Кто изобрел автомобиль с паровым двигателем: Кто изобрел первую паровую машину

Содержание

Создатель «пыхтящего дьявола»

Сын управляющего одной из шахт Ричард с детства любил наблюдать, как паровые машины качают воду из глубоких оловянных и медных рудников. И в девятнадцать лет он поступил на работу в шахту East Stray Park рабочим по обслуживанию этих машин.

Его дальнейшей карьере помогло то, что он женился на Джейн Харви из Хейла. Джон Харви, отец Джейн, построил местный литейный завод Harveys of Hayle, известный созданием огромных машин для перекачки воды из шахт на основе двигателей Ньюкомена и Ватта.

 

Гигант пара

В 1797 году Тревитик уже работал инженером на шахте Динг-Донг и здесь увлекся идеей усовершенствования паровой машины. Вместе с Эдвардом Буллом он впервые применил в разработанном им новом варианте парового двигателя пар высокого давления, что позволило уменьшить габариты паровых агрегатов при той же мощности. Молодой инженер не обращал внимания на страхи именитых коллег, в том числе самого создателя паровой машины Уатта, который считал весьма опасным работать с паровыми машинами при повышенном давлении. Как писал Уатт, «только убийца, ни во что не ставящий человеческую жизнь, может настаивать на применении пара в семь-восемь атмосфер».

Уменьшение габаритов паровой машины, которого добился Тревитик, позволило ему заняться конструированием экипажей на паровом ходу, идею которых он почерпнул у Уильяма Мердока, соратника Уатта. Мердок жил в Редруте и был соседом Тревитика, который в то время занимался там установкой двигателей для откачки воды в местных шахтах. Еще в 1784 году Мердок построил трехколесный экипаж на паровой машине, который однажды поздно вечером испытал на дороге — к ужасу местного священника, решившего, что он увидел дьявола. Но дальше этой пробы у Мердока дело не пошло.

Возможно, Мердок заимствовал эту идею у Джеймса Уатта, который тоже задумывался над тем, как использовать паровую машину для создания колесного транспортного средства, и даже сделал эскиз возможной конструкции, но отбросил эту идею: слишком велики тогда были размеры паровой машины.

А Ричард Тревитик, используя свои достижения по усовершенствованию паровой машины, уже в 1801 году построил самодвижущуюся повозку на паровом двигателе, которая произвела настоящий фурор на улицах небольшого городка Кэмборна, куда переселился изобретатель. Местные сразу окрестили изобретение «драконом Тревитика» и «фугасом капитана Дика». (Корнуэльских управляющих шахтами в знак уважения называли капитанами). Посмотреть на паровой экипаж ежедневно собиралась большая толпа зевак, некоторых Тревитик, бывало, брал с собой в поездку. Это была первая в истории публичная демонстрация транспорта, работающего на пару.

Но «дракон» недолго веселил публику: однажды Тревитик остановился перед пабом, чтобы перекусить, но забыл уменьшить огонь, подогревающий котел, в результате вода в нем выкипела, емкость раскалилась, и вся машина сгорела за несколько минут. Однако Тревитика, уже прославившегося своим оптимизмом, это происшествие ничуть не смутило, и он продолжил опыты с еще большим рвением. Тревитик спроектировал еще одну коляску, на которой сделал несколько пробегов в Лондоне, рассчитывая собрать средства на продолжение работ, но, к сожалению, это ему не удалось. Тем не менее он получил официальный патент на свою «машину высокого давления» и ее разнообразные применения, в том числе в транспорте.

В 1802 году английский конструктор Ричард Тревитик сделал паровой автомобиль. Экипаж двигался с грохотом и чадом, пугая пешеходов. Его скорость достигла 14 км/ч

Wikipedia

 

Поймай меня, если сможешь

Современники описывали Тревитика как человека, которого переполняли новые идеи. Поэтому он не остановился на создании своего «дракона», и в 1804 году, будучи инженером уже на Пенидарренском чугунолитейном заводе в Мертир-Тидвиле, создал первый в истории паровоз, который протащил пять фургонов, десять тонн железа и семьдесят человек на расстояние более девяти миль со средней скоростью около пяти миль в час.

В 1808 год Ричард Тревитик построил паровоз более совершенной конструкции, развивавший скорость до 30 км./ч; демонстрировал его в предместье Лондона. Паровоз получил название «Catch Me Who Can»

Wikipedia

Первый локомотив работал исправно, однако слабые чугунные рельсы часто ломались под его тяжестью. Владелец предприятия, на путях которого проводились испытания, вместо того чтобы усилить рельсы, распорядился прекратить поездки и использовать паровоз просто в качестве паровой машины.

