Введение
Британский инженер 20-го века сэр Гарри Ральф Рикардо (26 января 1885 – 18 мая 1974) был английским инженером, одним из ведущих конструкторов и исследователей двигателей на ранних этапах развития двигателя внутреннего сгорания. Среди множества его работ – усовершенствование двигателей, использовавшихся в первых танках, руководство исследованиями в области физики внутреннего сгорания, приведшими к применению октанового числа, значительный вклад в разработку конструкции двигателя с рукавными клапанами, а также изобретение дизельной вихревой камеры "Comet", сделавшей высокоскоростные дизельные двигатели экономически целесообразными.
Sir Harry Ralph Ricardo (26 January 1885 – 18 May 1974) was an English engineer who was one of the foremost engine designers and researchers in the early years of the development of the internal combustion engine. Among his many other works, he improved the engines that were used in the first tanks, oversaw the research into the physics of internal combustion that led to the use of octane ratings, was instrumental in development of the sleeve valve engine design, and invented the Diesel "Comet" Swirl chamber that made high speed diesel engines economically feasible.
Ранние годы
Гарри Рикардо родился в 13 Бедфорд-сквер, Лондон, в 1885 году, как старший из трех детей и единственный сын Халси Рикардо, архитектора, и его жены Кэтрин Джейн, дочери сэра Александра Медоуза Ренделя, инженера-строителя. Рикардо происходил из рода брата известного политического экономиста Дэвида Рикардо, сефардского еврея португальского происхождения. Он одним из первых в Англии увидел автомобиль, когда его дед приобрел его в 1898 году. Он рос в состоятельной семье и получил образование в школе Рэгби. В октябре 1903 года он поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета на факультет гражданского строительства. Рикардо с десяти лет любил работать с инструментами и конструировать двигатели.
Брак
В 1911 году Рикардо женился на Беатрис Берте Хейл, студентке художественной школы Slade School of Art в Лондоне. Ее отец, Чарльз Боудич Хейл, был семейным врачом Рикардо. У них родились три дочери, и большую часть совместной жизни они провели в Лансинге и Эдбертоне, в Западном Сассексе.
Двигатели автомобилей
В 1904 году, в конце первого года обучения в Кембридже, Рикардо решил принять участие в соревновании Университетского автомобильного клуба, представлявшем собой конкурс на создание машины, способной проехать наибольшее расстояние на 1 имперский кварт (1,14 л) бензина. Его двигатель был одноцилиндровым и самым тяжелым среди представленных, но его конструкция мотоцикла выиграла конкурс, пройдя 64 км. После этого его убедили присоединиться к Бертраму Хопкинсону, профессору механизмов и прикладной механики, для проведения исследований в области производительности двигателей. Он окончил Кембридж в 1906 году и провел еще год, занимаясь исследованиями. Перед окончанием учебы Рикардо разработал двухтактный двигатель для мотоцикла, чтобы изучить влияние состава топливной смеси на процесс сгорания. После окончания учебы небольшая фирма «Ллойд и Плейстер» проявила интерес к производству этого двигателя. Рикардо разработал конструкции двух размеров, и меньший двигатель был продан тиражом около 50 штук до 1914 года, когда война прервала производство. В 1909 году Рикардо разработал двухтактный 3,3-литровый двигатель для своего кузена Ральфа Рикардо, который основал небольшую автомобильную компанию «Two Stroke Engine Company» в Шорхэме-у-Моря. Двигатель предназначался для автомобиля Dolphin. Автомобили были хорошо сделаны, но их себестоимость превышала цену продажи. Компания добилась большего успеха, производя двухтактные двигатели для рыболовных лодок. В 1911 году фирма обанкротилась, и Ральф отправился в Индию. Рикардо продолжал проектировать двигатели для небольших электрических осветительных установок, которые производились двумя компаниями до 1914 года.
Двигатели для самолетов
В 1917 году его старый наставник, Бертрам Хопкинсон, к тому времени занимавший должность технического директора в Министерстве авиации, пригласил Рикардо присоединиться к новому исследовательскому отделу двигателей в Департаменте военной аэронавтики, который впоследствии стал RAE. В 1918 году Хопкинсон погиб, пилотируя самолет Bristol Fighter, и Рикардо занял его должность. С этого момента отдел создавал серию экспериментальных двигателей и научных отчетов, которые непрерывно двигали вперед британскую и мировую двигателестроительную отрасль. Одним из первых крупных исследовательских проектов Рикардо стала проблема ненормального сгорания, известная как детонация или звон. Для изучения этой проблемы он построил уникальный испытательный двигатель с переменной степенью сжатия. Это привело к разработке октанового числа для оценки топлива и значительным инвестициям в присадки и технологии переработки, повышающие октановое число. Существенное снижение расхода топлива благодаря использованию топлива с более высоким октановым числом напрямую позволило Алкоку и Брауну совершить перелет через Атлантику на своих бомбардировщиках Vickers Vimy, модифицированных по его чертежам.
