Przedruk wzbroniony.Nr. 15. Warszawa, 10 kwietnia 1929 r. Tom LXVII.

PRZEGLĄD TECHNICZNYTYGODNIK POŚWIĘCONY SPRAWOM TECHNIKI I PRZEMYSŁU.

T R E Ś Ć :C h ł o d z e n i e s i l n i k ó w l o t n i c z y c h , n a p . I n ż . K.

K s i ę s k i ,O w y t r z y m a ł o ś c i p r ę t ó ' w ś c i s k a n y c 'h m i m o -

ś r o d k o w o l u b j e d n o c z e ś n i e z g i n a n y c hi ś c i s k a n y c h , n a p . I n ż . F r . S z e l ą g o w s k i .

W a r t o ś ć n a w o z o w a o s a*d ó w k a n a l i z a c y j -n y c h o r a z w z g l ę d y h y g j e n i c z n e p r z ys t o s o w a n i u i c h d o c e l ó w r o l n i c z y c h ,n a p . I n ż . Z. Rudol f .

P r z e g l ą d p i s m t e c h n i c z n y c h .

SOMMAIRE:R e f r o i d i s s e m e n t d e s m o t e u r s d' a v i a i i o n

(a s u i v r e ) , p a r M . K. K s i ę s k i , I n g e n i e u r . ' *S u r l a r e s i s t a n c e C d e s b a r r e s s o u m i s e s a l a

p r e s s i o n e x c e n t r i q u e , o u a l a p r e s s i o ne t l a f l e x i o n s i m u l t a n e m e n t , p a r M. F r .S z e l ą g o w s k i , D r . I n g e n i e u r .

L ' e m p l o i d e s s e d i m e ą t s d e s e a u x d ' e g o u tc o m m e l e s e n g r a i s (a s u i v r e ) , p a r M . Z.dolf, I n g e n i e u r .

R e v u e d o c u m e n t a i r e .

Chłodzenie silników lotniczych.

V

Dążeniu do zwiększenia mocysilników lotniczych, Ł j . mocy przypadającejna 1 kg ciężaru silnika, przeciwstawiają

się, prócz trudności kostrukcyjnych i wytrzy-małościowych materjałóworaz trudności w samychprzebiegach termicznych,przedewszystkiem komplikac je w działaniach po-mocniczych silnika, j ak:zapalanie, smarowaniei chłodzenie,

Ilość ciepła, którą na-leży odprowadzić w dro-dze chłodzenia, jest z du-żem przybliżeniem pro-porcjonalna do mocy uży-tecznej silnika. Moc uży-teczna silnika jest, jakwiemy, funkcją zarównopoj emności cylindrów,jak i średniego ciśnienia,ilości wybuchów na minu-tę, a w końcu sprawnościtermicznej i mechanicznejsilnika. Przy wzrościewymiarów linj owych sil-nika, z zachowaniem geo-metrycznego podobień-stwa konstrukcji, stałegociśnienia wybuchu i stałejprędkości kątowej, mocużyteczna silnika zwięk-szać się będzie mniej

Napisał Inż. K. Księski.

jednostkowej

Rys. 1. Silnik gwiazdowy Lorraine o mocy 4701800 obr/min, 14 cylindrach, w du gwiazdach,

więcej proporcjonalnie dosześcianu jego wymiarów linj owych. Ponieważ rów-nocześnie powierzchnia ochładzana rośnie tylko pro-porcjonalnie do kwadratu wymiarów linj owych prze-to ilość ciepła, którą będzie należało odprowadzićprzez jednostkę powierzchni ochładzanej, zwięk-szać się będzie równolegle z wymiarami silnika.

Pociąga to za sobą konieczność wzmożenia wy-dajności chłodzenia, tem większego, że niezależnieod wymiarów geometrycznych moc użytecznawzrastać będzie w nowoczesnych silnikach lotni-

czych również na skutekpodwyższania ciśnieniaśredniege .oraz polepsza-nia się sprawności termicznej i mechanicznej silni-ka. Wobec tego, zagadnie-nie chłodzenia, którew silnikach wybuchowychbyło zawsze czynnikiembardzo ważnym, wybijasię w obecnych wysokoobciążonych silnikach lot-niczych nieomal na planpierwszy, decyduje o mo-cy maksymalnej silnikai uzależnia od siebie kwe-st je układu,, wymiarówi konstrukcji silnika. Roz-patrzymy to pokrótce.

Istnieją, jak wiadomo,dwa sposoby chłodzenia

silników lotniczych: chło-dzenie wodą, lub prądempowietrza wytwarzanymprzez obrót śmigła orazruch postępowy samo-lotu.

Przyjęty system chło-dzenia rozstrzyga w pierwszym rzędzie o wyborzeukładu cylindrów w pro-

jektowanym silniku.W istocie, chłodzenie wodą pozwala na zupeł-

ną swobodę rozmieszczania cylindrów i skłania doprzyjęcia systemu silnika szeregowego, jedno lubwielorzędowego, którego zaletą jest zwartość kon-strukcji w kierunku poprzecznym, stąd mały opór

KM,

402 PRZEGLĄD TECHNICZNY 1929

rzając równocześnie najlepsze w tym dziale pier-wowzory, które służą następnie za wzór niemalwszystkim krajom europejskim,czołowy i możność najdoskonalszego z punktu wi-dzenia aerodynamiki profilowania kadłubu samo-lotu. Pozatem silnik szeregowy rozkłada siły wy-wołane wybuchami w cylindrach na większą ilo'ćczopów korbowych, a dopuszczając stosowanie do-wolnie dużej liczby cylindrów, pozwala na podnie-sienie mocy silnika aż do tej granicy, którą zakreś-lą względy dynamiczne i wytrzymałościowe wałukorbowego i karteru silnika oraz racjonalność kon-strukcj i.

Chłodzenie powietrzem pociąga za sobą ko-nieczność dobrania takiego układu cylindrów, bywszystkie były wystawione na silny prąd powietrzachłodzącego. Stąd pochodzi system silników gwiaz-

Rys, 2. Pompkawodna wirnikowasilnika Lorraine

450 -h 480 KM,

A — wirnik; B, G —wylot wody chłodzą*cej; D — pokrywa;8 — sprzęgło ktowe;F — wut; G — kul*kowe łożysko op'oro?

we.

dowych, nader zresztą interesujący pod względemwyważenia mas, lekkości układu korbowego i kar-teru. Ze względu na regularność wybuchów, liczbacylindrów każdej gwiazdy jest nieparzysta, a więc3, 5, 7, 9. Ilość cylidrów jednej gwiazdy ograniczo-na jest możnością umieszczenia ich na karterze,oraz konstrukcją łbów korbowodów. Za praktycznągranicę uważa się 9 cylindrów w gwieździe. Częstojednak już powyżej 7 cyl, stosuje się gwiazdę po-dwójną, przyczem. cylindry obu gwiazd albo kryjąsię wzajemnie, albo też wstawione są na przemian(rys. 1). Historja rozwoju silnika lotniczego jestrównocześnie historja walki między systemem chło-dzenia powietrznego, a chłodzenia wodnego. Wrazz dążeniem do podniesienia mocy silnika, wysuwałysię na plan pierwszy trudności chłodzenia cylin-drów o coraz większej pojemności cieplnej. Chło-dzenie powietrzem, delikatniejsze i wymagającedrobiazgowych studjów i doświadczeń, było znacz-nie trudniejsze do urzeczywistnienia. Zwrócono się

więc do chłodzenia w.odą, bardziej skutecznegoi mającego aż nadto dużą ilość pierwowzorów wsilnikach samochodowych i przemysłowych. Prze-żywaliśmy epokę silników o chłodzeniu wodnem, aw konsekwencji silników szeregowych. Niedogod-ności, jakie pociągało za sobą obarczanie samolotuciężarem chłodnicy, balastu wodnego, komplikacjeoraz delikatność i łatwość uszkodzenia rurek i prze-wodów do obiegu wody chłodzącej, a z drugiej stro-ny nęcąca prostota systemu chłodzenia powietrzemi naturalne warunki, jakie mu stwarzało śmigło sa-molotu, pociągały konstruktorów w kierunku tegoostatniego rozwiązania. To też z chwilą, gdy po za-warciu pokoju powróciła możność spokojniejszejpracy labaratoryjnej, wychodzi znów na światłodzienne zapoznany niemal silnik gwiazdowy i. wżywej walce konkurencyjnej, spycha silnik szere-gowy z dotychczasowego stanowiska uprzywilejo-wanego.

Chłodzenie silnika powietrzem nasuwało trud-ne do rozwiązania zagadnienia większego rozchodubenzyny, a zwłaszcza smarów, większe prawdopo-dobieństwo lokalnego rozgrzania się cylindra, nie-równomierność chłodzenia, a — co za tem idzie —rozszerzania się cieplnego cylindrów i głowic;wreszcie sam układ gwiazdowy stwarzał trudne za-danie smarowania dolnych cylindrów oraz rozrzą-du zaworów.

Prace postępowały systematycznie. Z jedno-stek zupełnie małych wyrastają silniki gwiazdoweo średniej mocy, doświadczenia poczynione podwszystkiemi szerokościami geograficznemi wykazu-ją stkuteczność chłodzenia powietrznego, niebez-pieczeństwo zaoliwienia dolnych cylindrów malejewraz z ulepszeniem obiegu oliwy koło tłoka i szczel-ności pierścieni tłokowych, nadmierny rozchód sma-rów zmniejsza się, rozchód benzyny spada w zasa-dzie niemal do rozchodu silników chłodzonychwodą.

W latach ostatnich pojawiają się silniki gwiaz-dowe o mocy ogólnej 550 — 600 KM, o cylindrachdających 60 KM mocy użytecznej,1) a więc jedno-stki już równorzędne dużym silnikom o chłodze-niu wodnem. Wyprawy podbiegunowe, jak i prze-loty oceanów, wykazują doskonałe zalety silnikówchłodzonych powietrzem. Różnica kilkudziesięciustopni temperatury powietrza chłodzącego niewpływa szkodliwie na skuteczność chłodzenia, pod-czas gdy ta sama różnica temperatur wpływa silniena działanie systemu chłodzenia wodą, zmuszającdo regulacji chłodnic, zależnie od średniej tempe-ratury danego kraju.

Nie zapominajmy, że silnik gwiazdowy chło-dzony powietrzem powstał i rozwinął się w okre-sie udoskonalającego się lotnictwa i że o formachjego decydowały a priori warunki pracy na sa-molocie, podczas gdy silnik szeregowy, biorąc ge-netycznie, jest silnikiem samochodowym, przysto-sowanym do samolotu.

Przegląd obecnej wytwórczości światowej sil-ników lotniczych pozwala stwierdzić niewątpliwąprzewagę zasady chłodzenia powietrzem.

Stany Zjednoczone przechodzą prawie wy-łącznie na silniki o chłodzeniu powietrzem, stwa-

') Przy zastosowaniu turbosprężarki do powietrza do-lotowego uzyskano w angielskim silniku wyścigowym gwiaz-dowym 9 cyl, Bristol-Mercur ponad 100 KM mocy użyt,w cylindrze,

Nr, 15. PRZEGLĄD TECHNICZNY 403

W Europie mamy narazie więcej silników chło-dzonych wodą, głównie z powodu użytkowaniastarszego materjału, przyzwyczajenia do znanychi wypróbowanych modeli oraz nastawienia wytwór-czości na wyrób seryjny silników szeregowych.Atoli postęp w tym dziale ogranicza się przeważ-nie do przerabiania i udoskonalania typów istnie-jących. Oryginalne konstrukcje pojawiają się co-raz rzadziej, podczas gdy w zakresie silnikówchłodzonych powietrzem niemal każdy miesiącprzynosi nowe rozwiązania i pomysły.

Pole stosowalności silników szeregowych za-cieśnia się powoli do samolotów jednosilnikowych,0 dużych mocach, ponad 500 KM, i bardzo szyb-kich, gdzie względy aerodynamiczne przemawiająza silnikiem o małym oporze czołowym i dającymsię łatwo oprofilować. A więc należeć tu będą prze-dewszystkiem samoloty wyścigowe, wojskowe,myśliwskie i wywiadowcze. Pozatem duża ilość to-warzystw osobowej żeglugi powietrznej używajeszcze chętniej silników chłodzonych wodą, na-skutek zakorzenionego przekonania o wyższościtych silników pod względem pewności ruchu, orazw niektórych krajach, jak np, w Niemczech lubwe Włoszech, wobec braku dostatecznej ilości od-powiednich typów silników chłodzonych powie-trzem.