Через год, в 1805-м, Тревитик построил второй паровоз для рудников близ Ньюкасла, но рельсы и там оказались слабыми.

А в 1808 году на окраине Лондона Ричард выбрал площадку, которую огородили высоким забором и построили там кольцевую рельсовую дорогу, по которой Тревитик запустил новый паровоз под названием «Поймай меня, если сможешь». Все желающие могли посмотреть на диковинное изобретение или прокатиться на нем за определенную плату. Но вскоре рельсы сломались и здесь. Ричард надеялся, что его опытами заинтересуются владельцы различных фабрик и профинансируют продолжение работ, однако ошибся.

К слову, именно опыты Тревитика подтолкнули изготовителей рельсов заменить чугун на железо. Рельсы из сварочного железа впервые применил в Англии инженер Никсон в 1803 году. К 1820-му производство железных рельсов в Англии было уже хорошо освоено.

В целях пропаганды паровоза Тревитик построил за свой счет кольцевую дорогу в парке, где «Поймай меня, кто сможет» соревновался в скорости с лошадьми и перевозил людей ради развлечения

Wikipedia

 

Много изобретений и мало денег

Потерпев неудачу с продвижением своего паровоза, Тревитик в 1812 году сконструировал компактную паровую молотилку. Она исправно работала в течение многих лет, после чего была выставлена в одном из лондонских музеев, где и хранится до сих пор.

По заказу морского ведомства Тревитик соорудил паровую землечерпалку для углубления дна Темзы, разработал проект парового судна и участвовал в неудавшейся прокладке тоннеля под Темзой.

Вся эта деятельность приносила мало доходов, и в поисках новых заказов он знакомится с владельцем серебряных рудников в Перу, прибывшим в 1813 году в Англию. Многие шахты этих рудников с увеличением глубины разработок заливала вода. Тревитик охотно согласился руководить постройкой паровых насосов для шахт и даже вложил в дело имевшийся у него небольшой капитал.

Через год требуемое число паровых машин было готово и отправлено в сопровождении английских механиков в Перу. Понадобилось почти два года, чтобы они прибыли на место. Только в 1816 году была успешно запущена одна из машин, но остальные из-за неопытности механиков пустить в работу не удавалось. Получив известие об этом, Тревитик отплывает в Южную Америку. По прибытии он быстро запускает все насосы, и добыча серебра резко возрастает.

Благодаря этому Тревитик завоевал настолько огромный авторитет у местных горнопромышленников, что губернатор провинции даже предложил отлить его статую из серебра. Однако у изобретателя не сложились отношения с руководством компании, он вынужден был покинуть рудники и некоторое время разъезжал по Перу, обучая местных горнопромышленников «европейским» приемам работы.

После смерти руководителя компании серебряных рудников он возвращается к прежней работе и становится главой предприятия. Дела компании шли хорошо, но в 1821 году в Перу, тогда испанской колонии, вспыхивает восстание против испанцев. Заодно повстанцы разгромили оборудование рудников, и Тревитик лишился всего состояния (и едва не лишился жизни).

Он покидает Перу и переезжает вначале в Чили на медные рудники, а затем в Коста-Рику. Здесь он изучает работу местных рудников и вместе с компаньоном проводит изыскания новых месторождений серебра и меди, которые он собрался разрабатывать. Для этого Тревитику был необходим капитал. Чтобы достать его, он после десятилетнего пребывания в Южной Америке решает вернуться в Англию. Но на родине Тревитика ждало разочарование: денег достать не удалось. И он снова начал заниматься изобретательской деятельностью.

Тревитик разработал проект боевого корабля с металлическим корпусом и паровым двигателем, плавучий паровой насос для осушения залитой местности (он намеревался использовать его в Голландии), проект устройства парового отопления жилых помещений. Но и эти, и другие его проекты по разным причинам так и не были реализованы.

Конец жизни Тревитик прожил в бедности. Он даже вынужден был обратиться в английский парламент с просьбой о финансовой помощи. Перечислив в своем прошении все свои важнейшие, по его мнению, изобретения, он завершил просьбу словами: «Проситель, однако, надеется, что его важные изобретения и усовершенствования не останутся не вознагражденными английской нацией, тем более что он до сих пор не получал ничего за убытки, которые он сам и его семья терпели благодаря тому, что он истратил свое состояние для общественного блага».

