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Un motor de pólvora , también conocido como motor de explosión o motor de Huygens , es un tipo de motor de combustión interna que utiliza pólvora como combustible . El concepto fue explorado por primera vez durante el siglo XVII, sobre todo por el famoso erudito holandés Christiaan Huygens . George Cayley también experimentó con el diseño a principios del siglo XIX como motor de avión y afirma haber fabricado modelos que funcionaron durante un corto período de tiempo. También existe una afirmación persistente de que los motores de gasolina convencionales con carburador pueden funcionar con pólvora, pero no se pueden documentar ejemplos de una conversión exitosa.

Menciones anteriores [ editar ]

Las primeras referencias a una máquina de pólvora parecen ser las de Samuel Morland en 1661. Consiste únicamente en una carta de patente escrita por el rey Carlos II que se recibió en Whitehall el 11 de diciembre de 1661. No queda más información sobre esta "máquina". , pero la descripción implica el uso de vacío para extraer agua. [1]

La siguiente referencia conocida es de Jean de Hautefeuille en 1678, sugerida como una solución al problema de sacar agua del Sena para abastecer a Versalles . Presentó dos ideas, una usando la aspiradora como la idea de Morland, y una segunda que usaba un tubo en forma de U con agua en un lado y aire en el otro. Cuando se encendía la pólvora en el lado lleno de aire, el aumento de presión empujaba el agua hacia el otro lado. [2]

Al igual que los primeros diseños de motores de vapor , estos motores utilizaban el aire o el vacío creado por la pólvora para levantar directamente el agua. No había piezas mecánicas a la manera de los motores modernos, que traducen la potencia de la presión del gas en cualquier forma mecánica necesaria. [3]

Huygens y Papin [ editar ]

Pólvora y motor de aire de Huygens

En 1671, Denis Papin consiguió un trabajo en la Academia de la Biblioteca Real de París , donde trabajó con el comisario de experimentos, Christiaan Huygens . [4] Huygens encomendó a Papin la tarea de realizar un esfuerzo de investigación sobre el aire y el vacío , en ese momento un tema de amplio estudio internacional. [5] Como parte de los experimentos, Papin midió la fuerza de una pequeña cantidad de pólvora encendida en pequeños recipientes de hierro y cobre. Papin publicó un relato de todos estos experimentos en 1674 en Nuevos experimentos sobre el vacío, con una descripción de las máquinas utilizadas para hacerlos . [6]

Papin se mudó a Londres poco después de la publicación, [7] y desde entonces estuvo más involucrado en el desarrollo del vapor. Aunque sus desarrollos señalaron el camino hacia la primera máquina de vapor, el propio Papin se interesó más por el calor latente del vapor y desarrolló el "digestor de vapor", la primera olla a presión . También concibió una serie de dispositivos que utilizan la presión del aire como fluido de trabajo, que incluyen una serie de fuentes, bombas y dispositivos similares.

A pesar de que no hay más ejemplos de trabajo con partículas por parte de Papin, mantuvo una correspondencia continua con Gottfried Wilhelm Leibniz sobre este y otros temas. Leibniz trató de interesar a Papin en un mayor desarrollo en todo momento, en un momento señalando: "Sin embargo, le aconsejaría, señor, que emprenda cosas más importantes que obligarían a todos a dar su aprobación y cambiarían verdaderamente el estado de cosas. elementos de unir la máquina neumática y la pólvora y aplicar la fuerza del fuego a los vehículos serían realmente de esta naturaleza " [8] Papin respondió que había construido un modelo pequeño de un bote de ruedas de paletas, pero el tipo de motor no es fijado.

Motor de Huygens [ editar ]

Una demostración de 1682 del motor de pólvora Huygens, donde un trago de pólvora crea suficiente vacío para levantar a 8 niños en el aire.

Sin embargo, Huygens se interesó por el poder mecánico del vacío y la posibilidad de utilizar pólvora para producirlo. En 1678 diseñó un motor de pólvora que consistía en un tubo vertical que contenía un pistón . Se insertó pólvora en el tubo y se encendió a través de un pequeño orificio en la base, como un cañón. Los gases en expansión impulsarían el pistón hacia arriba del tubo hasta que alcanzara un punto cerca de la parte superior. Aquí, el pistón descubrió agujeros en el tubo que permitían escapar los gases calientes restantes. El peso del pistón y el vacío formado por los gases de enfriamiento en el cilindro ahora cerrado empujaron el pistón hacia el interior del tubo, levantando una masa de prueba para proporcionar energía. [9]

Según las fuentes, un solo ejemplo de este tipo de motor se construyó en 1678 o 79 utilizando un cañón como cilindro. El cilindro se sujetó a una base donde se encontraba la pólvora, lo que lo convirtió en un diseño de retrocarga . Los gases escaparon a través de dos tubos de cuero colocados en la parte superior del cañón. Cuando el pistón los alcanzó, los gases abrieron los tubos, y cuando cayó la presión, la gravedad tiró del cuero hacia abajo haciendo que los tubos cayeran hacia el lado del cilindro, sellando los orificios. [9]

Huygens presentó un artículo sobre su invención en 1680, Una nueva fuerza motriz por medio de pólvora y aire . [10] Para 1682, el dispositivo había demostrado con éxito que un trago (1/16 de onza) de pólvora, en un cilindro de siete u ocho pies de alto y quince o dieciocho pulgadas de diámetro, podía criar a siete u ocho niños (o aproximadamente 1,100 libras) en el aire, quien sostuvo el extremo de la cuerda. [11] Sin embargo, existe un debate considerable en las fuentes modernas sobre si el motor podría haberse construido o no. Sellar el pistón dentro del cilindro resultó ser un problema muy difícil en las recreaciones modernas. [12]

A partir de ese momento, se encuentran pocas menciones de los primeros motores de pólvora. El uso de vapor, especialmente después de la introducción del motor atmosférico en 1712, capturó todos los esfuerzos de desarrollo posteriores.