Natomiast silniki powietrzne dominują niepo-dzielnie w dziale samolotów lekkich, sportowych1 turystycznych, a równocześnie zuskują sobie co-raz większe wzięcie w dużych samolotach wielo-silnikowych, hydroplanach, częściowo w samolo-tach osobowych, W końcu, równolegle ze wzrostemmocy wkraczają w dziedziny samolotów wojsko-wych, wobec dużych korzyści, jakie z militarnegopunktu widzenia przedstawia łatwe ich utrzyma-nie, mniejsza obawa uszkodzenia, krótszy czasogrzewania się oraz większa zwrotność samolotów,zaopatrzonych w silniki gwiazdowe.

W lotnictwie francuskiem statystyczne usto-sunkowanie się typów silników według systemuchłodzenia przedstawia się następująco:

W zakresie mocy małych, do 250 KM, stosu-je się prawie wyłącznie silniki chłodzone powie-trzem. W granicach mocy średnich, od 250—550KM, panuje niemal równorzędność obu systemów,z przewagą chwilową silników o chłodzeniu wod-nem, lecz z tendencją przejścia na silniki chłodzo-ne powietrzem. Wreszcie moce powyżej 550 KMuzyskuje się wyłącznie zapomocą silników chłodzo-nych wodą,

Jak już wspominaliśmy, podział na silniki ochłodzeniu wodnem i powietrznem j est niemal rów-norzędny z podziałem na silniki szeregowe i gwiaz-dowe. Wlyjątków od tej zasady spotykamy nie-wiele, ze względu na nieracjonalność takiego od-wrócenia konstrukcyjnego. W istocie, np. silnikszeregowy o chłodzeniu powietrznem wymaga do-datkowych prowadnic, któreby kierowały prąd po-wietrza równomiernie na wszystkie cylindry,2) or-ganu stosunkowo dużego, utrudniającego oprofilo-wanie kadłubu, ukształtowanie rur dolotowych lubwydechowych silnika oraz zmniejszającego polewidzenia pilota. Przytem opór aerodynamiczny

tego rodzaju konstrukcji jest duży, a więc zaletyukładu cylindrów w szereg, polegające na zmniej-szeniu oporu czołowego silnika, odpadają tu zu-pełnie. Zato silnik ten będzie posiadał wszystkieujemne strony silnika szeregowego, jak: długośćukładu, znaczniejszy ciężar wału korbowego, kar-teru i t. p.3)

Z drugiej strony, ułożenie w gwiazdę cylin-drów o chłodzeniu wodnem zmusza do stosowaniawielkich kadłubów samolotów, jeżeli chcemy opro-filować silnik tak, by zmniejszyć jego opór aero-dynamiczny. Rozplanowanie przepływu wody przezposzczególne cylindry jest tu skomplikowane i wy-

Rys. 3. Schemat chłodzenia wodą silnika lotniczego szere-gowego. (Ustawienie chłodnicy czołowe. Zaznaczono sche-

matycznie różne sposoby regulacji chłodzenia).C —' cylindry silnika; P — pompka •wodna, D — doprowadzeniewody chłodzącej do cylindrów; E — doprowadzenie wody do chłód*niey; M — chłodnica; N — zbiornik zasilający; O — powrót wodydo pompki; k —• kurek opróżniający; G •— karburator; d — dopływwody ogrzewającej karburator; o — odpływ wody z karburatora;

/ — przewód łącznikowy; T — termometr.S y s t e m y r e g u ł u e j i: 1) A* — kurek regulujący przepływ wodychłodzącej; 2) S — przewód okrężny (Shunt); r — kurek rozdzielczy;3) R — zasłona; 4) Z — żaluzja. Inne, często używane, położenie

chłodnicy — pod kadłubem samolotu — m.

maga dużej ilości rur i przewodów, ujęcie rozrzą-du zaworów w zamknięty karter, stanowiące wy-bitną korzyść w silnikach szeregowych, jest tu rów-nież znacznie niewygodnie] sze,

Z tych to powodów wśród nowoczesnych sil-ników francuskich nie spotykamy ani jednego ty-pu silnika szeregowego o chłodzeniu powietrznem,w innych zaś państwach konstrukcje tego rodzajunależą do wyjątków"). Silników gwiazdowych ochłodzeniu wodnem posiada lotnictwo francuskiedwa typy: o mocy 260 i 500 KM, Są to modelestarsze, fabryki Salmson, która — wyspecjalizo-wana w produkcji silników gwiazdowych — zasto-sowała w największych jednostkach swej ówczes-nej serji chłodzenie wodą, jako skuteczniejsze i naowe czasy pewniejsze dla silników o tak dużejmocy. Ponieważ jednak obecne typy silnikówSalmson o chłodzeniu powietrznem dochodzą do

-) Mamy tu oczywiście na myśli ułożenie cylindróww sposób normalny, t, j . w szereg wzdłuż osi samolotu. In-ne rozmieszczenie cylindrów pociąga za sobą komplikacjew przeniesieniu ruchu wału korbowego na śmigło.

3) Wyjątek stanowić tu mogą lekkie silniki szeregoweo chłodzeniu powietrznem, które przy swych niewielkichcylindrach o niskiem obciążeniu termicznem chłodzą sięzupełnie dobrze, bez specjalnych prowadnic, a z punktuwidzenia oporu aerodynamicznego oraz prostoty układurozrządu zaworów przedstawiają pewne korzyści nad sil-nikami o układzie cylindrów w gwiazdę, aczkolwiek sązasadniczo nieco cięższe od tych ostatnich (znane silnikiangielskie Cirrus).

'') Angielskie silniki Cirrus, włoskie Isotta - Fraschini,

404 PRZEGLĄD TECHNICZNY 1929

mocy 480 KM, jest wielce prawdopodobne, żewkrótce zastąpią one te konstrukcje dawniejsze.

Chłodzenie wodą silników lotniczych zbliża siębardzo w ogólnych zarysach do chłodzenia dużychsilników samochodowych. Krążenie wody chłodzą-

Rys. 4. Różne typy cylindrów chłodzonych powietrzem.I. Zamknięto u góry tuleja stalowa, pluszcz aluminiowy z żeberkami

vII. Otwnrta tuleja stalowa, głowica żeliwna do odejmowania, płaszcz

aluminjowy z żeberkami.III Otwarta tuleja stalowa, głowica aluminiowa nasrubowana,

p = 5,6 — 7 (.Siemens, typ z r. 1924—1928).IV. Model próbny, jak III, jednak bez żeDerek (.wedl. (-.osUiuJ.

cej uzyskuje się zapomocą pompki odśrodkowej(rys. 2), którą umieszcza się w najniższym punkciesilnika, by uniknąć, lub przynajmniej zmniejszyćwysokość ssania.

Kształty cylindrów chłodzonych wodą opisy-waliśmy już uprzednio/')

By zmniejszyć różnicę między temperaturąwody dopływającej do silnika i wody uchodzącej,dąży się do zrealizowania możliwie wielkiej szyb-kości krążenia, przez użycie pompek o dużym wy-datku, przewodów krótkich i prostych, o dużychprzekrojach. Dla uzyskania intensywnego i rów-nomiernego chłodzenia wszystkich cylindrów, włą-cza się je równolegle w obieg wody chłodzącej.W tym celu do każdego szeregu cylindrów prowa-dzi z pompki osobny przewód, który z kolei dzielisię na szereg odgałęzień, dostarczających wodychłodzącej do poszczególnych cylindrów, (rys. 3}lub, przy cylindrach bliźniczych, do każdej ichpary. Odprowadza się wodę przy cylindrach bliź-niaczych osobno z każdej pary, cylindry zaś poje-dyncze łączy się od góry przewodami w całym sze-regu i odprowadza wodę od strony przeciwległejpompce.

Szczególnie starannie muszą być chłodzonegniazda i prowadzenia zaworów, zwłaszcza wy-dechowych. W niektórych typach silników niemiec-kich °) doprowadza się w tym celu zimną wodę zpompki wprost na głowice cylindrów. Niższe czę-ści cylindrów chłodzą się tu albo przez konwek-cję, albo też zmusza się wodę do okrążania ichprzy pomocy odpowiednich prowadnic,

Chłodzenie wodą, pozwala w zasadzie utrzy-mać umiarkowaną temperaturę ścianek dowolniedużych cylindrów. Atoli zbytniemu zwiększeniupojemności cylindra przeciwstawiać się będzie sil-ne nagrzewanie się tych części komory spalinowej,które ms są w bezpośredniej styczności z wodąchłodzącą, jak: tłoki, zawory i świece, Wynikająstąd trudności smarowania, napełniania, zapłonu,zatem obniżenie sprawności objętościowej cylindrai pewności ruchu; w bardziej skrajnych wypadkach— niebezpieczeństwo przedwczesnych wybuchów,

zapiekania się pierścieni tłokowych, a w końcuzatarcia się tłoka.

W pewnych granicach można zwiększyć moccylindra, unikając podwyżki temperatur przezużycie długich skoków tłoka.

Stosowanie dużej liczby obrotów zwiększa mocwydobywaną z litra pojemności cylindra, kompli-kuje natomiast nieco konstrukcję, wobec koniecz-ności stosowania przekładni zębatych, redukują-cych liczbę obrotów śmigła, i przyśpiesza zużywa-nie się powierzchni trących silnika.

Chętnie stosowanym sposobem uzyskiwaniawysokich mocy w silnikach wieloszeregowych jestrównież zwiększanie liczby cylindrów przy zacho-waniu ich wymiarów, korzystnych ze względówtermicznych. Układ wieloszeregowy i chłodzeniewodą umożliwiają stosunkowo łatwo rozbudowęsilnika w tym kierunku.

Wielkość i ciężar chłodnic wodnych zależy:od ilości kaloryj, które należy odprowadzić z wo-dy chłodzącej, od konstrukcji chłodnic oraz od in-tensywności prądu powietrza, na który są one wy-stawione, a zatem od sposobu umieszczenia ich nasamolocie. Przeciętnie woda chłodząca unosi naminutę, przy cylindrach stalowych z koszulką zblachy stalowej, 7 — 8 i?a//KM, przy cylindrachstalowych z koszulką aluminjową — 6,2 — 6,5KaljK-M.. Temperatura wody odpływającej z cy-lindrów wynosi normalnie 60°—80° C, w chłodnicyoziębia się woda o około 10° C.

1200

1100

1000

900

eoo

7O0

600

500

300

200

100

n

Kal/r.

/

7/I //wsVf

//

V^*

. "-.̂—*-

5=»—

.—-—'

. —

-—-—

— . i • -

m/sek10 zo SO 60 70

5} Nr. 48 P r z e g I. T e c h n, z r.") Np. silniki B.M.W. i Junkersa.

1928.

Rys. 5. Krzywe ilości ciepła odprowadzonego w godziniez 1 m'- wewnętrznej powierzchni cylindra dla różnicy temp.1° C, w zależności od szybkości strugi powietrza chłodzące-go. (Dla cylyndrów 0 100 mm przy śr. różnicy temperatur

ścianek cylindra i powietrza chłodzącego 150° C).A, — Cylinder z głowicą alumlnjown (typ III z rys. 4) z żeberkamiwysokości 22 nim. -43 •— ten sam typ z żeberkami 1U mm. A:i — tensam typ z żeberkami 2 mm. B — cylinder z głowicą aluminjową bezżeberek (typ .IV 7, rys. 4). C — zamknięty cylinder stalowy (typ 1

7. rys. 4), (wedł. Goslau).

Wahania temperatury wody chłodzącej w gra-nicach między 30"—90" mało zmniejszają moc sil-nika, o ile płynność oliwy jest wystarczająca, aogrzewanie karburatora niezależne od obiegu wo-dy. Przeciętnie przepuszcza się 0,7—1 / wody naminutę i 1 KM mocy silnika. W praktyce, przekro-je przewodów wodnych dobiera się tak, by szyb-kość wody przepływającej wynosiła 1,5—3 mjsek.