Достижения в конструкции двигателей
В 1919 году Рикардо изучал явления, влияющие на процесс сгорания в бензиновых и дизельных двигателях. Он пришел к выводу, что турбулентность в камере сгорания увеличивает скорость распространения пламени, и этого можно добиться, смещая головку цилиндра. Он также понял, что максимально компактная камера уменьшит путь, который должно пройти пламя, и снизит вероятность детонации. Позже он разработал индукционную вихревую камеру, представляющую собой попытку обеспечить упорядоченное движение воздуха в дизельном двигателе, где вихрь инициировался наклонными каналами и усиливался за счет принудительного направления воздуха в небольшой цилиндрический объем. Впоследствии он разработал компрессионную вихревую камеру для дизельных двигателей. Эта конструкция отличалась интенсивным вихревым движением, разумной скоростью нарастания давления и хорошим расходом топлива. Конструкция компрессионной вихревой камеры получила название "Comet" (запатентована в 1931 году) и впоследствии была лицензирована большому числу компаний для использования в грузовиках, автобусах, тракторах и кранах, а также в легковых автомобилях и такси. Камера сгорания "Comet" использовалась в первых дизельных автобусах компании Associated Equipment Company (AEC), эксплуатируемых в 1931 году компанией London General Omnibus Co, позже вошедшей в состав London Passenger Transport Board/London Transport. Дальнейшая разработка этой конструкции была применена в первом в мире серийно выпускаемом легковом дизельном автомобиле – Citroën Rosalie 1934 года. Это означало, что Великобритания в то время лидировала в мире в области высокоскоростных дизельных двигателей для автомобильного транспорта. Это преимущество было утрачено Соединенным Королевством в результате введения высоких налогов на дизельное топливо в бюджете 1938 года. В 1922 году на гонках RAC T.T. O Payne на автомобиле Ricardo Vauxhall занял 3-е место, а Жан Шассань на Sunbeam Grand Prix 1921 года одержал победу. Позже двигатель был доработан Мейсом и Вильерсом, которые установили нагнетатель, и оставался конкурентоспособным еще пятнадцать лет. В 1922 и 1923 годах Рикардо опубликовал двухтомный труд "Двигатель внутреннего сгорания". Хотя Рикардо и не изобрел рукавные клапаны, в 1927 году он представил основополагающую исследовательскую работу, в которой изложил преимущества рукавных клапанов и предположил, что двигатели с кулачковыми клапанами не смогут обеспечить мощность, превышающую 1500 л.с. (1100 кВт). После публикации этой работы было разработано несколько авиационных двигателей с рукавными клапанами, в частности, компаниями Napier, Bristol и Rolls Royce. Bristol производил двигатели Perseus, Hercules, Taurus и Centaurus, Napier – Napier Sabre, а Rolls Royce – Eagle и Crecy, все оснащенные рукавными клапанами. В 1929 году Рикардо был избран членом Королевского общества. Рикардо также оказывал помощь в проектировании камер сгорания и системы управления топливом реактивного двигателя сэра Фрэнка Уиттла. 16 июня 2005 года мемориальная доска была установлена на доме, где родился Рикардо, в Бедфорд-сквер, Лондон. 1 июля 2010 года Институт инженеров-механиков вручил сэру Гарри Рикардо награду "Инженерное наследие" в знак признания его жизни и работы как одного из выдающихся инженеров двадцатого века. Первый двигатель внутреннего сгорания, спроектированный и построенный Гарри Рикардо в школьные годы, в настоящее время демонстрирует эту табличку "Инженерное наследие" в выставочном зале компании Ricardo plc.
Ricardo PLC
В 1915 году Рикардо основал Engine Patents Ltd, компанию, которая сегодня известна как Ricardo PLC. В этом году с ним связалась Королевская военно-морская авиационная служба с просьбой помочь в разработке устройства для перемещения боевых танков и установки их на железнодорожные платформы. Для привода в движение танков было произведено около 8000 двигателей, что сделало этот двигатель первым в Великобритании серийно выпускаемым двигателем внутреннего сгорания. Многие из этих двигателей также использовались для питания генераторов в мастерских, больницах и лагерях. Успех этого проекта принес 30 000 фунтов стерлингов в виде роялти и позволил Рикардо в 1919 году приобрести землю и разместить компанию на ее нынешнем месте.