig på en enkel måte å frakte store energimeng hov, kan vi si at de første samfunnene var material- der over betydelige avstander. samfunn, der videre utvikling i stor grad var bestemt Elektrisiteten danner på mange måter også grunnla av evnen til å utvikle og ta i bruk nye materialer. Hvor get for det moderne informasjonssamfunn, en av be viktig slike materialer var for disse epokene, gjenspei tegnelsene vi bruker på vår egen tid. Andre er atom les tydelig i de navnene vi har satt på dem: Steinalde alderen og romalderen. Alle disse innfallsvinklene til ren, bronsealderen og jernalderen. Både bronse- og vår egen tid er omtalt i denne boken. jernalderen krevde kunnskaper om hvordan man kun Vårt moderne informasjonssamfunn hadde sin spe ne frembringe høye temperaturer, noe som måtte for de begynnelse i oppfinnelsen av telegrafen, telefonen midles fra generasjon til generasjon. og trådløs radiooverføring i forrige århundre. Telefo Også i vår teknologiske tidsalder er materialutvik- nen, som er en selvfølgelig del av vår hverdag, er for ling et felt det forskes intenst på. Derfor er det i denne resten et godt eksempel på hvor vanskelig det kan væ boken naturlig å ta med noen kapitler om dette. re å vurdere betydningen av en ny oppfinnelse, noe Den neste viktige epoken i menneskehetens tekno følgende historie viser. logiske utvikling har ikke fått noe eget navn, men en Da nyheten om Alexander Graham Bells oppfinnel passende betegnelse ville være energialderen. Evnen se av telefonen nådde England, gjorde den lite inn til å omgjøre energi i stor stil på en kontrollert måte trykk på teknisk sjef i det britiske postverket. «Ameri dannet nemlig grunnlaget for det vi kaller den indu kanerne,» sa han, «trenger telefonen, men ikke vi. Vi strielle revolusjon. har massevis av bud.» Borgermesteren i en amerikansk En helt ny epoke i vår historie ble innledet med småby var derimot vilt begeistret. Han mente telefo dampmaskinen, som i løpet av 1700-tallet ble utviklet nen var en strålende innretning og kom med følgende, til en praktisk brukbar innretning. For første gang fikk for tiden dristige og radikale spådom: «Jeg ser for meg mennesket en kraftkilde det selv hadde full kontroll at det vil komme en tid da hver eneste by vil ha sin over, noe som gjorde det mulig å automatisere mange egen telefon.» tunge og arbeidskrevende operasjoner som før hadde Vi lever i en tid og et samfunn preget av moderne vært manuelle. teknologi, på godt og vondt. På alle kanter er vi omgitt Dampmaskinen, som for det meste ble drevet med av utstyr vi bare har vage anelser om hvordan funge kull, satte en i stand til å legge produksjonsenheter rer, og som derfor ofte betraktes med større eller min atskilt fra energikilder, som kullforekomster. Med dre grad av mystisisme. Denne boken er et forsøk på vann- og vindkraft, som hadde vært benyttet i hundre å gi en populær innføring i virkemåten og den histori vis av år til mange formål, var man prisgitt naturens ske utvikling bak noe av dette utstyret. Bedre forståel luner. Produksjonsmidler, som møller, som baserte seg se av og kunnskaper om dets virkemåte vil forhåpent på vannhjul, måtte for eksempel bygges der det var ligvis også fjerne noe av denne mystisismen. elver, og deres produksjonskapasitet var til enhver tid Erik Tronstad Maskiner og motorer Oppfinnelsen av dampmaskinen... Dampturbinen... Forbrenningsmotoren... Gassturbinen og jetmotoren... PERSPEKTIV... De første dampmaskinene... James Watt og den klassiske dampmaskinen... Stirlingmotoren... Dieselmotoren... Raketter Motorer er maskiner som omgjør varme til mekanisk arbeid. De forekommer i