Zmiany temperatury i gęstości powietrza przy

Nr. 15, PRZEGLĄD TECHNICZNY. 405

różnych wzniesieniach samolotu wpływaj ą dośćznacznie na zdolność promieniowania chłodnicywodnej. Ponadto właściwości ruchu samolotu, jaknp. konieczność pracy silnika pod pełnem obciąże-niem, przy zmniejszonej prędkości postępowejpodczas wznoszenia się, lub z drugiej strony szyb-kie opuszczanie się samolotu przy silniku pracują-cym na małych obrotach —• stwarzają dla chłodnicynader niejednolite warunki pracy, zmieniając wszerokich granicach stosunek między ilością kalo-ryj oddanych przez silnik wodzie chłodzącej, a ilo-ścią, którą chłodnica zdolna jest równocześnie wy-promieniować. Jeżeli jeszcze ogrzewanie karbura-torów jest włączone w obieg wody, wskazaną sta-je się regulacja chłodnicy, już to czasowa, zależnieod pory roku, już to chwilowa — w czasie lotu.

Regulację czasową uskutecznia się najłatwiejprzez dołączenie lub wyłączenie pewnych częścichłodnicy, ewentualnie przez użycie małych chłod-

6O to 10O f20°c

Rys. 6. Linje rozkładu temperatur w cylindrach, począwszyod środka denka aż do kołnierzy dla cylindrów przedstawio-nych na rys. 4 przy jednakowem ogrzewaniu przestrzenidawkowej i jednakowej prędkości strujii powietrza chłodzą-

cego (wedł. Goslau).

nic dodatkowych. W czasie lotu regulować możnaintensywność chłodzenia następującemi sposobami:

1) działając na krążenie wody przez dławie-nie kurkiem przepływu wody, lub przepuszczanieczęści wody równolegle obok chłodnicy, przewo-dem, w którym się nie oziębia (rys. 3 a, 2). Tychsposobów regulacji używa się rzadziej, gdyż dzia-łanie ich jest albo za słabe lub też zbyt raptowne;

2) zmieniając zdolność promieniowania chłod-nicy, przez miarkowanie ilości przepływającegoprzez nią powietrza. Regulacja taka jest bardziejskuteczna i nie zmienia w niczem działania silnika.Używa się tu (rys. 3 3, 4), żaluzji lub zasłon, zakry-wających stopniowo chłodnicę, lub też wsuwa sięczęściowo chłodnicę w kadłub samolotu. Ten ostat-ni sposób jest teoretycznie najkorzystniejszy, gdyżnie wprowadza dodatkowego oporu czołowego, po-ciąga jednak za sobą pewne komplikacje konstruk-cyjne, wobec konieczności stosowania prowadnicdla chłodnicy i przewodów przegibnych.

Dla zwiększenia powierzchni promieniującejciepło, pokrywa się cylindry i głowice silników ochłodzeniu powietrznem żeberkami, wyciętemi wmaterjale głowicy czy cylindra (rys. I). W niektó-rych wykonaniach nadlewa się na cylinder war-stewkę aluminjum, metalu łatwo przewodzącegociepło, i w nim kształtuje się żeberka. Konstrukcjęcylindrów i głowic chłodzonych powietrzem roz-patrywaliśmy już w jednym z dawniejszych arty-kułów,7) Tu dodamy jeszcze parę uwag, tyczących

się ukształtowania cylindra, w związku z jego zdol-nością chłodniczą.

Wielkość powierzchni promieniującej żeberekzależy od ilości kaloryj, które należy odprowadzićz cylindra na jednostkę czasu. W praktyce wyko-nywano najczęściej łączną powierzchnię żeberek nacylindrze w przybliżeniu równą 10 — 12-krotnejpowierzchni, z którą stykają się gorące gazy, a nagłowicy stosowano największą możliwie ilość że-berek, na jaką pozwalała konstrukcja mechaniz-mów na niej umieszczonych.

Zawiłe geometrycznie kształty głowic i gór-nych części cylindrów, duża zależność przepływuciepła od najdrobniejszych szczegółów konstruk-cyjnych, a z drugiej strony matematyczna nieu-chwytność wirów powietrznych, tworzących się ko-ło cylindra, komplikują niezmiernie zjawiska chło-dzenia, uniedostępniając je dla badań czysto teore-tycznych, Jedyne wskazówki dać tu mogą doświad-czenia, wykonywane dla każdej odmiany silnika.

Badań bardziej systematycznych i uporządko-wanych nad chłodzeniem silników powietrzem ma-my stosunkowo niewiele. Przeważnie zadawalnianosię pomiarami na gotowych już silnikach, przepro-wadzając zmiany konstrukcyjne zależnie od uzy-skanych w ten sposób wskazań, Za pierwsze me-todycznie przeprowadzone doświadczenia możemy,poza pracami prof. Gibsona w Anglji oraz licznemi,choć najczęściej jednostronnemi, badaniami ame-rykańskiemi, uważać pomiary nad chłodzeniem cy-lindrów przeprowadzone od r. 1925 w instytuciedoświadczalnym Zakładów Siemens-Halske podkierownictwem Dr, inż. F. Goslau8),

Celem tych badań było ujęcie liczbowe zależ-ności między temperaturą ścianek cylindra a szyb-kością strumienia powietrza chłodzącego oraz wy-miarami i budową cylindra, a to w tym celu, byzagadnienia chłodzenia uprzystępnić dla rachun-ku, a przez ekstra i interpolację otrzymanych wy-

Rys, 7. Przykład obciążenia cieplnego cylindrów o różnychkształtach komory dawkowej (wedł. Goslau).

ników, umożliwić już uprzednio obliczenie tempe-ratury cylindrów projektowanego silnika.

Dla pomiarów wypełniano komorę dawkowąodwróconego cylindra oliwą, ogrzewaną elektrycz-nie, wstawiano cylinder w strumień powietrza, wy-pływający ze zwyczajnego, otwartego tunelu aero-dynamicznego i, regulując temperaturę kąpieli oliw-nej oraz szybkość strumienia powietrza chłodzą-cego, mierzono temperatury ścianek cylindra za-

">) P r z e g l . T e c h n , , zesz. 48 z r, 1928.

8) Die Wissenschaftlichen VerB!Jentlichungen des Sie-mens-Koncerns. Tom 7 (1928).

Zeitschrift d. Ver, d. Ing. Tom 72 Nr. 38 (1928).

406 PRZEGLĄD TECHNICZNY 1929

pomocą termoelementów. Z licznych istniejącychówcześnie typów cylindrów wybrano cztery, naj-bardziej charakterystyczne:

1) Cylinder tworzący zamkniętą u góry tulejęstalową, otoczony nadlanym płaszczem aluminjo-wym z żeberkami, z głowicą i kanałami gazowemize- stali (rys, 4,1),

2) Cylinder w kształcie tulei stalowej bez dna,otoczony również płaszczem aluminjowym. z gło-wicą żeliwną, nałożoną na cylinder i przymocowa-ną doń śrubami szpilkowemi (rys, 4,11).

3) Cylinder w kształcie tulei stalowej bez dna,z głowicą aluminjową, gęsto użebrowaną, połączo-ną, na gwint (rys. 4,111).

4) Ten sam cylinder, co uprzednio, jednak bezżeberek (rys. 4,IV),

Badane cylindry wykazały nader różną zdol-ność ochładzania się. Jak widzimy z wykresu(rys. 5), przedstawiającego krzywe charaktery-styczne ilości odprowadzonych kaloryj dla każde-go z wymienionych typów cylindrów przy różnychszybkościach strumienia powietrza chłodzącego,skuteczność chłodzenia cylindra z głowicą alumi-njową, pokrytą żeberkami o wysokofci 22 mm(typ III) była przy szybkości powietrza 50 mjsek3 razy większa, niż cyl. o tej samej średn. (100 mm],wykonanego całkowicie, łącznie z głowicą, ze stali.

Przyczyn tak znacznych różnic w zdolnościchłodzenia się badanych cylindrów szukać musimyz jednej strony w odmiennych spółczynnikachprzewodnictwa i promieniowania ciepła metali,z których wykonano badane głowice, a przede-wszystkiem w konstrukcji głowic i rozmieszczeniumas. Zupełnie wyraźnie uwydatnia się to w wykre-sach rozkładu temperatur w cylindrach (rys. 6),

100 1fO t20 160 fSO fSO T0 /ÓD tgo 3OO

Rys. 8, Zależność odpływu ciepła od średnicy cylindra,przy różnych stopniach sprężenia i różnych temperaturachścianek dla cylindra typ III (Rys. 4) przy sjD = 1:2, n = 1500óbr.jmin. Prędkość postępowa samolotu (powietrza chło-

dzącego) w = 180 kmlgodz. (50 m/sek.) (wedł. Goslau).

gdzie lin je łagodnie faliste wskazują na swobodnespływanie ciepła wzdłuż ścianek cylindrów, pod-czas gdy gwałtowne załamania linji temperaturzdradzają miejsca dławienia przepływu ciepła. Beztrudności zauważymy, że w cylindrach typu I i IIprzeważną ilość ciepła musi wypromieniować gło-^

wica, skutkiem czego jej temperatura nadmierniesię podnosi. Zwłaszcza w konstrukcji II wyraźniesię zaznacza dławienie przepływu ciepła w miejscuzłączenia głowicy z tuleją, gdzie izolatorem ciepl-nym stał się pierścień z azbestu i miedzi, umie-szczony tu dla uszczelnienia złącza. Natomiast gło-wica aluminjową cylindra typu IV, nawet pozba-wiona żeberek, wykazuje temperaturę względnie

78

76

74

72

7O

6B

•——

N\

\

i2t$s

\

N\

°c

s.\

<s

-

y

8at

-7*

200 220 260 2SO 3OO 320

7-

- d . x230

290g/KMh

270

ZSO

Rys, 9. Zależność ciśnienia średniego (efekt.) pme, spraw-ności objętościowej -ąobj. oraz rozchoda paliwa b od tem-

peratury cylindra (wedł. Gibsona).

niższą, gdyż duża jej masa, łącznie ze znakomitymspółcz. przewodnictwa ciepła aluminjum, ułatwiaodpływ ciepła na zimniej sze części cylindra.

Jeżeli na podstawie szeregu pomiarów ustali-my dla danego typu cylindra jego linje charaktery-styczne chłodzenia, które ekstrapolowane wedługznanych praw przepływu ciepła uzyskają ważnośćdla wszystkich średnic cylindra w pewnym zakre-sie, możemy z dużem przybliżeniem obliczyć tem-peratury geometrycznie podobnych cylindrów czygłowic — o dowolnej średnicy.

Obliczamy przedewszystkiem z zależności ter-modynamicznych obciążenie cieplne projektowane-go cylindra, Dla przykładu podajemy przedstawio-ny wykreślnie rozkład obciążeń cieplnych dla dwurodzajów cylindra, o denku płaskiem i sklepionem(Rys. 7), Przez porównanie tego obciążenia ze zna-lezioną, na podstawie wykresów doświadczalnych,zdolnością odprowadzenia ciepła projektowanegocylindra, możemy wyznaczyć w każdym punkcieróżnicę temperatur cylindra i powietrza chłodzą-cego, a tem samem znaleźć temperatury maksy-malne, najwięcej nas tu obchodzące.

Zdolność odprowadzania ciepła maleje wrazze wzrostem średnicy cylindra, podczas gdy równo-cześnie zwiększa się jego obciążenie cieplne (patrzrys. 8), Ze wzrostem przeto średnicy cylindra pod-nosi się jego średnia temperatura. Jak wykazałydoświadczenia prof. Gibsona0), nadmierne pod-wyższenie się temperatury cylindra wpływa w bar-dzo silnym stopniu na obniżenie się jego sprawno-ści objętościowej oraz ciśnienia średniego, pod-czas gdy z drugiej strony rozchód jednostkowy pa-liwa szybko wzrasta (rys. 9). Wchodzimy wreszciew zakres temperatur, gdzie ruch staje się już zu-pełnie n:eekonomiczny. Praktycznie możemy za ta-ką temperaturę graniczną uważać 300° C.

Jeżeli odwrócimy uprzednie rozważania, obli-

") Prof. Gibson. Aero Engines Efficiencies, London,r The Aeronautical Society.

Nr. 15 PRZEGLĄD TECHNICZNY 407

czymy łatwo, że przy temperaturze granicznej300° C najwyższa moc,r którą możemy wydobyćz cylindra chłodzonego powietrzem, nie może przynormalnem ciśnieniu przekroczyć 70 KM.