Крик о помощи не был услышан, и вскоре, 22 апреля 1833 года, создатель первого в мире паровоза умер. Похоронили Тревитика на кладбище для бедняков. Впоследствии место захоронения затерялось.

Но все же о достижениях великого изобретателя не забыли. В Кэмборне ему поставили памятник, в Дартфорде, где он умер, установили мемориальную доску, посвященную последним годам его жизни. А в Кардиффском университете библиотека названа его именем.

 


Последователи

Тревитик был первым, но не единственным, кто пытался поставить паровую машину на колеса. Джордж Стефенсон, работавший кочегаром на рудниках и в совершенстве изучивший имевшиеся там паровые машины, тоже решил создать собственный паровоз.

Работа над постройкой локомотива длилась десять месяцев. Первое испытание паровоза Стефенсона состоялось 25 июля 1814 года на путях рудника в Килингворте близ Ньюкасла. Паровоз в тот день провез состав из восьми груженых вагонов весом 30 тонн со скоростью около семи километров в час. После успешных испытаний паровоз начал регулярную перевозку грузов. В последующие годы Стефенсон построил еще несколько моделей паровоза, улучшая раз за разом его конструкцию.

Наряду с улучшением механической части паровоза Стефенсон занялся усовершенствованием рельсового пути, чтобы повысить его надежность и устранить тряску. В 1816 году он получил патент на усовершенствованный им рельсовый стык, что позволило значительно смягчить удары при проходе через него колес подвижного состава.

После этого Стефенсон занялся постройкой первой в мире железной дороги общественного пользования Стоктон — Дарлингтон. День ее открытия, 27 сентября 1825 года, считается днем основания железных дорог. Тогда при огромном стечении зрителей паровоз, ведомый Стефенсоном, повез состав из 38 вагонов, часть из которых была загружена углем и мукой. А 21 вагон был оборудован сиденьями для публики.

В России историю паровозостроения начали Ефим и Мирон Черепановы — создатели первого российского паровоза. Они начали работать над своей машиной в 1830 году. «Пароходный дилижанец» — именно так назвали свое творение Черепановы — был готов в 1834 году. Паровоз Черепановых был рассчитан на перевозку руды и развивал скорость до 15 километров в час. Но их машина оказалась не востребована. Паровозы для железных дорог, которые стали строить в России, приобретались за рубежом.

Механизм паровой машины. Паровой автомобиль в XXI Веке? Это более реально, чем когда-либо

Интерес к водяному пару, как доступному источнику энергии, появился вместе с первыми научными познаниями древних. Приручить эту энергию люди пытались на протяжении трёх тысячелетий. Каковы основные этапы этого пути? Чьи размышления и проекты научили человечество извлекать из него максимальную пользу?

Предпосылки появления паровых двигателей

Потребность в механизмах, способных облегчить трудоёмкие процессы, существовала всегда. Примерно до середины XVIII века для этой цели использовались ветряные мельницы и водяные колеса. Возможность использования энергии ветра напрямую зависит от капризов погоды. А для использования водяных колёс фабрики приходилось строить по берегам рек, что не всегда удобно и целесообразно. Да и эффективность тех и других была чрезвычайно мала. Нужен был принципиально новый двигатель, легко управляемый и лишённый этих недостатков.

История изобретения и совершенствования паровых двигателей

Создание парового двигателя — результат долгих размышлений, удач и крушений надежд множества учёных.

Начало пути

Первые, единичные проекты были лишь интересными диковинками. Например, Архимед сконструировал паровую пушку, Герон Александрийский использовал энергию пара для открывания дверей античных храмов. А заметки о практическом применении энергии пара для приведения в действие иных механизмов исследователи находят в трудах Леонардо да Винчи.

Рассмотрим наиболее значительные проекты по этой тематике.

В XVI веке арабский инженер Таги аль Дин разработал проект примитивной паровой турбины. Однако практического применения она не получила из-за сильного рассеяния струи пара, подаваемой на лопасти колеса турбины.

Перенесемся в средневековую Францию. Физик и талантливый изобретатель Дени Папен после многих неудачных проектов останавливается на следующей конструкции: вертикальный цилиндр заполняли водой, над которой устанавливали поршень.