to hovedtyper: Forbrenningsmotoren, der drivstoffet forbrennes inni en sylinder, og dampkraftmaskiner der forbrennin gen skjer utenfor selve kraftmaskinen. Det viktigste eksempelet på en dampkraftmaskin er dampmaskinen, der energien i varm damp omgjøres til arbeid ved å bevege et stempel i en sylinder. Dampma skiner var bokstavelig talt drivkraften bak Den industrielle revolu sjon og ble på 1800-tallet brukt til å drive alle mulige slags maski ner, som fabrikkmaskiner, gruvepumper og skip, tog og biler. Den opprinnelige dampmaskinen, slik den ble utviklet på 1700-tallet, baserte seg på at vann utvider seg idet det går over til damp, og trekker seg sammen igjen når det kondenserer. Den vekselvise utvi delsen og sammentrekningen inni en lukket sylinder drev stempe let opp og ned, noe som så kunne brukes til å drive en pumpe eller omgjøres til roterende bevegelser ved hjelp av et svinghjul. Den grunnleggende konstruksjonen ble forbedret utover 1800-tallet, noe som ga større mekanisk effektivitet og økt anvendelighet. Dampkjelen er en lukket beholder som forsynes med vann for å lage damp. Bedre teknikker for stålproduksjon gjorde det på slut ten av 1800-tallet mulig å lage kjeler som kunne motstå trykket som trengs for å kunne overoppvarme dampen (slik at den fikk en temperatur som var høyere enn den temperaturen som vann normalt koker ved). Dette ble vanligvis gjort ved å sende dampen gjennom smale rør i kjeleveggen. Damp med høy temperatur og trykk kan brukes mer enn én gang, og det ble på 1800-tallet laget «dobbel-» og «trippelekspansjonsmaskiner». Den overopphetete dampen ble ført inn i en liten høytrykkssylinder, og spilldampen ført videre til større andre- og tredjesylindre, mens temperatur og trykk falt etter som dampen passerte gjennom systemet. Stemplene var festet til én eneste drivaksel ved hjelp av flere kammer. Slike maskiner var lette og kraftige, godt egnet til bruk i skip. De første dampmaskinene passering fra kjelen tilarbeidskammeret måtte kon ▲ Thomas Saverys 11698 tok den engelske ingeniøren Thomas Savery trolleres manuelt med en stoppekran som krevde damppumpe fra 1698 hadde ikke noe stempel, men kan (ca 1651-1715) patent på den første praktisk konstant oppmerksomhet. likevel betraktes som den anvendbare dampmaskinen, der han utnyttet Saverys maskiner ble tatt i brukt i tinngruvene i første dampkraftmaskin. Den prinsipper utarbeidet av den franske oppfinneren Cornwall. Til dette ble konstruksjonen forbedret av hadde to ovner, hver med sin kjele der det ble produsert Den is Papin (1647-ca 1712). Papin, som opprinnelig jernvarehandleren Thomas Newcomen (1663-1729), damp som ble sendt til de to var lege og assistent hos Christiaan Huygens og hvis «brannmaskiner» ble innstallert i gruver over sylindrene. Sylindrene ble Pobert Boy le, og oppfant både trykk-kokeren og sik hele Storbritannia. Newcomen innførte et stempel deretter avkjølt med vann på utsiden, slik at dampen ble kerhetsventilen, hadde håpet å kunne bygge en båt festet til en tung, overhengende stang. Stangens avkjølt og kondenserte. Dette drevet aven maskin som brukte utvidelsen og for vekt skjøv stempelet opp og trakk damp inn i ga et undertrykk som trakk tetningen av damp til å bevege et stempel inni en sylinderen. En automatisk ventil stengte for vann opp gjennom røret sylinder. Han bygde en prototype som han demon åpningen til kjelen og førte kaldt vann rundt gjennom en enveisventil. Slik kunne maskinen brukes som strerte i Marburg i Tyskland i 1690 (der han på den sylinderen. Dampen kondenserte og laget et gruvepumpe. Maskinen var tiden var professor i matematikk og fysikk), men fikk undertrykk i sylinderen som dro stempelet ned igjen ikke utstyrt med noen sikker liten støtte. Saverys konstruksjon utnyttet undertryk og fullførte syklusen. Selv Newcomens maskin hetsventil. Den fikk liten praktisk anvendelse, men var ket som oppstod når dampen kondenserte i brukte mye drivstoff fordi sylinderen måtte varmes en forløper for senere sylinderen, til å løfte vann opp et rør. Dampens opp på nytt for hver takt. maskiner. 