Dalsze zwiększenie mocy cylindra możemyuzyskać przez podwyższanie ciśnienia powietrzadolotowego, zgęszczając je np. zapomocą turbosprę-żarek, napędzanych spalinami lub mechanicznieod wału korbowego. Turbosprężarka pozwoli nautrzymanie wystarczających napełnień przy wyso-kich temperaturach cylindrów, jednakowoż nad-wyżkę mocy, uzyskaną tym sposobem, okupujemydużą komplikacją mechaniczną i obniżeniem stop-nia bezpieczeństwa konstrukcji. Pozatem wysokietemperatury pogarszają warunki smarowania,zmniejszają pewność ruchu i trwałość części ze-społu. To też forsowanie przy pomocy turbospręża-rek napełnień w cylindrach pierwotnie już termicz-nie wysoko obciążonych nie przedstawia dotych-czas większych praktycznych korzyści i znalazłozastosowanie jedynie w kilku silnikach wyścigo-wych.10).

Inną możliwością zwiększenia mocy cylindra

bez podwyższenia jego średnicy, a zatem i tempe-ratury ścianek, będzie użycie długich suwów tłoka.Ten sposób, mało dotychczas oceniany przez kon-struktorów, daje jeszcze szereg dalszych korzyści.I tak duże skoki zmniejszają liczbę obrotów śmigła,przy zachowaniu dawnych szybkości linj owych tło-ka; że zaś dla sił w mechanizmie korbowym,a w przybliżeniu i dla jego ciężaru miarodajne sąwłaśnie szybkości linj owe tłoka, ciężar silnikawolnobieżnego o skoku długim nie będzie zbytnioprzewyższał ciężaru równoległego silnika szybko-bieżnego, krótkoskokowego. Mała liczba obrotówsilnika usuwa potrzebę stosowania przekładni re-dukcyjnej dla śmigła, przedewszystkiem zaś pod-nosi pewność ruchu i przedłuża, czas służby częścisilnika, W tych więc wypadkach, gdzie nie wymagasię od samolotu ani dużej szybkości, ani też nad-zwyczajnej zwrotności, a więc szczególnie w więk-szych samolotach handlowych, użycie silnika wol-nobieżnego długoskokowego mogłoby być mimo je-go znaczniejszych wymiarów w rzucie czołowym,a co zatem idzie — większego oporu aerodynamicz-nego, rozwiązaniem bardzo cełowem. (d. n.J

O wytrzymałości prętów ściskanych mimośrodkowo,lub jednocześnie zginanych i ściskanych.

Napisał Inż. Dr. Fr. Szelągówski.

W teorji wytrzymałości tworzyw zasadni-czy wzór gięcia jest wyprowadzony napodstawie pewnych hypotez i ograniczeń,

Hypotez tych jest dwie, mianowicie: 1) pła-skie przekroje poprzeczne pręta, normalne do pier-wotnej nieodkształconej jego osi, pozostają pła-skiemi i normalnemi do jego osi i po odkształceniu,nie zmieniając przytem swej wielkości pierwotnej;2) między podłużnemi włóknami pręta nie powsta-ją naprężenia normalne do ich bocznych powierzch-ni, to znaczy że włókna podłużne ulegają rozciąga-

10) Wymieniony już silnik angielski Bristol-Mercur.Ostatnio rozpowszechnia się metoda uzyskiwania

całkowitych napełnień cylindrów, ewentualnie nawet pew-nych nadciśnień, przez stosowanie w silnikach gwiazdo-wych wirników mieszankowych, napędzanych z szybkościąkilkakrotnie wyższą niż szybkość wału karbowego, (Bristol-Jupiter (angielski), Titan (ang., franc.) 4100 obr/nnn, Wasp,Hornet (ameryk.) 10 000 obr/rmn).

Uzyskuje się w ten sposób pewne podwyższenie mocysilnika (10%—20%) bez wyraźnego obniżenia stopnia pew-ności ruchu, gdyż wymiary cylindrów i ich obciążenie ciepl-ne utrzymane są w tych granicach, by nie dopuszczać zbyt-niego wzrostu temperatur.

Nie należy mieszać z wymienionemi wyżej turbosprę-żarkami znanych nam już z opracowań uprzednich (P r z e g 1.T e c h n. zesz, 3 z r, b.) turbosprężarek silników wyso-kościowych, Te ostatnie obsługują silniki o normalnemobciążeniu termicznem, a załączone dopiero na pewnej wy-sokości służą do zapobiegania spadkowi napełnień cylin-drów i mocy silnika w atmosferze rozrzedzonej. Konstruk-cyjnie nie różnią się zresztą te sprężarki od opisanych po-wyżej turbosprężarek dla silników wyścigowych. O klasy-fikacji decyduje tu tylko cel i warunki ich* stosowania,przyczem możliwe są w jednej konstrukcji kombinacje obuzastosowań,

niu lub ściskaniu tak, jak gdyby nie były ze sobąpołączone.

Ograniczenia zaś są następujące: a) oś prętajest krzywą płaską, leżącą w płaszczyźnie, którejślad na poprzecznych przekrojach pręta pokrywasię z jedną z głównych osi środkowej elipsy bez-władności tych przekroi; b) wymiary poprzecznychprzekroi są małe w stosunku do promieni krzywiz-ny osi pręta; c) siły zewnętrzne, działające na pręt,leżą w płaszczyźnie osi tego pręta oraz d) tworzy-wo pręta winno podlegać prawu Hooke'a,

Różnica między hypotezamj i ograniczeniamipolega oczywiście na tem, że hypotezy stanowiąpodstawę samej teorji gięcia, podczas gdy ograni-czenia wskazują te granice, w których wyniki teorjimogą być stosowane, i po przekroczeniu którychstają się błędne.

W wymienionych powyżej warunkach, równa-nie odkształconej osi pręta o pierwotnej krzywiiniezerowej wyraża się znanym wzorem

Oznaczając przez ©kąt, jaki tworzy z osią oxstyczna poprowadzona w danym punkcie do krzy-wej,, otrzymamy

1 J%

pdAds

ds

1 ~ arcsmdyds

408 PRZEGLĄD TECHNICZNY 1929

oraz

(2)

dyd arcsin ,\ dsds

ds*

dsJeżeli, ze względu na istniejące w zastosowa-

niach technicznych przesunięcia niezmiernie małe,

pominąć w mianowniku wzoru (2) wyraz (-v-J wo-bec jedności, to równanie (1) będzie można napi:

sać w sposób przybliżony

(3) Iyi = ±f,-dsz El

Daje ono wyniki dokładniejsze od wzoru zwyklestosowanego(4) _

dx2 ElRóżnica wartości promienia krzywizny, wyni-

kająca z zastosowania wzoru przybliżonego (4) za-miast ścisłego (1), wynosi

3 d2y Idy \2

~~\dx! '4 ~lub też

32

tf% d®dxcos2B

Podobnie wykazano wielkość różnicy, którawynika z zastosowania wzoru przybliżonego (3),zamiast ścisłego (1), t. j .1 ^f

[-©?• 2 ds2 cosf)

Przekształcając odpowiednio powyższą zależ-ność, będzie można wyrazić i?B w postaci następu-jącej:

1 33 2 '

— . — = cos3 ® . Ri2 cos2© dx 3

skąd ostatecznie wynika, że1

3 3Tak więc błąd, jaki otrzymuje się przez zasto-

sowanie równania (3), jest mniejszy od */„ błędu,wynikającego z zastosowania równania (4),

Równanie (3) jest więc dokładniejsze od rów-nania (4), a — co za tem idzie — i wyniki otrzyma-ne przez całkowanie równania (3) będą również sto-sunkowo dokładniejsze.

Zauważa się przytem, że równaniu ścisłemuodpowiada większe zgięcie pręta, a tem samemwiększe odkształcenia i naprężenia.

Będzie to można zauważyć przez porównaniewartości odkształceń, odpowiadających ścisłemuwzorowi gięcia oraz przybliżonemu.

Oznaczając zatem przez z odległość włókna odosi obojętnej, a przez ds i ds' elementarną długośćwłókna, mieszczącego się na osi obojętnej przed

*) F, J a s i ń s k i . „Opyt razwitja tłeorji prodolnagoizgiba". Sbornik instituta inżynierów putiej soobszczenja.1902 r,

odkształceniem i po odkształceniu, otrzymamyjednostkowe wydłużenie dowolnego włókna wyra-żone ściśle następującym wzorem:

ds' — ds+z ~- . P

dsktóry w porównaniu ze wzorem przybliżonym

' _ ^s' ~ ds , zds p

daje różnicę_, ___ ds' — ds z ds' ds' — ds _ z _

ds p ds ds p' • . 1 ds' — ds z z. _ 1 = = s0 . - > o ,

p • [ds J as p pgdzie s0 oznacza wydłużenie jednostkowe włókna,leżącego na osi obojętnej pręta 2 ).

Ażeby sobie przytem uprzytomnić, jakiej wiel-kości popełnia się błąd przy całkowaniu równaniaprzybliżonego gięcia (4) zamiast ścisłego (i), na-leży określić każdorazowo ścisłe wartości - oraz

dxy i następnie porównać je z wartościami przybliżo-\dynemi, gdyż motyw pominięcia wyrazu |—-I

CŁJCwobec

1 przy przesunięciach niezmiernie małych jest nie-wystarczający, ponieważ właśnie ze względu namałe wielkości przesunięć, ogólnie rzecz biorąc,wpływ odrzuconego wyrazu może być znaczny.

W wypadku, kiedy moment gnący M jest funk-cją tylko zmiennej x, co zachodzi przy działaniu siłprostopadłych do osi pręta, całki równań

różnią się stosunkowo bardzo mało. W zastosowa-niach technicznych, różnica np. strzałek ugięciaotrzymanych z równań ścisłego i przybliżonego li-czebnie jest mniejsza od 0,000 003 rozpiętości pręta,a stosunek tej różnicy do przybliżonej wartościstrzałki ugięcia jest mniejszy od sin2 W 3),

Jeżeli jednak siły działają wzdłuż osi pręta, torzecz się ma nieco inaczej. Tak np., w wypadku wy-boczenia pręta, można, jak to pierwszy dowiódł Ja-siński4), korzystać z przybliżonego równania gię-cia dla otrzymania ścisłej wartości obciążenia kry-tycznego, jednakże różnica strzałek r') między wy-nikiem ścisłym a przybliżonym może dochodzić do+ 50% °).

Ponieważ w zagadnieniu mimośrodkowego ści-skania pręta niezbędna jest dla oceny jego wytrzy-

") Powyższa uwaga jest słuszna również w wypadkudziałania na przekrój momentu gnącego i siły ściskr.jącej.

n) F, M a k s i m e n k o. „O prediełach primienimostiniekotorych formuł tieorji izgiba". Sb. inst, inż. put. soobszcz,1885 r.

4) F. J a s i ń s k i , „O soprotiwlenji prodolnomu izgi-bu". Sb. inst, inż, put, soobszcz, 1894 r.

E) D, B o b y 1 e w. „Gidrostatika i Tieorja Uprugosti".1886 r.

°) B e r t r a n d d e F o n t v i o l a n t , „Resistance desniRtenaux", Paris, 1927 r,

Nr. 15. PRZEGLĄD TECHNICZNY 409

małości znajomość mimośrodu7) działania siłyS -\-f (rys. 1), ze względu na warto'ć naprężeniaskrajnego

F - Wto, w myśl twierdzenia Jasińskiego, korzystanie zprzybliżonego równania gięcia dla określenia tejwartości wogóle byłoby błędem.

W artykule „Wpływ siły krytycznej na sta-teczność prętów zginanych lub ściskanych mimo-środkowo 8 ) " został wyprowadzony wzór ścisły od-kształconej pręta w wypadku mimośrodkowegościskania, przyczem zostały rozpatrzone trzy ro-dzaje krzywych w zależności od stałej całkowania

= ——— — cos '2EIi. j . gdy

W zastosowaniachtechnicznych, ważnyjest głównie tylko wy-padek pierwszy, dla

y którego równanie od-kształconej wyrażasię wzorem

y = — . cn (ps,k) ,P

gdziei . a

k = sin — ,

iRys. 1,

oraz PS 2

cos " 2 £ 7 + COSe° = - 1

Największa wartość strzałki ugięcia pręta, zewzględu na symetrję obciążenia, jest w środku jegodługości, t. j . przy obranym układzie osi spółrzęd-nych prostokątnych (rys. 1) przy s = 0.