Цилиндр нагревали, вода закипала и испарялась. Расширяющийся пар приподнимал поршень. Его закрепляли в верхней точке подъёма и ожидали остывания цилиндра и конденсации пара. После конденсации пара в цилиндре образовывался вакуум. Освобожденный от крепления поршень под действием атмосферного давления устремлялся в вакуум. Именно это падение поршня предполагалось использовать как рабочий ход.

Итак, полезный ход поршня был вызван образованием вакуума из-за конденсации пара и внешним (атмосферным) давлением.

Потому паровой двигатель Папена как и большинство последующих проектов получили название пароатмосферных машин.

Эта конструкция обладала весьма существенным недостатком — не была предусмотрена повторяемость цикла. Дени приходит к идее получать пар не в цилиндре, а отдельно в паровом котле.

В историю создания паровых двигателей Дени Папен вошел как изобретатель весьма важной детали — парового котла.

А поскольку пар стали получать вне цилиндра, сам двигатель перешел в разряд двигателей внешнего сгорания. Но из-за отсутствия распределительного механизма, обеспечивающего бесперебойную работу, эти проекты почти не нашли практического применения.

Новый этап в разработке паровых двигателей

Около 50 лет для откачки воды в угольных шахтах использовался паровой насос Томаса Ньюкомена. Он во многом повторял предыдущие конструкции, но содержал весьма важные новинки — трубу для вывода сконденсированного пара и предохранительный клапан для выпуска излишнего пара.

Его существенным минусом было то, что цилиндр приходилось то нагревать перед впрыскиванием пара, то охлаждать перед его конденсацией. Но потребность в таких двигателях была столь высока, что, несмотря на их очевидную неэкономичность, последние экземпляры этих машин прослужили вплоть до 1930 года.

В 1765 году английский механик Джеймс Уатт, занявшись усовершенствованием машины Ньюкомена, отделил конденсатор от парового цилиндра.

Появилась возможность цилиндр держать постоянно нагретым. КПД машины сразу вырос. В последующие годы Уатт значительно усовершенствует свою модель, оснастив её устройством для подачи пара то с одной, то с другой стороны.

Стало возможным использовать эту машину не только как насос, но и для приведения в действие различных станков. Уатт получил патент на свое изобретение — паровой двигатель непрерывного действия. Начинается массовый выпуск этих машин.

К началу XIX века в Англии работало более 320 паровых машин Уатта. Их стали закупать и другие европейские страны. Это способствовало значительному росту промышленного производства во многих отраслях как самой Англии, так соседних государств.

Двадцатью годами ранее Уатта, в России над проектом паровой машины работал алтайский механик Иван Иванович Ползунов.

Заводское начальство предложило ему построить агрегат, который приводил бы в действие воздуходувку плавильной печи.

Построенная им машина была двухцилиндровой и обеспечивала непрерывное действие подсоединённого к ней устройства.

Успешно проработав более полутора месяцев, котёл дал течь. Самого Ползунова к этому времени уже не было в живых. Ремонтировать машину не стали. И замечательное творение русского изобретателя-одиночки было забыто.

В силу отсталости России того времени мир узнал об изобретении И. И. Ползунова с большим опозданием….

Итак, для приведения в действие паровой машины необходимо, чтобы пар, вырабатываемый паровым котлом, расширяясь, давил на поршень или на лопасти турбины. А затем их движение передавалось другим механическим частям.

Применение паровых машин на транспорте

Несмотря на то, что КПД паровых двигателей того времени не превышал 5%, к концу XVIII века их стали активно использовать в сельском хозяйстве и на транспорте:

  • во Франции появляется автомобиль с паровым двигателем;
  • в США начинает курсировать пароход между городами Филадельфия и Берлингтон;
  • в Англии продемонстрирован железнодорожный локомотив на паровой тяге;
  • российский крестьянин из Саратовской губернии запатентовал построенный им гусеничный трактор мощностью 20 л. с.;
  • неоднократно предпринимались попытки построить самолёт с паровым двигателем, но, к сожалению, малая мощность этих агрегатов при большом весе самолёта делала эти попытки неудачными.

Уже к концу XIX столетия паровые двигатели, сыграв свою роль в техническом прогрессе общества, уступают место и электродвигателям.

Паровые устройства в XXI веке

С появлением новых источников энергии в XX и XXI веке снова появляется потребность в использовании энергии пара. Паровые турбины становятся неотъемлемой частью АЭС. Пар, приводящий их в действие, получают за счёт ядерного топлива.

Широко используются эти турбины и на конденсационных тепловых электростанциях.

В ряде стран проводятся эксперименты по получению пара за счёт солнечной энергии.