6 Kronologi Første århundre f.Kr. Hero fra praktisk anvendbare dampmaskin planetgir 1804 Rakett med metallkammer og 1840 Spinnstabilisert rakett utviklet Alexandria laget innretning som ble tatt i bruk ved Dudley Castle i 1782 James Watt tok patent på avtakbare styrestaver utviklet for av William Hale i Storbritannia kunne omgjøre damp til roterende Staffordshire den såkalte dobbeltvirkende damp militær bruk 1849 G. H, Corliss tok i USA bevegelse 1718 Henry Beighton oppfant en maskinen 1811 Arthur Woolfs dobbelteks- patent på ventilstyring for kontroll 1690 Denis Papin beskrev mekanisme der en ventil kunne 1787 James Watt oppfant sentrifu- panderende eller sammensatte av dampmaskiner dampmaskin som brukte sylinder- arbeide ubetjent galregulatoren dampmaskin bygd 1860 Etienne Lenoir tok patent på stempel 1769 James Watt tok patent på 1791 John Barber i England bygde 1816 Robert Stirling utviklet for- vannavkjølt gassmotor og tenn 1698 Thomas Savery tok i England dampmaskin som var utstyrt med gassturbinmotor brenningsmotor med lukket syklus pluggen patent på en enkel dampmaskin kondensator 1799 William Murdock oppfant 1825 Første brukbare horisontale 1867 Nicolaus Otto og Eugene 1712 Thomas Newcomens mer 1781 James Watt tok patent på skyveventilen dampmaskin bygd Langen bygde gassmotor r " ------------------------------------- Den klassiske dampmaskinen Den viktigste forbedringen i dampmaskinens kon struksjon stod den skotske oppfinneren James Watt (1736-1819) for. Han innførte i 1769 en egen konden sator, en modifikasjon som skilte de varme og kjølige delene av arbeidssyklusen fra hverandre og tillot sylinderen å holde konstant temperatur. 11782 innførte han så et dampinntak i hver ende av sylinderen, og utviklet den såkalte «dobbeltvirken de» maskinen, der stempelet drives av damp i begge retninger. Hans senere maskiner, som ble produsert i store antall av firmaet Boulton & Watt, hadde ytterligere to modifikasjoner som gjorde at de kunne drive produksjonsutstyr. (Nevnte firma hadde Watt startet sammen med Matthew Boulton i 1774). Som Newcomen brukte Watt stempelet til å bevege en stang, men omgjorde bevegelsen til rotasjon ved hjelp av et svinghjul drevet av planetgir; og han utviklet den såkalte sentrifugalregulatoren, en av de første mekanismene for automatisk tilbakekobling. Når den roterte, skjøv sentrifugalkraften to kuler A Watts dobbeltvirkende maskin hadde en vertikal utover, og en kobling stengte inntaksventilen og sylinder (til venstre) og et bremset ned maskinen. Slik kunne maskinen gå stempel som ble drevet av med konstant hastighet. damp vekselvis oven- og nedenfra. Sylinderens Watts grunnleggende konstruksjon ble, med en temperatur ble holdt konstant del modifikasjoner, brukt utover hele 1800-tallet. Den fordi den utblåste dampen viktigste forbedringen var til en maskin som brukte gikk til en egen kondensator damp under trykk, en utvikling Watt selv nølte med (under). Maskinen var om lag fire ganger mer effektiv enn fordi han Ikke trodde det var mulig å lage Newcomens 70 år eldre dampkjeler som var sterke nok. utgave av dampmaskinen. Dampturbinen Selv om den konvensjonelle dampmaskinen ble stadig mer