Zatem

(5)

gdzie k oznacza, moduł funkcyj eliptycznych.Otóż wartość modułu k, jak również i ®,„ otrzy-

mamy z równania<po

V ii • h fn^hn^o

F {K ł o ) '

posługując się przytem tablicami funkcyj eliptycz-nych,

7) F. J a s i ń s k i. „Dopoinitielnyja napriażenja otekscentrisitetow prodolnych usilij i pierwonaczalnago iskri-wlenja osi sżimajemych tieł". „Sb. inst. inż. put. soobszcz.1885 r,

M. T. Hub er. ,,Obliczenie wytrzymałościowe prętówpodłużnie ściskanych". Przegląd Techniczny 1928 r.

H. C z o p o w s k i . Słów kilka o wyboczeniu sprę-żystem". Czasopismo Techniczne 1924 r.

A. E. H, L o v e. „Lehrbuch der Elastizitat". tłóm. niem,L. u. B. 1907 r.

8) Artykuł autora. Dodatek do Nr. 51 „PrzegląduTechnicznego", Warszawa 1927 r.

(6)

zaś

Ponieważ jednak

sin — = k sin %,di

rk =

PS 2

~2EI— cos

to, uwzględniając powyższą zależność w równaniu(6), otrzymamy

(7) sin ft-]/i-

Zatem między tpa i k istnieje zależność (7), któ-rej dobrane wartości winne czynić zadość.

Chcąc sobie zdać sprawę, jaka jest różnicamiędzy wynikiem ścisłym (5), a przybliżonym, ni-żej podanym

(8) 8 + A - -cos wŁ

Eldla wartości siły P znacznie mniejszej od PKR, COma miejsce w częstych zastosowaniach praktycz-nych, przytoczę niżej przykład.

Niechaj więc będzie pręt o długości / = 500 cmściskany siłą P = 60 328,87 kg, działającą na mimo-środzie 3=1,18 cm. Przekrój dwuteowy Nr. 40;7 = 1185 crrf\ W = 149 cm3; F = 118 cm".

Dla wartości

:s-= 1,230 634 5_ 500 -i / 60 328,872150 000 . 1158

otrzymujemy z tablic

f0 = 70"30' 9 ) ,sin 30' = 0,00873,sin 70"30y == 0,94264,

które to wartości czynią zadość równaniu (7).Uwzględniając powyższe dane we wzorze (5),

otrzymamyi/ o nnnoni i / ^15000071158^ . _ ._

8 + / - 2 . 0,00873 . y — ^ 0 3 2 8 ^ - - = 3,547 cm,^ 0 3 2 8 ^

oraza 6032^87 _60328i87JL3!547_ ft f

118 149podczas gdy z równania przybliżonego gięcia otrzy-mujemy wartości

r~" 1/I 500\2T

— — =3,535 cm60328,87

2 150000 . 1158

= 60328,87 .60328,87 • 3,535 =

118 149

") J . B e r t r a n d , „Traite de calcul dtfterentiel et decalcul integi-al". Paris 1870 r.

Dr. E. Jahnke und ing. F. Emde, „Funktionentafeln unitFormeln und Kurven". L, u. B. 1909 r.

410 PRZEGLĄD TECHNICZNY 192*

t. j . różnica wartości naprężeń, obliczonych zapo-mocą wzoru ścisłego a przybliżonego, jest -j- 0,3%.

Oczywiście, że tego rodzaju błąd praktycznienie ma wielkiego znaczenia, wobec czego wzór przy-

bliżony może byćw zupełności stoso-wany, lecz przy war-tości siły ściskającejznacznie mniejszej odwartości siły krytycz-nej danego pręta, wwypadku obciążeniaosiowego. Jednakże,chcąc mieć wzór ścis-ły, ważny dla warto-ści siły P nietylkoznacznie mniejszej od•Psrfl.ale nawet bliskieji większej od PKR, na-leży wzór przybliżo-ny (8) zastąpić wzo-rem ścisłym (5).

' Rozpatrzmy dru-gie wspomniane nawstępie zagadnieniejednoczesnego ściska-

nia pręta siłą osiową P i zginania siłą po-przeczną R, dla którego to wypadku zostały wy-prowadzone wzory10), określające rzędne dowolne-go punktu osi pręta (rys. 2) w postaci następującej:

2k 1* = •- —cna sin Y + - cos t { 2[E (k, u) E] — u + K\

P P J

2k 1y== ~ — cna cos T + -s in y i2[E (k,u) — E] — u+K\.

P P 'Największa wartość rzędnej y jest przy S = - ,

Zatem

oraz 1X)

(9) * I . '

«o =vi

Tak więc

k sin (w 4- <p0).

= r ;s m '

•K,

skąd

•Cj—sin {% +'<po)«Ponieważ jednak

(10) sn K\= ^

gdzie symbolem *(i>) — * I i i I oznaczono funkcje

Jacobi'ego w oznaczeniu Weierstrass'a, to z rów-nań (9) i (10) otrzymamy zależność

( H )2kQ

1 0 ) Patrz artykuł autora: „Wpływ sjły krytycznej nastateczność prętów zginanych lub ściskanych mimośrodko-wo", Dodatek do Nr, 51 „Przeglądu Technicznego". Warsza-wa. 1927 r.

11) Patrz cytowany wyżej artykuł autora,

której muszą czynić zadość dobrane wartości k i K.Biorąc pod uwagę, że4

sin Y =2Q

orazCO8Y—c

napiszemy wzory, określające rzędne punktu

s = , w postaci następującej:

(12)

(13)

2P]/kY

i?

2pQR\/kk'

PQ

E] li

przyczem wartość E (k, u„) wyznaczymy ze wzoru

2 r /L a0 (o)gdzie 90' (u) i ^)'o" (u) otrzymuje się przez odpo-wiednie zróżniczkowanie funkcji

Różnicę wartości strzałki ugięcia oraz skrajne-go naprężenia między wzorem ścisłym (12) a przy-bliżonym

Rl»

(14)1 — Pl*

wskaże podany niżej przykład.Niech będzie pręt o długości I = 750 cm, ści-

skany siłą P = 149 997,9 kg i zginany w środku roz-piętości siłą R = 1587,4 kg. Przekrój dwuteowyNr, 50 B; 7 = 11718 cm4,W = 781 cm*; F = 261,8cm2.

oraz

Dla powyższych wartości, otrzymujemy

+ ~- = 150 000 kg ,

-g=~ = 0,002 440 ,

a = 15',k = sin 15' == 0,004 363 ,k' — ̂ T^k* = 0,999 994 ,K= 1,570 825 ,

v = •£— = 0,291 248 ,

\(v) = 0,052353 ,* a (w) = 0,040 281 ,* 3 (v) = 0,999 999 4 ,E = 1 570 775,q = 0,000001 189 9,

E(k,ttB)- 2,485 594,

Nr. 15. PRZEGLĄD TECHNICZNY 411

Równanie (11) w powyższych warunkach jestspełnione.

Podstawiając otrzymane wartości we wzory(12) i (13), będziemy mieli

ys=i/2 = 2,83 - 1,98 =, 0,85 cmoraz

X«=V — 0,01 + 374,19 = 374,20 cm .Skrajne naprężenie ściskające wynosi więc w

tym wypadku

p P.ys=i!2+-2.s F ' W

' - 1 4 9 997,9 , 149 997,9,0,85+793,7.374^ _~ 261,8 781

= 1116,4 kg'cml,podczas gdy ze wzoru przybliżonego (14) otrzymu-jemy

1587,4-7503

1

jak również

48.2150 000-11718

149 997,9 • 7502

37l42.2150 000.117l8

0,83 cm,

_ 149^97,9 149 997,8 • 0,83 + 793,7. 375 _° 5 " " 261,8 781

Porównywując więc otrzymane wyniki ze wzo-ru ścisłego i przybliżonego, zauważamy, że różnicawartości strzałek ugięcia oraz skrajnych naprężeńjest w danym wypadku stosunkowo mała, przyczemwielkość powyższej różnicy zależna będzie głów-nie od wielkości siły ściskającej P,

Tak więc i w tym wypadku, przy wartości siły

P znacznie mniejszej od wartości siły krytycznejrozpatrywanego pręta, wzór ścisły daje praktycz-nie zupełnie zgodne wyniki ze wzorem przybliżo-nym.

Jeżeli w końcu porównamy wynik wzoru częstoużywanego w zastosowaniach praktycznych na war-tość naprężenia skrajnego

P JRl **)

chociaż teoretycznie nieuzasadnionego, to otrzyma-my wielkość tego naprężenia w wysokości

149 997,9 .793,7.375 , — „ » „ , ,°s = 261,8.0,504 f W - = 1 5 2 ° ^ ^

Zatem nadmiar naprężenia w porównaniu zwynikiem ścisłym wynosi w tym wypadku 36%.

Należy przytem wspomnieć, że sprawa sto-sowania ścisłego wzoru gięcia w rozpatrywanychwyżej zagadnieniach, celem określenia danych wy-trzymałościowych pręta, ogólnie rzecz biorąc, przyjakiejkolwiek wartości siły ściskającej P, z teore-tycznego punktu widzenia jest dostatecznie uzasad-niona1 3), co zresztą potwierdzaj ą • również wynikiprzeprowadzonych badań laboratoryjnych 1 4 ) .

Stwierdzono bowiem, że w wypadku gięcia mi-mośrodkowego nieuwzględnienie w równaniu gię-cia ścisłej wartości promienia krzywizny powodujetylko przy obciążeniach mniejszych od wartości si-ły krytycznej pręta stosunkowo małe różnice wskrajnych naprężeniach; zauważono również, żew wypadku jednoczesnego zginania i ściskania, dlawarto rci siły ściskającej bliskiej wartości siły kry-tycznej, wzory oparte na przybliżonem równaniugięcia prowadzą do niekorzystnych wyników, cozresztą jest zgodne w zupełności z otrzymanemi

wyżej wynikami teoretycznemi,

Wartość nawozowa osadów kanalizacyjnychoraz względy higjeniczne przy ich stosowaniu do celów rolniczych*).

Napisał Inż. Mag. Z. Rudolf (Warszawa).

I. Wartość nawozowa osadów.

W wielu krajach czynione są wysiłki w kie-runku wykorzystania wartości nawozo-wych ścieków miejskich oraz osadów ka-

nalizacyjnych. Brak niektórych nawozów sztucz-nych w kraju oraz ich wysoka cena zmusza nas dozastanowienia się nad tem zagadnieniem, mającemtak podstawowe znaczenie dla dobrobytu państwa.Niemcy jedne z pierwszych przystąpiły do wyzy-skania ścieków miejskich dla rolnictwa, o nich więcz konieczności wypadnie mówić najwięcej.

Już podczas wojny dał się odczuć w Niem-czech brak nawozów sztucznych, szczególnie azoto-wych i fosforowych. Aczkolwiek możność otrzymy-wania azotu z powietrza wypełniła wielką lukę, tojednak potrzeby rolników nie mogły być zaspoko-jone. Jeszcze gorzej przedstawiała się sprawa na-

.*) Odczyt wygłoszony w dniu 30 stycznia 1929 r.w Wydziale Urządzeń Zdrowotnych Stowarzyszenia Tech-ników w Warszawie,

wozów fosforowych. Zaczęto głęboko się zastana-wiać nad wytwarzaniem nawozów ze ćcieków i żą-dano, w interesie odżywiania szerszych mas ludno-ści, wykorzystania tych wartości, jakie ścieki podwzględem nawozowym niewątpliwie posiadają.

Dobry początek dało miasto Monachjum, gdzieuprzednio osadzone ścieki zostały użyte do iryta-cji pól, a same osady zostały przerobione i wyko-rzystane, jako nawozy. Nie ulega wątpliwości, żenajlepszem rozwiązaniem zadania wykorzystaniazawartych w ściekach części, mających wartość

12) m — spółczynnik zmniejszający na wyboczenie,la) H, C z o p o w s k i. „Warunki fizyczne powstawa-

nia wyboczenia sprężystego". Sprawozdania i prace War-szawskiego Towarzystwa Politechnicznego. 1924 r.

S. Mi l i er. ,,O kursie Wytrzymałości Materjałówprof. S. Timoszenki w przekładzie prof, M, Hubera". Czaso-pismo Techniczne. 1923 r.

Patrz również cytowany na wstępie artykuł autora.lt) M, R o s. ,,Die Bemessung zentrisch und exzentrisch

jjedriiekter Stabe auJ Knickung". 2. Internationale Tagung fur,Briicken - und Hochbau in Wien. 1928.