Cayley [ editar ]

Como parte de sus investigaciones sobre el vuelo propulsado, George Cayley estaba preocupado por la baja relación potencia / peso de las máquinas de vapor, quejándose de que "la máquina de vapor ha resultado ser demasiado pesada y engorrosa para la mayoría de los propósitos de locomoción". [13] Se dedicó al desarrollo de un nuevo diseño de motor a partir de 1807, y rápidamente se decidió por motores de pólvora como la solución preferida, señalando "Necesitar un primer motor simple y ligero a pequeña escala para el propósito de algunos preparativos Experimentos sobre navegación aérea, construí uno en el que se empleó la fuerza de la pólvora y el calor desarrollado por su explosión, actuando sobre una cantidad de aire común ". [14]

Sus cuadernos muestran un diseño de considerable mejora respecto a los de Huygens y similares. En el diseño de Cayley, dos cilindros estaban dispuestos uno sobre el otro, el inferior actuando como una cámara de combustión y el superior conteniendo un pistón. Se introdujo una pequeña carga de pólvora en el fondo del cilindro inferior y se encendió con un hot rod calentado por velas. Los gases expandidos empujaron el pistón hacia arriba, y esta energía fue capturada en un gran arco , de hecho, tirando el arco hacia atrás como si se estuviera preparando para disparar una flecha. La cuerda empujó el vástago del pistón hacia abajo mientras los gases escapaban y se enfriaban, completando el ciclo. [15]

En una versión posterior, Cayley intentó resolver el problema del ciclismo continuo. En esta versión, la cámara de combustión se trasladó a un cilindro separado colocado al lado del cilindro de potencia. La pólvora se almacenó en la parte superior de esta cámara y se dosificaron pequeñas cantidades para que cayeran en el área de combustión de abajo. A continuación, los gases calientes se canalizaron fuera del área de combustión hacia el cilindro de potencia. Este consistía en dos pistones en un vástago de pistón común, con los gases fluyendo hacia lados alternos del cilindro para formar un motor de doble acción. [13]

En una carta, Cayley afirmó que había construido uno de estos diseños (aunque no se menciona), pero también afirmó que no funcionó muy bien. [13] Con el tiempo, diseñó varias máquinas voladoras utilizando el motor, [16] pero parece que no se ha intentado ningún modelo de trabajo más grande.

Paine y otros [ editar ]

Thomas Paine introdujo un tipo de diseño de motor completamente nuevo, uno que se parecía más a una rueda hidráulica que a un motor convencional. En el motor de Paine, una serie de cámaras de combustión en forma de copa estaban dispuestas alrededor de una rueda. A medida que la rueda giraba, cada taza recibía una pequeña cantidad de pólvora de un recipiente central y luego se encendía. [17]

La literatura contiene muchas otras menciones de motores de pólvora, pero no parece que ninguna se haya utilizado operativamente.

En motores modernos [ editar ]

La idea de que un motor de gasolina convencional puede funcionar con pólvora es un tema de discusión persistente. MythBusters lo retomó en el episodio 63, y después de varios intentos se consideró "roto". [18]

Referencias [ editar ]

Citas [ editar ]

  1. ^ Galloway 1881 , págs. 17-18.
  2. ^ Galloway 1881 , p. 18-20.
  3. ^ Galloway 1881 , p. 20.
  4. ^ Galloway 1881 , p. 11.
  5. ^ Galloway 1881 , p. 1.
  6. ^ Galloway 1881 , p. 15.
  7. ^ Galloway 1881 , p. dieciséis.
  8. ^ Philip Valenti, "Leibniz, Papin y la máquina de vapor: un estudio de caso de sabotaje británico de la ciencia" , Fusion , diciembre de 1979
  9. ↑ a b Galloway , 1881 , pág. 22.
  10. ^ Galloway 1881 , p. 21.
  11. ^ Galloway 1881 , p. 24.
  12. ^ "Episodio 63: Cohete de cilindro de aire, motor de pólvora" , Cazadores de mitos anotados
  13. ↑ a b c Dee , 2007 , p. 86.
  14. ^ " " Primer vuelo " " . Archivado desde el original el 11 de agosto de 2012 . Consultado el 21 de agosto de 2012 .
  15. ^ Dee 2007 , p. 86-87.
  16. ^ Dee 2007 , p. 243.
  17. ^ Elbert Hubbard, "Un pequeño viaje a la casa de Thomas Paine", Vincent Parke, 1908, p. 326
  18. ^ "Episodio 63: Cohete de cilindro de aire, motor de pólvora" , 18 de octubre de 2006

Bibliografía [ editar ]

  • Galloway, Robert Lindsay (1881). La máquina de vapor y sus inventores . Macmillan.Mantenimiento CS1: ref = harv ( enlace )
  • Brady, Tim (2001). La experiencia de la aviación estadounidense: una historia . SIU Press.Mantenimiento CS1: ref = harv ( enlace )
  • Dee, Richard (2007). El hombre que descubrió el vuelo: George Cayley y el primer avión . McClelland.Mantenimiento CS1: ref = harv ( enlace )