kompli sert og gjennomgikk flere forbedringer for å tilpasse den til ulike behov, ble den aldri i stand til å omgjøre mer enn 12 prosent av drivstoffets energi til mekanisk arbeid. I 1880-årene konstruerte Charles Parsons (1854-1931) en slags dampmaskin som i prinsippet var langt enklere - faktisk like enkel som en vindmølle - og mer effektiv. I dampturbinen brukes dampens bevegelse til å rotere skovler festet til en sentral aksel, slik at dampens arbeid direkte overføres til en rotasjonsbevegelse. Parsons første turbin gjorde 18 000 omdreininger hvert minutt. Moderne dampturbiner går normalt med mye lavere hastigheter (vanligvis 1000-3000 omdreininger per minutt) enn Parsons turbin. De har vekselvise rader med roterende (løpehjul) og stasjonære (ledehjul) blader, med glidepakninger mellom løpehjulendene og turbinhuset, og mellom endene på ledehjulene og den roterende akselen, slik at lite av dampens energi går tapt. Dampen kommer inn i midten og strømmer utover gjennom turbinbladene i motsatte retninger. Sylinderen tømmes igjen av en kondensator, som danner et undertrykk og suger ut dampen. Store turbiner kan ha tre sylin- dere, der dampen kommer inn i den første med høy temperatur og trykk (eksempelvis 565°C og l,6xl07 N/m2, som tilsvarer om trent 158 atmosfærer). Den varmes opp på nytt før den slippes inn i neste sylinder og avkjøles så gradvis og mister trykket når den passerer gjennom den andre (middels trykk) og den tredje (lav trykks-) sylinderen. MASKINER OG MOTORER 7 1867 Vannrørskjele for damp kunne gå med 800 rpm bygd av 1892 Rudolf Diesel tok i Tyskland 1903 Den russiske læreren K. rakett med fast og flytende patentert i USA av G. H. Babcock Gottlieb Daimler patent på motor med Tsiolkovskij publiserte pionertan- drivstoff i Sovjetunionen og S. Wilcox 1884 C. A. Parsons lanserte damp- kompresjonstenning ker om rakettdrift 1939 Det rakettdrevne flyet He-176 1871 Dampmaskin lansert med turbinen 1895 Albert de Dion og Georges 1903 Robert Hutchings Goddard prøvd i Tyskland trippelekspansjon 1887 Edward Butler oppfant Botorl i Frankrike fant opp lett, skjøt i USA opp historiens første 1942 A-4-rakett utviklet under 1876 Otto demonstrerte sin forgasser med flottør høyhastighets bensinmotor, 1500 rakett med væskemotor ledelse av Wernher von Braun prø- firetakts gassmotor 1888 Parsons turbin brukt til å rpm 1930 Hermann Oberth i Tyskland vefløyet ved Peenemnde i 1878 Skotten Dugald Clerk bygde drive elektriske generatorer 1900 Packard lanserte i USA prøvde rakett drevet av parafin og Tyskland totaktsmotor 1891 Dugald Clark lanserte bruk girkasser med tre gir fremover og flytende oksygen 1947 Holgar Toftoy skjøt i USA 1884 Forbrenningsmotor som av forkomprimering ett bakover (revers) 1933 M. Tikhonranov prøvde opp totrinnsraketten Bumper Syklusen i stirlingmotoren Stirlingmotoren 11816 oppfant den skotske presten Robert Stirling en f ris tem pel- eller varmluftmotor. Den er basert på utvidelsen og fortrengningen av luft (eller andre gasser) i en sylinder som oppvarmes utenfra. Stirling pønsket ut en genial og økonomisk syklus for varmeoverførlng, faktisk er stirlingsyklusen nærmere til å være termodynamisk perfekt enn noen annen praktisk maskin. Prinsippet lå i mange år ubrukt på grunn av konstruksjonsteknlske problemer, men er nå gjenstand for stor interesse fordi den går stille, forurenser lite og har høy virk ningsgrad, noe som gjør at den trenger relativt lite drivstoff. Arbeidsgassene (hydrogen, helium eller nitrogen) går i et lukket kretsløp der de varmes og avkjøles når de passerer en varmeveksler. Varme lagres i en regenerator idet gassene beveger