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人类是被一种力量驱赶着的物质 | 搞科技

人类是被一种力量驱赶着的物质 | 搞科技 轻客势界
2016-01-05
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导读:人类是被一种力量驱赶着的物质。Human is a kind of substance driven by power.

自人类出现以来,科技的发展从未终止。




原始动力系统


工业革命是人类历史上科技发展的一个重要转折点,它开创了以机器代替手工劳动的时代人类进入了“电气时代”。第一次工业革命是以工作机的诞生开始的,以蒸汽机作为动力机被广泛使用为标志。机械带给人们的力量,不可小觑。


蒸汽机,它是英国人萨维利(Savery)于1698年、纽可门(Newcomen)于1705年各自独立发明的,用于矿井抽水。当时效率很低。1765年,瓦特在修理纽可门机的基础上,对蒸汽机做了重大改进,使冷凝器与汽缸分离,发明曲轴和齿轮传动以及离心调速器等,使蒸汽机实现了现代化,大大提高了蒸汽机的效率。瓦特的这些发明,仍使用在现代蒸汽机中,为纪念瓦特的贡献,功率的单位名称以其姓氏命名。




近现代动力系统


到了二战时期,采用蒸汽轮机的大型船舶的航速就已经达到了30多节(比如翔鹤,瑞鹤),很难提高了。有用柴油机作动力的尝试,但似乎也没有把航速提高多少。采用蒸汽轮机的船只要带许多的淡水作为动力,比如大和号带的动力用淡水是500吨左右。


1800年,英国的特里维西克设计了可安装在较大车体上的高压蒸汽机。1803年,他把它用来推动在一条环形轨道上开动的机车,找来喜欢新奇玩意儿的人乘坐,向他们收费,这就是机车的雏型。英国的史蒂芬孙将机车不断改进,于1829年创造了“火箭”号蒸汽机车,该机车拖带一节载有30位乘客的车厢,时速达46公里/时,引起了各国的重视,开创了铁路时代。




19世纪末,随着电力应用的兴起,蒸汽机曾一度作为电站中的主要动力机械。1900年,美国纽约曾有单机功率达五兆瓦的蒸汽机电站。


蒸汽机的发展在20世纪初达到了顶峰。它具有恒扭矩、可变速、可逆转、运行可靠、制造和维修方便等优点,因此曾被广泛用于电站、工厂、机车和船舶等各个领域中,特别在军舰上成了当时唯一的原动机。


蒸汽机代表了一个时代,改变了一个时代,这种力量一直在延续。




泰坦尼克号的动力系统


泰坦尼克号的动力系统,是由两台往复式四缸三胀倒缸蒸汽机以及一台低压蒸汽轮机,驱动三个螺旋桨组成,马力达到59000匹。还装备了4台400千瓦蒸汽驱动的发电机,船上所用的电都由发电机提供。我国拥有自己的第一台万匹机、第一艘万吨轮,是在上世纪60年代,比泰坦尼克号晚了近半个世纪。可以说,泰坦尼克号,代表了当时最高的技术水平。


可能大家觉得泰坦尼克是烧煤的很落后,现在核动力船都有了,但核动力的航母,烧重油的大和和武藏,跟泰坦尼克动力系统有很大一部分是类似的。船是用螺旋桨驱动,而螺旋桨的轴是用蒸汽轮机驱动的,也就是把高温高压的水蒸气喷到涡轮叶片上,让涡轮叶片带动轴转动。具体的原理非常复杂,总之一句话是这样的——烧煤的,烧油的还有核动力,不同的只是把水烧开的方式而已,推动船的最后还是水蒸气。


力量一直在延续


尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla),是一位世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。19世纪末20世纪初,他对电力学和磁力学做出了杰出贡献。他的专利和理论工作依据现代交变电流电力系统,包括多相电力分配系统和交流电发电机,帮助了他带起了第二次工业革命。成就是1882年,他继爱迪生发明直流电(DC)后不久,发明了交流电(AC),并制造出世界上第一台交流发电机,并创立了多相电力传输技术。他是一个绝世天才,也是一位被世界遗忘的伟人,交流发电机就是他发明的。




21世纪以来,各国都大力发展高速列车,例如法国巴黎至里昂的高速列车,时速到达300公里;日本东京至盛冈的高速列车时这也达到300公里以上。人们对这样的高速列车仍不满足。法国、德国等国率先开发了磁悬浮列车。中国也在上海修建了世界第一条商用磁悬浮列车线,由地铁龙阳路站到浦东机场。这种列车悬浮于轨道之上,最高时速可达400-600公里。


现代动力系统


Tesla Motors 动力系统


为了代替内燃发动机,特斯拉汽车采用了蓄电池组(18650动力锂电池),即储能系统(ESS)。为了发展与特斯拉汽车这样高性能轿车相匹配的电源,特斯拉选用了已在笔记本电脑领域被验证的技术-可充电锂离子电池。特斯拉汽车共包含6,831块电池,重量总共约1000磅。




特斯拉汽车的心脏是它的3相,4极感应电动机,它的重量只有70磅。根据特斯拉的声明和独立测试,特斯拉汽车可在约四秒加速到60英里每小时,最高速度能达到大约130英里每小时。但汽车的性能不只是速度和加速度。 在扭矩、功率频段和运行速度范围方面,一台发动机的独特性能给它相对于内燃机的巨大优势,使发动机更加高效的运行。特斯拉汽车甚至可以在非常低的转速产生较大的扭矩,并使电动机维持在大马力状态,它可以达到13000转,这是大多数内燃机无法做到的。


未来动力系统发展方向:混合动力(油电)电动力 ➜ 混合动力(环保)


所有的动力系统,经过几百年的发展,始终保持着向一个方向发展:更快、更省力、更高效。




人类是被一种力量驱赶着的物质。

Human is a kind of substance driven by power.


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