412 PRZEGLĄD TECHNICZNY 1929

nawozową, jest sposób pól irytowanych. Pomijającten fakt, że tą drogą można osiągnąć bodaj że naj-lepsze oczyszczanie ścieków, części rozpuszczonei nierozpuszczone w ściekach dadzą się tu do pew-nego stopnia wykorzystać. Gerlach ocenia stratyw częściach nawozowych z powodu rozkładu ście-ków i wytwarzania się z nich gazów przy stosowa-niu irygacji na 50%, Z pozostałych zaś części war-tościowych, według spostrzeżeń na berlińskich po-lach irygacyjnych, da się wykorzystać w gruncietylko 1/5,5. Ze względu jednak na specjalne wy-magania co do wielkości terenu oraz charakteruodpowiedniego gruntu, sposób ten rzadko może byćbrany w rachubę, Naprzykład, w okręgu Emscher-skim pola irygowane ma tylko miasto Dortmund,przyczem pola te są już za małe i z powodu brakusąsiednich terenów nie mogą być rozszerzone,

Nasuwa się więc tu konieczność zastosowaniasposobu mechanicznego oczyszczania ściekówz ewentualnem oczyszczaniem biologicznem. Jedy-nie osady, uzyskane drogą mechanicznego klaro-wania ścieków, mogą być zużytkowane do celównawozowych. Zależnie od rodzaju oczyszczalni,otrzymać można osad świeży, t. j . taki, w którymsubstancje nie uległy jeszcze rozkładowi (np, zezwykłych osadników), lub osad przegniły (np.z osadników Imhoffa), który uległ daleko idącemurozkładowi, przedewszystkiem w częściach orga-nicznych i związkach azotowych.

Wartość nawozową w ściekach posiadajązwiązki azotowe, kwas fosforowy, potas, wapień,magnez i przedewszysi-kiem substancje organiczne.Ogromne znaczenie mają, zwłaszcza jeżeli chodzio osad przegniły, bakterje azotowe, których liczbaulega wahaniu w zależności w dużym stopniu odtego, czy oczyszczalnia przyjmuje ścieki tylko do-mowe, czy także ścieki przemysłowe. Te ostatniew pewnych przypadkach zawierają związki trują-ce, przez co osady, otrzymane ze ścieków, nie mogąbyć zastosowane do celów nawozowych.

H o n i g i B r u n dają następujące zesta-wienie procentowe:

Tabela i.Woda Azot Kwas Potas Popiół: Substan-

fosforowy cję orga-niczne

75 0,71 0,41 0,10 3,50 14,65Osad świeży kanał.

(przesuszony)Przegniły nawóz

koński . . . 75 0,50 0,25 0,63 4,76 20,24z którego wynika, że osad świeży posiada wystarr-czającą wartość nawozową.

S t u t z e r zaś podaje nast. zestawienie prze-gniłego osadu kanalizacyjnego z nawozem końskim:

Przegniły osadNawóz koński

T a b e l a 2,Woda Części Części

organ. nieorg.Azot Kwas

fosfor.Potas

46,0 24,0 30,0 3,06 0,71 —77,0 17,0 6,0 0,54 0,25 0,7.0

Zasadnicza różnica pomiędzy składem che-micznym osadu świeżego i osadu przegniłego pole-ga na tern, że gdy osad świeży zawiera przecięt-nie 20—30 % części mineralnych i 70—80% częściorganicznych, w osadzie przegniłym części mine-ralne stanowią około 50%, tyleż mniej więcej czę-ści organiczne.

Także w zawartości azotu, który stanowi czyn-nik najbardziej wartościowy pod względem nawo-zowym, panuje pewna różnica pomiędzy temi dwo-

jna rodzajami osadu. Świeży osad zawiera więcejazotu, niż osad przegniły, ma to jednak tylko po-

zorne znaczenie, gdyż świeży osad. zastosowanyw gruncie, musi przejść proces utlenienia, przyktórym następuje również rozkład substacyj azo-towych.

Dla ustalenia wartości nawozowej ściekóworaz osadów kanalizacyjnych, wykonano sporo do-świadczeń. G e i s s l e r w Hanowerze obliczył, że1000 m" ścieków (10 000'mieszkańców) daje \\Qkgazotu, 70 kg potasu i 30 kg kwasu fosforowego, któ-re wystarczą do nawożenia 4 ha chudej ziemi ornejlub 2 ha łąk.

K e p p n e r obliczył, że ścieki z ogólno-spław-nego systemu kanalizacji w Monachjum (lud-ność 460 000) zawierają 4000 tonn azotu, 890 tonnkwasu fosforowego i 830 tonn potasu. Z tych ilościw świeżym osadzie uzyskuje się 400 tonn azotu,224 tonn kwasu fosforowego i 110 tonn potasu.Ścieki osadzone są wykorzystane do irygnacji pól,których obszar wynosi 4900 ha. Świeży osad mieszaKeppner w stosunku 1 : 1 + 2,25 z rozdrobnionemiśmieciami, wyrabiając tą drogą środek nawozowy,dający się rozsiewać, a przez dodanie śmieci zwięk-szając w samym osadzie zawartość kwasu fosforo-wego i potasu, Sposób ten dał dobre wyniki.

Wskazania co do wartości nawozowej ściekówi osadów różnią się dość znacznie. H o n i g obliczaczęści nawozowe w ściekach przy irygacji (w ilościokoło 750 m3 na 1 hektar) na 35 kg azotu, 21l/a kgkwasu fosforowego i 25 kg potasu na ha, zapotrze-bowanie zaś gruntu na substancje pożywne oceniaon w przypadku nawożenia pod zboża na 31 kg azo-tu, 50 kg kwasu fosforowego i 100 kg potasu.D e t h w e i l e r i inni podają liczby znacznie wyż-sze, a mianowicie: zapotrzebowanie na ha w ilości60 — 100 kg azotu, 80 — 120 kg kwasu fosforowegoi 100 kg potasu. Ustalenie ścisłych norm w tymwzględzie byłoby rzeczą niemożliwą, gdyż ilości tesą każdorazowo zależne od własności gleby.

H e l b i g i J o h r e n s podają wartość nawo-zową osadów z dołów Imhoffa, na podstawie badańRolniczej Stacji Doświadczalnej w Munster, w na-stępuj ącem zestawieniu (obliczenie w stosunku dosubstancji suchej): części organiczne 38 0%azot 1,4,

kwas fosforowy 1,16, potas 0,17 i wapno 3,8.Osad ten zawiera około 65% wody. Ze wzglę-

du na wysoką zawartość wody w osadzie i stosun-kowo mały procent części użytecznych transportosadu na dalsze odległości prawdopodobnie nieopłaca się, ale jeżeli osady te ulegają zupełnemuwyzyskaniu pod względem wartości nawozowychw okolicach, sąsiadujących z zakładem oczyszcza-nia ścieków, jest to nie bez znaczenia, gdyż nawo-zy sztuczne mogą być zużytkowane gdzieindziej,W okręgu Emscherskim osady te są także stosowa-ne do zasypywania miejsc zapadających się nasku-tek rozwoju kopalń oraz do zwykłego podnoszeniaterenu.

Części organiczne mają dużą wartość, odgry-wają one w osadach rolę substancyj humusowych,które wzbogacają glebę, nadają jej własność zacho-wania potrzebnej ilości wilgoci oraz wpływają nazwięzłość gruntu. Zawartość pruchnicy w glebiew dostatecznej ilości nie pozwala na zbyt prędkiewsiąkanie wody wgłąb gruntu oraz zapobiega zbytszybkiemu jej parowaniu.

Dlatego też przefermentowany osad z dołówImhoffa nadaje się do rozluźnienia ciężkiej glinią-

Nr. 15 PRZEGLĄD TECHNICZNY 413

stej gleby oraz do wzbogacenia substancją humu-sową gleby, pozbawionej części organicznych,szczególnie piaskowej, na której zwięzłość ma onwpływ bardzo korzystny.

Zazwyczaj za mało uwagi przy zużytkowaniuosadów zwraca się na bakterje. Przez nawożeniegruntu osadami można go silnie wzbogacić w bakte-rje tak, aby drobnoustroje były w stanie wykony-wać swą normalną pracę. Za ich pośrednictwemdochodzi także ciepło do gleby, która w wyniku za-chodzących procesów rozkładowych z towarzyszą-cem im wydzielaniem się gazów rozluźnia się, coma duże znaczenie dla życia roślin.

Dr. W. RudoKs w Stanach ZjednoczonychAmeryki Północnej (Rolnicza stacja doświadczal-na Stanu New Jersey) od kilku już lat bada drob-noustroje, które wchodzą w grę przy różnych sposobach oczyszczania ścieków, oraz znajdują sięw najrozmaitszych osadach. Prace te, jako bardzowyczerpujące, zasługują na dokładne przestudjo-wanie.

Pozostaje zasadnicze pytanie, czy osad kana-lizacyjny winien znaleźć zastosowanie w rolnictwiew stanie świeżym, czy też przegniłym. Opinjew tej dziedzinie, szczególnie w kołach rolniczych,są bardzo podzielone, co tłumaczy się tem, że dlarolników osad rzeczywiście przegniły jest do pew-nego stopnia jeszcze nowością. Oczywiście, pytanieto zjawia się przedewszystkiem tam, gdzie budujesię nowy zakład oczyszczania ścieków.

Osad świeży różni się od osadu przegniłegozarówno pod względem chemicznym, jak i fizycz-nym. Różnice te polegają na następującem:

a) Osad Łwieży zawiera zwykle do 95% wody,w osadzie przegniłym ilość ta obniża się do 75 —80 %, a nawet daj e się zredukować do 65 %, Przyświeżym osadzie, koszty transportowe wynosząprzez to od 4—5 razy więcej, niż przy osadzieprzegniłym.

b) Mimo swej wysokiej zawartości wody, osadświeży stanowi masę ciągliwą (obfitość koloidów),która z trudnością daje się pompować i łatwo zaty-ka rury (w tym celu trzeba go rozcieńczać); nato-miast osad przegniły, chociaż zawiera mniej wody,jest płynny, daje się łatwo wypompować i rozdzie-lić po polu, daje się przechowywać i jest stalezdatny do użytku.

c) Osad świeży ma własność tworzenia kul,które otaczają się mocną i suchą warstwą, chronią-cą wnętrze od wysuszenia. Gdy te tłuste bryły znaj -dują się w glebie, rozkład ich następuje bardzopowoli, zdarza się nawet, że jeszcze po roku nie zo-stają całkowicie wykorzystane. Osad przegniły, zewzględu na zawartość w nim gazu, traci łatwo wo-dę i tworzy przy wysychaniu na poletkach dużebryły, które bez trudnści rozpadają się w proszek.W tym stanie osad jest rozsiewalny i może służyćdo nawożenia pól lub łąk.

d) W świeżym osadzie znajdują się zazwyczajj eszcze roztarte włókna papierowe oraz włókna in-nych ciał, które w gruncie odcinają korzenie roślinod dostępu powietrza i pozostają długo w stanienierozłożonym. W osadzie przegniłym natomiastczęści te, składające się przeważnie z celulozy,uległy rozkładowi pod wpływem bakteryj beztle-nowych.

e) Zachwaszczenie, które jest zwykłem zja-wiskiem na polach irygacyjnych, jest przy nawoże-niu świeżym osadem większe, niż przy osadzieprzegniłym, gdyż nasiona chwastów ulegają w pro-cesie gnicia prawie zupełnemu rozkładowi, względ-nie ich siła kiełkowania zostaje osłabiona.

f) Osad świeży wydaje nieprzyjemny zapachi przy przeróbce staje się bardzo przykry dla oto-czenia. Osady przegniłe posiadają przeważnie zwy-kły zapach ziemny lub smołowy. Ciekawy przykładdaje oczyszczalnia ścieków w Hagen. w okręguRuhry, gdzie cała powierzchnia będących w rozpo-rządzeniu pól jest co 3 lata napompowywana osa-dami do wysokości 20 cm, przez co osiąga się wy-starczające nawożenie. Jest to możliwe tylko przyosadzie przegniłym, który także schnie prędzej.

g) Świeży osad jest środkiem, zwabiającymwielkie masy much (żółtawo-brunatne Scatophagastercoria), które mogą roznosić zarazki. Obserwujesię je tylko tam, gdzie osady nie uległy jeszcze zu-pełnej fermentacji, natomiast do osadów przegni-łych muchy te nie ciągną.

h) Należy bardzo silnie podkreślić, że świeżyosad zawierać może zarazki chorobotwórcze i, jakoich przenosiciel, staje się bardzo niebezpieczny, na-tomiast co do osadu przegniłego niema obawy podtym względem, gdyż zarazki pod wpływem fermen-tacji przeważnie giną. O tem będę mówił dalej.

i) Osad przegniły posiada jednak pewną wa-dę, która polega na wyższej zawartości siarczków.W procesie rozkładu tworzą się siarczki, szczegól-nie siarczki żelaza, które w ziemi, przy dalszymrozkładzie osadu, mogą mieć wpływ szkodliwy nadrobne korzonki roślin. Tę wadę można jednakusunąć przez zastosowanie krótkiego przewietrza-nia osadu przegniłego, w którego wyniku siarczkiutleniają się do siarczanów.