seg mot kaldsonen og frigjøres når de etterpå strømmer tilbake til varmsonen. Motoren har to stempler som svinger opp og ned, der fortrengerstempelet ligger 60° -90° foran arbeidsstempelet i en syklus på 360°. Gassene som er innestengt under arbeidsstem pelet, skyver det oppover og presser sammen gassene over. Idet trykket over og under fortrenger stempelet (som har et større overflateareal på toppflaten) utjevnes, begynner det å bevege seg nedover på grunn av den større kraften på oversiden. Når fortrengerstempelet går ned, kommer oppvarmet gass, som holder nær konstant temperatur mens den utvides, inn på oversiden. Gassene under presses sammen og tvinger arbeids stempelet ned. Fortrengerstempelet beveger seg så opp på grunn av den innestengte gassen over den faste stammen, som virker som en gassfjær (noe også gassen under arbeidsstempelet gjør). Gassene over fortrengerstempelet tvinges tilbake gjennom re- generatoren og varmeveksleren og fullfører syklusen. I tillegg til å brukes som en motor, kan stirlingmotoren også brukes som varmepumpe, trykkgenerator og kjølemaskin. 4 C. A. Parsons båt «Turbina» ▲ Bladene i en moderne kraft- førte til stor oppmerksomhet verkturbin. Dampen strømmer rundt turbindrift da den kom inn på midten, der bladene er opp i 35 knop under flåtepara- minst, og tvinges derfra utover den ved dronning Viktoria- til sidene til de større turbin- jubileet i 1897. bladene der. 8 Forgasseren er en av verdens mest undervurderte oppfinnelser I løpet av 1800-tallet utviklet forbrenningsmotoren seg til å bli et alternativ til dampmaskinen. I forbrenningsmotoren forbrennes drivstoffet inni motoren. Kanonen er på en måte en éntakts forbrenningsmotor. Flere, blant andre den nederlandske fysikeren Christiaan Huygens, eksperimenterte med krutt som et drivstoff som kunne drive et bevegelig stempel. I konstruksjonen av en brukbar forbrenningsmotor støtte man på to problemer: Å finne et passende drivstoff og finne en pålitelig måte til å få antent den i en gjentatt syklus. Tidlig tilgang på gass representerte en løsning på det første problemet. Det andre viste seg verre å løse. Den første vellykkete gassmotoren ble bygd av Etienne Lenoir (1822-1900) i Paris i 1860. Den var en teknisk suksess, men en økonomisk fiasko, og ble snart erstattet av de populære ottomotor- ene laget av v den tyske ingeniøren Nikolaus Otto (1832-1891) og lansert i 1876. I mindre fabrikker ble gassmotorene snart et billig ▲ Ottos horisontale gassmotor fra 1876. En blanding av gass og alternativ til dampmaskiner, men forbrenningsmotorens fremtid lå luft ble via en skyveventil dratt inn i den vannavkjølte sylinderen og antent på returslaget av en flamme. Den ble sendt inn fra ikke i bruk av gass, men i det nye drivstoffet bensin. en kontinuerlig gassflamme ved en annen skyveventil. ▲ ► Gjennomskåret tegning av en moderne sekssylindret V-6- 1 Tomgangsdyse 16 Eksos til lydpotte motor. Hver sylinder gjør fire slag. Bensinpumpen presser bensin 2 Gass-spjeld 17 Svinghjul inn i forgasseren der den blandes med luft og føres inn i en 3 Luftfilter 18 Bunnpanne 4 Bensintilførsel 19 Sylinderblokk sylinder via en innsugningsventil som åpner idet kamakselen 5 Innsugningsfordelerrør 20 Oljefilter (som alle stemplene er festet til) drar stempelet ned (1). Under 6 Fordelerlokk 21 Stempelstang komprimeringsslaget (2) stenges ventilene og blandingen presses 7 Strømkabel 22 Registerkjedestrammer sammen. Fordeleren, drevet av hovedkamakselen, sender etter 8 Fordeler 23 Registerkjede tur en elektrisk impuls til hver sylinder, avpasset slik at den faller 9 Veivaksel 24 Tannhjul på veivaksel sammen med slutten av komprimeringsslaget. I tennpluggen slår 10 Vippearm 25 Vannpumpe 11 Tennpluggkontakt 26 Vifte det ut en gnist som tenner blandingen og tvinger stempelet ned 12 Utstøtningsventil 27 Veivaksel i arbeidsslaget (3). Idet stempelet kommer opp igjen, åpnes 13 Innsugningsventil 28 Kamaksel eksosventilen og avgassene støtes ut (4). Deretter starter en ny 14 Stempel 29 Hydraulisk ventilløfter omgang med den samme syklusen. 