Не забыты и поршневые паровые двигатели. В горных местностях в качестве локомотива до сих пор используют паровозы.

Эти надёжные труженики и безопаснее, и дешевле. Линии электропередач им не нужны, а топливо — древесина и дешёвые сорта угля всегда под рукой.

Современные технологии позволяют улавливать до 95% выбросов в атмосферу и повысить КПД до 21%, так, что люди решили пока с ними не расставаться и работают над паровыми локомотивами нового поколения.

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

Паровая машина за всю свою историю имела много вариаций воплощения в металл. Одним из таких воплощений — был паровой роторный двигатель инженера-механика Н.Н. Тверского. Этот паровой роторный двигатель (паровая машина) активно эксплуатировался в различных областях техники и транспорт. В русской технической традиции 19-го века такой роторный двигатель назывался — коловратная машина. Двигатель отличался долговечностью, эффективностью и высоким крутящим моментом. Но с появлением паровых турбин был забыт. Ниже представлены архивные материалы, поднятые автором этого сайта. Материалы весьма обширны, поэтому пока здесь представлена только часть их.

Пробная прокрутка сжатым воздухом (3,5 атм) парового роторного двигателя.
Модель расчитана на 10 кВт мощности при 1500 об/мин на давлении пара в 28-30 атм.

В конце 19-го века паровые двигатели — «коловратные машины Н.Тверского» были забыты потому, что поршневые паровые машины оказались проще и технологичнее в производстве (для производств того времени), а паровые турбины давали большую мощность.
Но замечание в отношении паровых турбин справдливо лишь в их больших массо-габаритных размерах. Действительно — при мощности болше 1,5-2 тыс. кВТ паровые многоцилиндровые турбины выигрывают по всем параметрам у паровых роторных двигателей, даже при дороговизне турбин. И в в начале 20-го века, когда судовые силовые установки и силовые агрегаты электростанций начинали иметь мощность во многие десятки тысяч киловатт, то только турбины и могли обеспечить такие возможности.

НО — у паровых турбин есть другой недостаток. При масштабировании их массо-габаритных парамеров в сторону уменьшения, ТТХ паровых турбин резко ухудшаются. Значительно снижается удельная мощность, падает КПД, при том что дороговизна изготовления и высокие обороты главного вала (потребность в редукторе) — остаются. Именно поэтому — в области мощностей менее 1,5 тыс. кВт (1,5 мВт) эффективную по всем параметрам паровую турбину найти практически невозможно, даже за большие деньги…

Именно поэтому в этой диапазоне мощностей появился целый «букет» экзотических и мало известных конструкций. Но чаще всего- так же дорогостоящих и малоэффективных… Винтовые турбины, турбины Тесла, осевые турбины и проч.
Но- почему-то все забыли про паровые «коловратные машины» — роторные паровые двигатели. А между тем — эти паровые машины многократно дешевле, чем любые лопаточные и винтовые механизмы (это я говорю со знанием дела- как человек изготовивший на свои деньги уже более десятка таких машин). При этом паровые «коловратные машины Н.Тверского» — имеют мощный крутящий момент с самых малых оборотов, обладают средней частотой вращения главного вала на полных оборотах от 1000 до 3000 об/мин. Т.е. такие машины хоть для электрогенератора, хоть для парового авто (автомобиля- грузовика, трактора, тягача) — не будут требовать редуктора, счепления и проч., а будут своим валом на прямую содиняться с динамо-машиной, колесами парового автомобиля и проч.
Итак- в виде парового роторного двигателя — системы «коловратной машины Н.Тверского» мы имеем универсальную паровую машину, которая прекрасно будет вырабатывать электричество питаясь от котла на твердом топливе в отдалённом лесхозе или таежном поселке, на полевом стане или вырабатывать электричество в котельной сельского поселения или «крутиться» на отходах технологического тепла (горячем воздухе) на кирпичном или цементном заводе, на литейном производстве и пр и др.
Все подобные источники тепла как раз и имеют мощность менее 1 мВт, поэтому и общепринятые турбины тут малопригодны. А других машин для утилицации тепла путем перевода в работу давления полученного пара- общая техническая практика пока не знает. Вот и не утилизирыется это тепло никак — оно просто теряется глупо и безвозвратно.
Я уже создал «паровую коловратную машину» для привода электрогенератора в 3.5 — 5 кВт (зависит от давления в пара), если все будет как планирую- то скоро будет машина и в 25 и в 40 кВт. