Jean Etienne Lenoir – od garconów po światowej sławy wynalazców
Długa droga do wynalazku
Rozpoczęła się trzecia dekada XIX wieku, lecz pomimo prób różnych wynalazców, nigdy nie zaprojektowano i nie wprowadzono do produkcji sprawnego silnika spalinowego. W przemyśle królowały maszyny parowe.
A w 1822 roku w małym belgijskim miasteczku Jean Etienne Lenoir urodził się w rodzinie małego kupca, który po dojrzewaniu naprawił tę wadę.
Jego ojciec zmarł, gdy chłopiec miał zaledwie osiem lat, a jako dziecko Jean wcześnie doświadczył trudności. A gdy dziecko miało zaledwie 16 lat, wydarzyła się kolejna tragedia – zmarła jego matka, rodowita paryżanka. Osierocony chłopiec udał się pieszo w poszukiwaniu szczęścia do Paryża, gdzie mieszkał jego wujek (brat matki), odnoszący sukcesy inżynier.
Posiadłość wuja wywarła niezatarte wrażenie na młodym Lenoirze, ale sam najbliższy krewny okazał się znacznie mniej atrakcyjny - przekazał siostrzeńcowi kilka franków przez lokaja i poradził mu, aby się wydostał. Aby nie umrzeć z głodu, Jean dostał pracę jako garçon (kelner) w małej restauracji.
W tym trudnym czasie (najwyraźniej pod wrażeniem bogactwa odnoszącego sukcesy wujka-inżyniera) w młodym człowieku rozwija się silny głód technologii: otrzymane napiwki wydaje w paryskich centrach handlowych, wykupując drukowane publikacje z materiałami na temat projektowania silników cieplnych, a nawet przypadkowo nabywa dzieła S. Carnota, z których nadal nic nie rozumie.
Z biegiem czasu nowe hobby całkowicie przejmuje umysł młodego człowieka, a Jeana zaczyna obciążać zawód garçona, którym zajmuje się od ponad dwóch lat. Po nagłej zmianie biegu życia Lenoir dostał pracę jako robotnik w fabryce emalii, gdzie stopniowo został technikiem. Wkrótce wymyśla nową metodę nakładania emalii, za co otrzymuje od właściciela stabilne dywidendy, a jego sytuacja finansowa zauważalnie się poprawia.
Jak wiadomo, każdemu pracownikowi zawsze wydaje się, że zarabia za mało. I pewnego pięknego dnia Lenoir żąda od właściciela, aby zapłacił więcej za swój wynalazek. Zakończenie jest standardowe: Jean wylatuje na ulicę, szybko zjada ostatnie pieniądze, żebrze, a nawet odbywa karę 3 miesięcy więzienia za nielegalny biznes (jako organizator nielegalnego warsztatu ślusarskiego).
W rezultacie bezrobotny i wcześniej skazany Lenoir, który żył na wpół z głodu, został z litości zatrudniony przez francuskiego Włocha Hippolyte Marinoniego do swojego warsztatu galwanoplastycznego. Wkrótce sprytny Lenoir wpada na szereg wynalazków mających na celu obniżenie kosztów produkcji.
Trzy lata później Jean wymyśla nową metodę galwanizacji, ale wyciągnąwszy wnioski z wcześniejszych doświadczeń, najpierw ją patentuje, a następnie proponuje Marinoniemu. Po ocenie perspektyw wykorzystania wynalazku właściciel warsztatu wyraża zgodę na przedstawione warunki. Reputacja zawodowa Lenoira w skali właściciela wzrasta jeszcze bardziej, w efekcie czego ich relacja staje się partnerska, a nawet koleżeńska.
Dla przyszłego wynalazcy był to ogromny sukces: doskonały mechanik i inżynier elektryk Marinoni został później mentorem i asystentem właściciela. A teraz pieniądze i wolny czas, które się pojawiły, pozwalają Lenoirowi całkowicie zanurzyć się w procesie twórczym realizacji od dawna cenionego pomysłu - stworzenia niedrogiego, wydajnego silnika spalinowego.
Według wspomnień wynalazcy, w tamtym czasie głównym dręczącym go pytaniem był wybór paliwa do zastosowania w jego przyszłym silniku. W podjęciu decyzji pomogło mi pewne wydarzenie.
Pewnego dnia Jean jadł kolację w restauracji, w której kiedyś pracował jako garçon. Oświetlenie w nim zorganizowano za pomocą małych dysz gazowych umieszczonych nad każdym stołem. Szklana nasadka rożka nad stołem Lenoira okazała się pęknięta, a garçon podszedł i zasugerował użycie zamiast tego kieliszka do wina.
Kiedy garçon szukał zapałek, pod szkłem zgromadziło się dużo gazu, po jego podpaleniu nastąpiła mikroeksplozja i szklanka wyleciała wysoko w powietrze. To właśnie wtedy Lenoir wpadł na pomysł wykorzystania w swoim samochodzie gazu oświetleniowego, który w Paryżu był zawsze pod ręką.
Gwoli ścisłości należy zauważyć, że wykorzystanie gazu jako paliwa zaproponował John Barber już w 1791 roku. Jednak jego silnik spalinowy nigdy nie opuścił etapu projektu badawczego.
Lenoir był technicznie niepiśmiennym, zdolnym samoukiem iw tych okolicznościach wybiera najbardziej racjonalną ścieżkę - postanawia zapoznać się z rozwojem swoich poprzedników. Tygodniami spędza w urzędzie patentowym, gdzie systematycznie i stopniowo wyszukuje wszystkie patenty na silniki spalinowe. Studiując ich część opisową, Jean nie tylko zdobywa wiedzę techniczną, ale także niczym inteligentna osoba uczy się nie na swoich, ale na błędach innych.
Stopniowo w głowie młodego utalentowanego technika pojawia się pomysł zbudowania sprawnego silnika spalinowego, łącząc w sobie wszystkie rozsądne pomysły, które odkryli wynalazcy, którzy przetarli przed nim tę trudną ścieżkę.
Sprytny Lenoir nie wymyślił silnika od zera, poszedł prostszą i jednocześnie bardziej złożoną ścieżką - zdecydował się połączyć wiele wcześniej wymyślonych rozwiązań technicznych w jedną konstrukcję, czerpiąc z każdego wynalazku (jak mu się wydawało) najwięcej ważne i wykonalne (ten twórczy proces uważnej analizy licznych patentów Lenoir szczegółowo opisał później).
Zadanie nie było łatwe, gdyż wynalazków było wiele, jednak żaden silnik nie osiągnął doskonałości technicznej i nie wszedł do masowej produkcji. Jean starannie dobierał i analizował materiały, nie chcąc przypadkowo powielać w swoim silniku cieplnym cudzego, wcześniej opracowanego projektu, a potem walczyć w sądzie w obronie własnego patentu.
Mówiąc językiem współczesnym, Lenoir (jak stwierdził w swoich wspomnieniach) jeszcze przed rozpoczęciem budowy przeprowadził dogłębne badania patentowe na temat rozwoju silników gazowych, które nigdy nie wyszły poza fazę prototypu, i ostatecznie zebrał przyzwoite archiwum patentowe.
Działalność ta niewątpliwie wzbogaciła go o szeroką wiedzę praktyczną. Jednak jego wiedza teoretyczna była mizerna, co ostatecznie nie skłoniło go do pomysłu zastosowania wstępnego sprężania palnej mieszanki przed jej zapaleniem - wydawało mu się, że nie ma z tego żadnego pożytku, a to tylko skomplikowało sprawę konstrukcja silnika.
W rezultacie jego wynalazek, chroniony patentem francuskim z dnia 24 stycznia 1860 roku, zgodnie z wprowadzoną później klasyfikacją silników spalinowych, został zaliczony do silników „bez sprężania”.
Jak zauważają historycy, Lenoir nie zaprojektował nowego silnika sam. W produkcji i dostrajaniu pierwszych działających próbek wynalazcy pomagał Ippolit Marinoni, który był bardziej doświadczonym mechanikiem niż Lenoir, włożył wiele pracy w sukces wymyślonego biznesu, w wyniku czego z powodzeniem urzeczywistnił pomysły wynalazcy w metalu. Niektórzy projektanci (w szczególności G. Guldner) uważali, że to Marinoni opracował głęboko przemyślany model silnika Lenoir, który później stał się modelem standardowym.
Jednak początkowo Marinoni, którego produkcja została przeorientowana na produkcję części do silników parowych, był sceptyczny wobec pomysłu Jeana i odmówił udziału w jego przedsięwzięciu. Sprawy się załamały: dumny Lenoir wyjechał do Anglii w lutym 1860 roku, tam opatentował swój wynalazek i próbował zainteresować angielskich przemysłowców budową silnika. Ale oni też patrzą na jego wynalazek z nieufnością i zapraszają go, aby najpierw przedstawił działający prototyp.
W rezultacie wynalazca, załamany trudami, jakie przeżył, wydał wszystkie swoje fundusze i ponownie stał się żebrakiem, wraca do Paryża i ze łzami w oczach błaga Marinoniego, aby przyjął go jako prostego robotnika, aby pozwolił mu powoli produkować swoje silnik w wolnym czasie.
Najwyraźniej Marinoni był życzliwym człowiekiem, ponownie przyjął Lenoira do fabryki i już wkrótce, zainteresował się jego pomysłem, zaczął mu pomagać, rozwiązując liczne trudności konstrukcyjne, które pojawiły się podczas budowy silnika.
W rezultacie entuzjazm i doświadczenie techniczne w połączeniu przyniosły praktyczne rezultaty w postaci wykonalnego produktu.
Narodziny silnika
Silnik zaprojektowany w fabryce Marinoni był bardzo prosty i działał według algorytmu przypominającego cykle pracy maszyny parowej. Tłok tarczowy, podobnie jak w silniku parowym, dzieli objętość cylindra na dwie wnęki. Powiedzmy, że gdy samochód stoi, pozostaje po lewej stronie cylindra.
Napędzany manetką rozruchową i poruszający się w prawo tłok wykonuje nieco mniej niż połowę swojego skoku i w tym czasie zasysa mieszankę gazowo-powietrzną do lewej wnęki cylindra. Następnie okno wlotowe zamyka się szpulą, następnie zapala się mieszaninę za pomocą iskry elektrycznej, a ciśnienie gazu powstające podczas spalania mieszanki przesuwa tłok maksymalnie w prawo (rys. „b” i „c” ”), a tłok jest mocno przepychany przez tłoczysko i ślizgowe koło zamachowe.
Następnie otwiera się prawe okno wlotowe i lewe okno wylotowe. Tłok napędzany kołem zamachowym, które nabrało bezwładności w lewe położenie, wypycha spaliny z lewej wnęki i jednocześnie zasysa nowy ładunek gazowo-powietrzny do powstałej prawej. Po zamknięciu prawego otworu dolotowego przez szpulę, mieszanka zostaje zapalona przez iskrę, a tłok szybko powraca do lewego położenia, kończąc cykl pełnego obrotu koła zamachowego.
W ten sposób Lenoir wynalazł działający dwusuwowy silnik gazowy „podwójnego działania”, ponieważ każdy suw (ruch tłoka z jednego skrajnego położenia do drugiego) łączył suw mocy, spalanie, a także wlot świeżego ładunku i odprowadzanie spalin.
Warto zauważyć, że Lenoir był pierwszym, który to zrobił Historie przy budowie silnika masowego zastosował elektryczny układ zapłonowy (wówczas jeszcze mało niezawodny), składający się z dwóch ogniw galwanicznych Bunsena dających łączne napięcie 3,62 V, cewki indukcyjnej, przerywacza oraz dwóch świec zapłonowych z izolatorami porcelanowymi i elektrodami platynowymi (spirala Ruhmkorffa). Świadczy to o inteligencji wynalazcy i dobrej znajomości nowinek elektrycznych tamtych lat (lub świadomości jego partnera Marinoniego).
Warto też dodać, że Lenoir nie ukrywał, że w swoim wynalazku wykorzystał pewne rozwiązania konstrukcyjne z cudzych patentów. Na przykład w ogłoszeniu opublikowanym przed rozpoczęciem sprzedaży silników napisano:
„...w samochodzie Lenoira zastosowano tłok wg Pat. Ulica; jest dwustronnego działania, jak silnik Lebona; zapala się iskrą elektryczną jak samochód Rivaz; może współpracować z lotnymi związkami wodoru, takimi jak Herskine-Hasard; może nawet dowcipną dystrybucję ekscentryków można znaleźć w Talbot…”
Kolejną zaletą był ogólny układ silnika, w szczególności poziome ustawienie cylindra. Umożliwiło to montaż w pomieszczeniach o niskim suficie, a także ułatwiło konserwację maszyny. Aby zapobiec przegrzaniu, cylinder i jego głowicę wyposażono w płaszcz wodny i chłodzono bieżącą wodą.
Silnik miał wiele wad: był strasznie nieekonomiczny, zużywał około trzech metrów sześciennych gazu oświetlającego (węglowego) na 1 KM na godzinę; W wiadrach wlewano do niego olej smarowy, dla którego przy silniku stale pracował olejarka; pomimo obecności chłodzenia wodnego (120 m3 woda na koni mechanicznych na godzinę), szpula często zacinała się z powodu przegrzania i silnik zatrzymywał się; maksymalna efektywna wydajność maszyny wynosiła zaledwie 4–5% przy 47…130 obr/min.
Tak, odkryto również, że koszt gazu zużywanego podczas pracy prototypowego silnika Lenoir okazał się sześciokrotnie wyższy niż koszt węgla do pracującego silnika parowego (w przeliczeniu na 1 KM).
Wydawałoby się, że wymienione niedociągnięcia doprowadzą do niepowodzenia planowanego biznesu, silniki nie znajdą popytu, a wynalazek Lenoira doda do licznej listy nieodebranych eksperymentalnych silników spalinowych.
Jednak pierwsze silniki produkcyjne, które pojawiły się w 1860 roku, pomimo oczywistej rozbieżności między ich charakterystyką użytkową a wcześniej publikowaną chełpliwą reklamą, która przepowiadała rychłą nieuniknioną śmierć maszyn parowych, szybko zaczęły znajdować swoje miejsce w drukarniach i małych zakładach miejskich .
Główną zaletą silników nowego typu było to, że były kompaktowe i uruchamiały się w ciągu kilku sekund, natomiast silniki parowe zajmowały dużo miejsca i wymagały dużego zamieszania z wrzącą wodą w bojlerze, a także obecności służby.
Innymi ważnymi zaletami silników Lenoir była względna cicha praca i bezdymny wydech, co (w przeciwieństwie do silników parowych) pozwoliło na eksploatację ich w centrum Paryża i innych dużych miastach w pobliżu modnych rezydencji bez skarg mieszkańców na zakłócanie ciszy i spokoju. zanieczyszczenie powietrza. Kosztowały też znacznie mniej niż maszyny parowe, zajmowały mało miejsca, nie wymagały pomieszczeń do składowania węgla, nie wymagały masywnego fundamentu i można je było instalować na dowolnych piętrach budynków.
Jednym słowem Lenoir i Marinoni mieli szczęście – ich silniki narodziły się dokładnie w momencie, kiedy były potrzebne i dokładnie tam, gdzie były naprawdę potrzebne. Najpierw wypełnili istniejące nisze w Paryżu, następnie rozprzestrzenili się po całej Francji, a następnie zaczęli rozprzestrzeniać się w Anglii.
A fabryka Marinoni zamieniła się w pierwszą na świecie fabrykę do produkcji silników spalinowych.
Następnie odkryto, że ze względu na cechy konstrukcyjne moc silników Lenoir nie może przekraczać 12 KM. p., silniki parowe mogły odetchnąć z ulgą i pracować spokojnie – taki silnik nie był ich konkurentem.
Po zwycięstwie na kortach Etienne Lenoir mógł spokojnie cieszyć się laurami odkrywcy i dumnie spacerować po salach wystaw technicznych. Jego triumf trwał 6 lat i zakończył się w 1867 roku, kiedy dwóch niemieckich wynalazców Otto i Langen zaprezentowało na wystawie w Paryżu swoją „maszynę atmosferyczną”, której wydajność sięgała 14%.
wniosek
Historycy zazwyczaj bagatelizują rolę Lenoira, nazywając go rodzajem bystrego robotnika, który „...poprzez skrupulatny dobór znanych już części i umiejętne badanie najkorzystniejszych warunków pracy, skutecznie pokonuje trudności praktyczne... ”, przypadkowo zaprojektował prymitywny silnik spalinowy.
Ten punkt widzenia jest błędny. Lenoir był utalentowanym samoukiem, wykonanie zadania zajęło mu dużo czasu, samodzielnie zdobył wiedzę i doświadczenie produkcyjne, przestudiował prawie wszystkie najnowsze wynalazki swoich czasów i ostatecznie osiągnął to, czego wielu inżynierów, którzy próbowali rozwiązać ten problem przed nim, mogło nie osiągnąć.
Następnie, w latach 1861–1867, nie było godnego zamiennika masowo produkowanych silników Lenoir, a poszczególne próbki produkowanych silników jego projektu działały do 1905 roku.
Gdy tylko rozpoczęła się sprzedaż silników, natychmiast wyszli wynalazcy, jakby z podziemia, i pospiesznie oskarżyli Lenoira o przywłaszczenie sobie ich pomysłów. Spośród nich najbardziej wytrwali byli Hugon i Reitman. Ale i tutaj Lenoir miał szczęście – choć procesy kosztowały go dużo pieniędzy i nadszarpniętych nerwów, sędziowie i tak rozstrzygali sprawy na jego korzyść.
Podsumowując, można zauważyć, że silniki wynalezione przez Lenoira (później nieco ulepszone) były używane nawet po pojawieniu się silników 4-suwowych Otto i ostatecznie przeżyły swojego twórcę, który zmarł w 1900 roku.
I choć zdaniem części projektantów Lenoir w procesie tworzenia silnika nie wykazał się ani szerokością myśli wynalazcy, ani kreatywnością projektanta, a w swoich działaniach opierał się na uprzednio przepracowanym gruncie, to jednak przeszedł do historii jako wynalazca pierwszego na świecie masowej produkcji silnika spalinowego i, co za tym idzie, pierwszego silnika gazowego.
A co najważniejsze, udowodnił możliwość stworzenia wydajnych silników spalinowych i czerpania korzyści z ich stosowania, co z kolei zapoczątkowało ruch twórczej myśli wśród innych pracujących po nim wynalazców ICE...
informacja