15 Eksosventil for resirkulering 30 Sylinderløp MASKINER OG MOTORER 9 Dieselmotoren Av alle de nye innretningene for transport som ble oppfunnet 11893 lanserte tyskeren Rudolf Diesel (1858-1913) i denne tiden, var det bare tog og skip som var store nok til at tanken om en motor der drivstoffet var tungolje som de kunne frakte med seg de store kjelene som var nødvendig for ble antent ved kompresjon. Når luft presses å kunne bruke dampmaskinen. Selv om det ble laget en del damp sammen til høyt trykk, blir den varm nok til å drevne biler, var det klart at transportmidler for bare noen få perso antenne drivstoffet, som sprøytes inn i sylinderen etter hvert komprimeringsslag. Fordi drivstoffet ner trengte en lettere, men likevel kraftig, motor som kunne bringe antennes på denne måten, er det i dieselmotoren med seg sitt eget drivstoff på en trygg og praktisk måte. unødvendig med tennplugger. Forbrenningen skjer Helt fra oldtiden hadde man hatt tilgang på oljeprodukter, fra idet stempelet er på vei nedover i arbeidsslaget, og oljeskifer og kull. Det var imidlertid først med USAs ekspansjon unngår dermed den høye trykkøkningen som vestover mot Stillehavet at verden fikk god og lett tilgang på kilder utløses av gnisttenningen i ottomotoren. til råolje, som dannet grunnlaget for produksjonen av bensin. Mer For å tåle det høye trykket, måtte dieselmotoren kelig nok ble den mest flyktige delen av oljen, nettopp bensinen, lages større og kraftigere. Likevel er den pålitelig og betraktet som et avfallsprodukt helt til det ble oppdaget at den økonomisk i drift, samt at den har høyere virknings egnet seg ypperlig som drivstoff for forbrenningsmotoren. Med grad enn bensinmotoren. Den har vist seg å få stor oppfinnelsen av forgasseren fikk man endelig det mellomleddet utbredelse i større kjøretøyer på både bane og vei. Den brukes også i privatbiler der lave driftsutgifter som trengtes for å kunne utnytte en lett, kraftig og robust motor er viktigere enn ytelsen. sammen med en rik energikilde. Dieselsyklusen Dieselmotor 1 Luftfilter 2 Registerreim 3 Kamaksel 4 Kretsbryter 5 Drivstofftilførsel 6 Drivstoffinnsprøyter 7 Forkammer 8 Termostat 9 Glødespiral for kaldstart 10 Stempel 11 Svinghjul 12 Bunnpanne 13 Veivaksel 14 Drivstoffpumpe 15 Vekselstrømgenerator 16 Viftereim 17 Tannhjul på veivaksel 18 Innsugningsventil 19 Utstøtningsventil 20 Tannhjul på kamaksel 21 Ventilfjær ◄ ▲ En 1600 cm3 dieselmotor. I den syklusen som dieselmotoren arbeider etter, suger stempelet luft inn i sylinderen gjennom inn- sugningsventilen på innsugingsslaget (1). Idet stempelet beveger seg oppover på komprimeringsslaget, oppvarmes luften av trykk økningen mens drivstoff sprøytes inn i sylinderen (2) av en drivstoffpumpe som drives av hovedkamakselen. Drivstoffet sprøytes inn i en finfordelt dusj, slik at det blandes godt med luften. Den sammenpressete, varme luften selvantennes og driver stempelet ned på arbeidsslaget (3). Når stempelet kommer opp, åpnes ut- støtningsventilen og gassene forlater sylinderen (4). Dieselmoto ren trenger følgelig hverken forgasser eller tennplugger, men har likevel et større kompresjonsforhold enn bensinmotoren. 