Przytoczone wyżej względy zdają się wyraźniewskazywać, że osad przegniły przedstawia wielekorzyści w porównaniu z osadem, świeżym. Pozo-stawałoby jeszcze praktyczne wypróbowanie, czyi pod względem czysto rolniczym osad przegniłyjest wydajniejszy od osadu świeżego.

Trzeba zaznaczyć, że osad świeży, po znalezie-niu się w gruncie, musi przejlć proces rozkładuprzy udziale bakteryj tlenowych (w obecności tlenupowietrza), przyczem przy rozkładzie części orga-nicznych tworzy się woda i kwas węglowy, a jakoprodukt ostateczny rozkładu substancyj azotowychotrzymuje się elementarny azot. Przy procesieanaerobowym straty w azocie są znacznie mniejsze,wydaje się więc zupełnie naturalnem, że rolnicywoleliby stosować osady przegniłe. Jest to analog jado tego, że zazwyczaj przecież rolnik przechowujenawóz stajenny w stanie wilgotnym, przykrywającgo słomą, która wchłania wilgość i chroni nawózod dostępu powietrza, w celu utrzymania częściwartościowych.

Niezmiernie interesujące doświadczenia prze-prowadził w roku 1923 zakład oczyszczania ście-ków w Rellinghausen (Technisches Gemeindeblatt,Nr, 3, 1924, Berlin, str, 33-35). Badania prowadzo-no nad osadem świeżym (z piaskownika, po kilkudniach wysuszania) oraz nad osadem dobrze prze-gniłym, który leżał przez jakiś czas na powietrzu.

Skład chemiczny obu osadów był następujący:

414 PRZEGLĄD TECHNICZNY 1929

T a b e l a 3. M a r c h e w . Trzy poletka o powierzchnia) Osad b) Osad 15 m2 każde były rzadko zasiane rzędami z począt-świezy. przegniły, kiem kwietnia (nasiona uprzednio zmieszane z pia-

W?df , . • • • • • • • 5?'i^ fo'f skiem). Okazało się, że na nawożonych poletkachSubstancje suche . . . 43,6 42,5 ' , \\. < t . ' . f ,

,v, , . ,. , . , . pierwszy wzrost roślin był znacznie większy, niżW s u b s t a n c j i s u c h e j b y r o ; ^ , /, , . . i T-> I , .

, , ?a czo/ co on; n a poletkach menawozonych. rJardzo wyraźnie wy-częsci mineralnych . . . 38,5% 58,9 /o , * . , , M - • 1 i L- •

organicznych 61,5 41,1 stąpiły rozmce w ilościach chwastów, a najwięcejkwasu fosforowego . . 0,31 0,11 zachwaszczone było poletko, nawożone osademazotu . , . , . . . 1,63 1,26 świeżym. Chwasty, oczyszczone z ziemi i obliczoneP0'"™ /£$, °Al 2-r jako substancja sucha, wyniosły dla poletka, nawo-magnezji (MgO) . . . . 0,42 0,39 zonego osadem świeżym, 700 g, a osadem przegni-części lotnych . . . . 42,2 22,3 łym — 280 g, dla poletka nienawożonego — 190 ^,węglanów . . . . 20,2% 18,8°/« c z y l i ilości chwastów miały się jak 3,7 : 1,47 : 1.Z tabeli tej widać, że osad świeży był silnie za- Ze względu na bardzo gęsty rozrost marchwi,

nieczyszczony piaskiem (wysoka zawartość części już w połowie sierpnia trzeba było. ją'przerzedzić,mineralnych). Dzięki obecności piasku, udało się W początku października zebrano na poszczególosad ten osuszyć aż do 43% zawartości wody, co nych poletkach następujące ilości marchwi:normalnie byłoby niewykonalne. Przytoczone ze- Tabe la 5.stawienie wykazuje małe różnice zawartości wap- 1. 1'rzy osadzie świeżym: 102,85 kg z nacią i 49 kg bez nacina i magnezji w obu osadach, większe różnice zaś (o J6,9°/0 więcej, niż bez nawożenia)W azocie, potasie i kwasie fosforowym. 2" - - ^^IZ^Ji^l^^

Poletko doświadczalne miało ok. 18 m szero- 3, Bez nawożenia: 92.50 kg z nacią i 42,7 kg bez naci.kości i przeszło 40 m długości i zostało podzielone G r o c h y . Na dwóch poletkach o powierzchnirowkami na trzy pasy, każdy o szerokości 6 m, 90 m2 każde zasadzono z końcem maja i na począt-przyczem pas środkowy pozostał bez nawożenia, ku czerwca dwa rodzaje grochu, przyczem każdypierwszy ulegał nawożeniu osadem świeżym, a trze- rodzaj wypróbowano na 3 poletkach po 30 nf przyci — osadem przegniłym. Przed nawożeniem cale nawożeniu osadem świeżym, osadem przegniłympoletko zostało możliiwe jednakowo obrobione. Na- i bez nawożenia. Zbiór wyniósł:

T a b e l a 6.a) przy osadzie świeżym: b) przy osadzie przegn.: c) bez nawożenia:

1. Jeden gatunek 8,96 kg <— 0,30) 13,6 Ag (-f- 4,34) "9,26*2 (+:0)2, Drugi gatunek 15,9 „ (-3,1) 27,9 „ (+8,9) 19,0 „

wożenie odbywało się w ten sposób, że osady tnie- W obu przypadkach otrzymano przy osadzieszano najpierw z małemi par t j ami ziemi, później przegniłym o 46,8% większe plony, niż przy nie-part je te stopniowo zwiększano i całą mieszaninę stosowaniu nawożenia, oraz znacznie lepsze zbiory,przewracano szuflami, rozdzielając ją w końcu niż przy stosowaniu nawożenia osadem świeżym,równomiernie po całej powierzchni. Grunt będący O k o p o w i z n a. Jedno poletko o powierzchniw rozporządzemu był średnio ciężkim gruntem 9Q ^ J z i e l o n o n a t r ó £ n e d z i a £ { n a k a ź _gliniastym który dzięki p o p r z e d m e m u stosowaniu d e j ó b o w a n o j r £ d z a j k t d l a t r z e c hw ciągu, dłuższego czasu osadów z p i a s k o w n i a zo- p r z t o c h p r z y p a d k o w , Zbiór przedstawia sięstał trochę rozluźniony. Doświadczenia bardzo następująco' K ^ucierpiały z powodu niekorzystnych warunkówatmosferycznych, bowiem z wyjątkiem pierwszych T a b e l a 7,dni l ipca p a n o w a ł a stale zimna i mokra pogoda. a' p.rzX ? s a t ó e b) p^y osadzie o) bez nawo-

» T -i i . x - J . O 1 L - , J i świeżym przegnitym żernaNa 1 m gruntu użyto 2,3 kg osadu, co w sto- L Kapusta włoska . . . 58,9 kg 66,1 kg 41,7 kg

sunku do 1 ha wynosi 23 000 kg. Liczbie tej w przy- 2. „ czerwona . 67,8 „ 73,3 „ 61,3 ,,padku osadu świeżego (zawartość wody 56%) od- 3- » biała , . . 63,3 „ 155,3 „ 102,8 „powiada 10 028 kg substancji suchej, w przypadku p r z y osadzie przegniłym, zbiory kapusty bia-zaś osadu przegniłego (zawartość wody 57,5%) — ł e j wyniosły o przeszło 50% więcej, niż w przy-9 775 kg substancji suchej, z czego wynika, iż na padku niestosowania nawożenia.1 ha gruntu przypadły następujące ilości części od- T . , , , , . . . , ,.ż cz h- ' Liczby te, sprowadzone do wagi jedne] roJmy,

T a b e l a 4. d a ł y :

a) przy osa- b) przy osa-dzie świeżym: dzie przegniłym: T a b e l i 8

Azotu 16345 kg 123,2 kgKwasu fosforowego (P'iOr>) 31,08 ,, 10,75,, a) przy osa- b) przy osa- c] bez nawo- Przyrost pizyP o t a s u (K.O) 31,08 „ 55,75,, , v dzie świeżym dzie przegn. źenia osadzie przeg.

W /_ _„ rrn\ f.m e. KAIC\ 1- Kapusta w slos. do c)wapna (CaUJ 601,6 ,, 547,0 „ ,,,»ii,i,« i nc; Ł« 1 IC UA i ni u* e.i e.o/M a g n e z j i ( M g O ) . . . . 4 2 , 0 „ 3 8 , 0 „ - £ ł o s l i * - X'Q5 k& X < 1 S ** X'Q1 k& 6 3 ' 6 %

T» > • , 1 1 • . . 2. KapustaPorownywując te dane z uprzednio wymiemo- czerwona . 1,54 „ 1,67 „ 1,43 „ 16,8

nemi danemi na podstawie doświadczeń, wykona- 3. Kapustanych przez H o n i g a i D e t h w e i l e r a , widzimy, biała . . 2,88 „ 3,53 „ 2,39 „ 47,7że w stosunku do azotu wykonano bardzo silne na- „ . , . . , „ , . ,.wożenie, natomiast zastosowane ilości kwasu fosfo- , Również 1 w tym przypadku osad przegniłyrowego i potasu są tutaj znacznie mniejsze. wykazał wielką przewagę nad osadem świeżym.

Wartość nawozową osadu wypróbowano na Z i e m n i a k i . Zasadzono w połowie kwietniahodowli: 1) marchwi, 2) grochów, 3) okopowizny, trzy poletka o powierzchni 45 m2 każde. Na polet-4) ziemniaków i 5) rzepy. • kach tych wyrosło:

Nr. 15. PRZEGLĄD TECHNICZNY 415

T a b e l a 9.

1. Przy osadzie świeżym z 224 zasadzonych2. ., „ przegniłym z 210 „3. Bez nawożenia z 224 ,,

W zachowaniu się roślin nie zauważono żadnejróżnicy. Jak i w poprzednich przypadkach, osadprzegniły wykazał tu znaczną przewagę nad osa-dem świeżym.

Wyniki wszystkich przeprowadzonych do-świadczeń można ująć w następujące zestawienie:

— 205 roślin i91,8°/„)— 193 roślin (92%)— 213 roślin (95.270)

1.2.

3,

4.

T a b c

a)

MarchewGrochy:a) gatunek 1 . . .b) „ 2 . . .Okopowizna:a) kapusta włoskab) ,, czerwonac) ,, biała . .Ziemniaki . . . .

: l a 10.

przy świeżymosadzie

+ 16,8%

— 3,2— 16,3

—+ 7,7+ 24,0+ 17,6

b) przy osadziprzegniłym

"1- 20,8%

+ 46,8+ 46,8

+ 63,6+ 16,8+ 47,7+ 49,0

Przecietnn wydajnośćjednej rośliny

9,75 kg ( + 17,6%)12,40 „ ( + 49,0%)8,32 „ (0)

Liczby dodatnie oznaczają procentowy przy-rost lub ubytek zbioru w stosunku do przypadkuniestosowania nawożenia.

Z tablicy 10-ej wynika, że we wszystkich do-świadczeniach (z wyjątkiem przypadku rzepy) da-leko lepsze wyniki dało nawożenie osadem przegni-łym, niż osadem świeżym. Tłumaczy się to przede-wszystkiem tem, że świeży osad musi w ziemiprzejść proces rozkładu i przez wydzielanie się ga-zów traci część swych wartości nawozowych, orazże, jako mniej jednorodny, łatwiej podlega wymy-waniu. Analogiczne badania powinny być przepro-wadzone w Polsce, gdyż ścieki nasze różnią się odścieków miast niemieckich. Jest to wdzięczne zada-nie dla Miejskiej Stacji Doświadczalnej na Kaska-dzie w Warszawie.

(d. n.)

PRZEGLĄD PISM TECHNICZNYCH.HUTNICTWO.

Wielki piec o wydajności 920 t.Na. zebraniu jednego z koncernów hutniczych amery-

kańskich w Pittsburgu, w lutym r. b., referowano o nowymwielkim piecu o wydajności dobowej 922,5 t. Piec ten ma27 m wysokości, 73,47 mm średnicy w gardzieli, 78,74 mmśrednicy w przestronie, kąt wierzchołkowy stożka szybuwynosi 86"14', Powietrze jest wdmuchiwane przez 14 dysz.Pomost górny ma średnicę 5100 mm, zaś dzwon — 3747 mm.Ilość wduchiwanego powietrza wynosi ok. 2000 m^lmin,ciśnienie — 1,3 ata. W ciągu 24 godzin dokonywa się 5spustów. Do wytworzenia 1 t surówki zużywa się 890 kgkoksu ( I r o n A g e, 123 (1928), zesz. 8).

KOTŁY PAROWE.Z praktyki wysokich ciśnień pary.

Na zebraniu American Society of Mechanical Engineersw New Yorku omawiał p, I. E. Moultrop wyniki gospodar-cze zastosowania wysokich prężności pary w elektrowniEdgar Station, należącej do Edison Electric Illuminating Co,w Bostonie.

Temperaturę parę stosuje się tam do 400" C, prężnośćpary — 100 ał. Jest to, wedł. referenta, obecnie granicą ren-towności zakładów wysokoprężnych. Urządzenia bez przegrze-wania międzystopniowego są rentowne w Ameryce przy ci-śnieniach do 28 at. Dobrze zaprojektowane urządzenia wy-sokoprężne nie wymagają zresztą większych kosztów na1 kW wytworzonej energji, niż urządzenia na większe ciś-nienia pary, gdyż maszyny wysokoprężne stanowią tylkoniewielką część całkowitych kosztów siłowni, natomiast częśćwysokoprężna nie wymaga dużego wydatku na skraplacze,pompy, przewody do chłodni, budynku i t, d., które to wy-datki moga; być zatem zaoszczędzone.

W elektrowni Edgar - Station, zbudowanej nie dla do-

świadczeń, lecz czysto praktycznie, starano się- zmniejszyćpowierzchnię ogrzewaną kotłów kosztem powierzchni ogrze-wanych podgrzewaczy wody i powietrza. Wynikiem byłoosiągnięcie znacznie wyższej wydajności kotła. Natomiastuważa autor za zagadnienie nierozwiązane jeszcze —• dokła-dną regulację obrotów silników asynchronicznych do napę-du wysokoprężnych pomp zasilających.

Drugi referent, R. Brown, podkreślił, iż wiele urządzeńzastosowanych w omawianej elektrowni przy pierwszej insta-lacji wysokoprężnej, dla większego bezpieczeństwa i pewno-ści ruchu, okazały się zbędnemi w późniejszych instalacjach.Dotyczy to m. in. specjalnych zaworów bezpieczeństwa, za-suw przy przegrzewaczach międzystopniowych itp. Z drugiejstrony, powstały trudności nieoczekiwane w zakresie regula-cji zasilania 'wodą, chłodzenia wodnego ścian komory pa-leniskowej i wysokoprężnych pomp zasilających. Na podsta-wio wyników ruchu powyższej siłowni, twierdzi referent, żeinstalacja wysokoprężna może dać 12% oszczędności paliwa.( P o w e r , 12 lutego r. b., str, 291).

MATERJAŁOZNAWSTWO.

Nowy sposób konserwacji i ulepszania drzewa.Jak wiadomo, przed użyciem drzewa do celów technicz-

nych należy je poddać pewnym zabiegom w celu jego ulep-szenia. Przedewszystkiem należy usunąć zeń wodę w spo-sób umiejętny (nie powodując paczenia się i pękania), na-stępnie zabezpieczyć od robactwa i fermentacji przez usu-nięcie soków drzewnych. Zabiegi te, aczkolwiek proste, niezawsze są wykonywane należycie, t. zn. bez zachwiania rów-nowagi przez zbyt szybkie usuwanie wody i soków.

Przechodząc do konserwacji drzewa, zaznaczyć należy,i* drzewo, leżąc przez czas dłuższy w warunkach właściwych,ulega procesowi samoulepszania się, opartemu na przekształ-caniu się komórek tkanki i ich zawartości, Na tem tle po-

416 PRZEGLĄD TECHNICZNY

wstało zagadnienie sztucznego przeprowadzenia tego procesu,względnie jego sztucznego przyśpieszania.

Zabiegi takie opierają się na twardnieniu proto-plazmy komórki przez utlenianie węglowodorów, stanowiącychczęść jej substancji. Oczywiście, zabiegi te są trudne, gdyżmogą się opierać jeno na osmozie przez ścianki komórki. Toteż najchętniej uciekamy się do naturalnego „starzenia się"drzewa, podczas którego możemy zaobserwować pod mikro-skopem zmiany, jakie zachodzą w budowie tworzywa. M. in.można stwierdzić wówczas niniejsze lub większe stężenie jo-nów wodoru, zmieniające się wraz z postępowaniem „sta-rzenia się", co pozwala kontrolować i klasyfikować drzewopod tym względem. Dalszym zabiegiem jest dezinsekcja drze-wa, co jest czynnością prostą, polegającą na wprowadzeniudo drzewa odpowiednich cieczy. Trudność polega tu atolina utrzymaniu ich w tkankach.

W ostatnich wszakże czasach powstała nowa metodaulepszania drzewa przez nasycanie go żywicami syn-tetycznemi, np. bakelitem1).

Bakelit wprowadza się w postaci ekstraktu z roztworuw rozpuszczalniku o dość niskiej temperaturze wrzenia.Ponieważ mamy do czynienia z roztworem koloidalnym, eks-trakcja nie jest łatwą; udało się jednak znaleźć odpowiedniprzemysłowo sposób wykonywania tego zabiegu. Bakelitkoloidalny utrzymuje się łatwo w tkance, gdyż ulega prze-kształceniom, polegającym na powiększaniu się cząsteczekkoloidalnych. Polimeryzacja bakelitu tworzy zeń ciało stałe,nietopliwe i nierozpuszczalne. Przekształcenie to jest egzo-termiczne i towarzyszy mu wydzielanie się fenolu i formoluo postaci szczególnie aktywnej, wywołujących wiązanie al-buminów. Wynik ten otrzymuje się przy niskiej temperatu-rze o tyle, że ścianki celulozowe komórek nie ulegają uszko-dzeniom. Wprowadzony zaś bakelit sprowadza sztucznepostarzenie drzewa, W dodatku bakelizacja zastępujewszystkie te zabiegi, które po kolei wspomnieliśmy wyżej,stanowiąc doskonałą metodę ulepszania drzewa. Do tegododać należy, iż bakelizacja prowadzi do antyhygroskopijno-śet, a zatem usuwa skurcz drzewa. Wreszcie nabywa drzewotą drogą wyższych własności wytrzymałościowych.

Wytrzymałość drzewa bakelizowanego na rozciąganie,wyboczenie i zginanie podwaja się, wytrzymałość zaś naściskanie —• potraja się. Zdolności izolacyjne (elektr.) orazodporność na działanie kwasów i zasad zwiększa się znacz-nie. Obróbka mechaniczna drzewa staje się znacznie łat-wiejszą i zarazem powstaje możność większej dokładnościjej wykonania. Drzewo bakelizowane poddaje się łatwo pole-rowaniu, zachowując je następnie trwale; jest udpornioneprzeciwko robactwu i grzybowi. Trwałość drzewa bakelizo-wanego jest niemal nieograniczona.

Dzięki tym licznym zaletom drzewa bakelizowanego,znalazło ono zastosowanie w wielu gałęziach przemysłuelektrotechnicznego, maszynowego, chemicznego, włókienni-czego, w budowie okręLów i in. Np. w przemyśle elektro-technicznym stosuje się drzewo bakelizowane do wyrobuizolatorów, bowiem pod względem zdolności izolacyjnych nieustępuje ono porcelanie, natomiast nie jest kruche, a, prze-dewszystkiem, jest tańsze. W przemyśle maszynowym sto-suje się z powodzeniem uzębienia z drzewa bakelizowanegoW przekładniach zębatych turbin wodnych. W przemyślechemicznym znajduje drzewo bakelizowane zastosowane dowyrobu kadzi. (T e c h n. M o d. t. 21 (1929), zesz. i,str. 21).

ODLEWNICTWO,Teorja pęcznienia żeliwa

przy wielokrotnem ogrzewaniu.Znany jest oddawna fakt, że przedmioty odlewane

z żeliwa i poddawane wielokrotnym ogrzewaniom zwiększaj ąswą objętość. Równocześnie wzrasta kruchość materjału.

Przyczyną tych zmian mogą być trzy czynniki: 1) roz-kład cementytu na ferryt i węgiel żarzenia, t. zn, grafit,?. częściowo — o ile proces żarzenia odbywa się w atmosfe-rze utleniającej — utlenianie krzemu, manganu i żelaza,zachodzące wewnątrz żeliwa kosztem tlenu dyfundującego;2) naturalne rozszerzanie się i kurczenie, zachodzącew czasie ogrzewania i chłodzenia1); 3) odkształcenia, zacho-dzące wskutek przemiany allotropowej.

C, B e n e d i c k s i H. L 6 f q u i s t, rozważając reak-cję FenC ' 3 Fe I- grafit, wychodzą z następujących stałych:

FeaC3FeGrafit

Ciężardrobinowy

179,53X55,84 = 167,5

12,0

Gęstość

2,257,877,673

Objętośćwłaściwa0,44400,12700,1304

Zwiększenie objętości gramocząsteczki, równej 179 XX 0,1304 = 23,41 cm\ wynosi wskutek powyższej reakcji167,5 X 0,127 + 12,0 X 0,444 — 179,5 X 0,1304 = 3,19 cm3.

Zwiększenie więc objętości w czasie rozkładu cementu

Fe.iC wynosi L_l__i_! =13,63%. Zatem przejście 1% wę-23,41

gla chemicznie związanego do stanu swobodnego, t. zn.rozpad cementytu na żelazo + grafit, powoduje zwiększe-nie objętości o iM-L>< 1 7 9 ' 5

= 2,04%, co zostało potwier-12 /C luU

dzone przez Kituta w latach 1922, 1926.Jednak może najciekawszym wynikiem tych doświad-

czeń Kituty jest stwierdzenie faktu, że wskutek powtarzają-cych się ogrzewań otrzymuje żeliwo coraz nowe odkształce-nia trwałe, które powodują zjawiska dalszego pęcznienia.W wypadkach, kiedy żarzenie żeliwa odbywa się w at-mosferze utleniającej, zachodzi coraz dalszy wzrost objęto-ści (a jednocześnie — zwiększenie wagi) wyrobów żeliwnych,a to wskutek utleniania rozpuszczonych w niem: krzemu,węgla, manganu i t. p. domieszek, do których tlen docieraprzez szczeliny (nadpęknięcia).

Ograniczenie zjawisk pęcznienia surówki białej możnaosiągnąć przez zmniejszenie zawartości węgla, krzemu i man-ganu, a również przez dodatek glinu (od 3 do 4%). Na su-rówki szare takiż wpływ wywiera również zmniejszenie za-wartości węgla, a obok tego — dodawanie pewnych ilościtytanu oraz tych domieszek, które podnoszą punkt prze-miany allotopowej (naprz, krzemu), ponieważ zwiększenieobjętości praktycznie nie zachodzi dopóki nie zostanie osiąg-nięta temperatura przemiany allotropowej, W celu zapo-bieżenia nadmiernemu utlenieniu żeliwa szarego, bogategow krzem, należy poddawać wyroby z niego kalozyzacji,t. zn. cementowaniu glinem ( J o u r n , I r o n a n d S t e e lI n s t . 1927, I, 603—645).

F. Ci.

T) O żywicach syntetycznych i bakelicie p. art, d-raJ, H, Frydlendera- P r z e g 1. T e c h n. t. 54 (1926) str. 480.

]) J. H. Whiteley (1918) i J. E. Keller dowiedli, ijcylinder metalowy, w czasie powtarzających się ogrzewańzwiązanych z następnem hartowaniem, przybiera postać sfe-ryczną , W czasie kolejnych operacyj ogrzewania i hartowa-nia, zachodzą zmiany ciężaru właściwego, a również działająpewno wpływy hydrostatyczne cieczy hartowniczej, powodu-jące zwiększenie wymiarów wzdłuż średnicy cylindrai zmniejszenie długości tegoż.

Wydawca: Spółka z o. odp. „Przegląd Techniczny". Redaktor odp. Inż, Czesław Mikulski.