4 10 Jetmotoren Luftinntak Kompressor Brensel Turbin Munning Gassturbinen, eller jetmotoren, står i samme forhold til bensinmo toren som Parsons dampturbin til den tradisjonelle dampmaskinen: Den forvandlet en mekanisk kompleks stempelmotor til en mye enklere og langt kraftigere rotasjonsmotor. Jetmotoren ble utviklet under den andre verdenskrig, og i 1945 var den tatt i bruk både i britiske og tyske kampfly. Den kom inn i sivil luftfart i 1952 med passasjerflyet de Havilland Comet, og har siden den gang Propell Turbojetmotor vært den dominerende motortype, enten i sin rene jetform, eller som turboviftemotor eller turbopropmotor, der en del av skyvkraften brukes til å drive en propell. Som i dampturbinen finner vi også i jetmotoren alternerende rekker av stasjonære og roterende blader som det sendes en gass- strøm gjennom, og der de roterende bladene er festet til en sentral drivaksel. I den enkleste utgaven av en jetmotor er det luft som er drivgassen. Den suges inn og presses sammen av en turbinkom- Vifte pressor fremst i motoren. Dernest blandes den med drivstoffet og tennes i brennkammeret som omgir hoveddrivakselen. De varme gassene passerer gjennom et annet sett med turbinblader og forlater motoren med høy hastighet. Det er skyvkraften som produseres av disse eksosgassene som støtes ut bakover, som skyver flyet fremover. Bare en liten del av energien går med til å drive kompres soren foran, via hoveddrivakselen. I turbopropmotoren brukes eks tra turbinblader som henter ut energi fra eksosgassene, som de så overfører til en vanlig propell. Turboviftemotoren, som brukes i de største flyene, har en stor vifte foran i luftinntaket. Den blåser luft rundt utsiden av brennkammeret, noe som bidrar med omtrent 75 prosent av motorens skyvkraft. En variant av denne konstruk sjonen som nå er på eksperimentstadiet, kalles propvifte. Her er viftebladene montert på utsiden av motorhuset. Uansett hvilken ut forming den har, er gassturbinen både en av de enkleste og samti dig en av de mest avanserte drivkraftkildene vi har. ▲ Turbojetmotoren drar inn luft som presses sammen før den føres inn i et brennkammer der den blandes med drivstoffet og antennes. I turbopropmotoren er det i tillegg en propell som drives av eksosgassene, mens turboviftemotoren bruker en vifte til å dra inn ekstra luft som tvinges gjennom halestykket for å få større skyvkraft. En væskerakett bruker turbopumper i forkam- meret for å sprøyte drivstoffet inn i brennkammeret. Rakettmotorer De kraftigste motorene til fremdrift er rakettmotore- ne. De forbrenner et drivstoff og produserer en varm gass som gjennom en smal dyseåpning presses ut av brennkammeret med høy hastighet og gir en skyvkraft i motsatt retning. Bruk av rakettdrift til transport ble først foreslått av russeren Konstantin Eduardovitsj Tsiolkovskij (1857-1935). Amerikaneren Robert Hutchings Goddard (1882-1945) nedla et betydelig pionerarbeid med en rekke praktiske forsøk og skjøt opp den første væskerakett fra Auburn, Massachusetts, i 1926. Dagens store raketter med mange trinn er i prinsippet lik de Goddard utviklet. Ofte brukes to gasser i flytende form, et brensel og et oksidasjonsmiddel. Turbiner pumper dem over i brennkammeret der de antennes og forbrennes før eksosgassene støtes ut for å produsere en skyvkraft. Skyvkraften domineres av den store viften. kan reguleres ved å kontrollere drivstofftilførselen. Ved underlydshastigheter er Noen raketter bruker drivstoff i fast form, der turboviftesyklusen andre kon struksjoner overlegen; den gir brensel og oksidasjonsmiddel er blandet sammen høy skyvkraft i startfasen og på forhånd. under klatring til marsjhøyde.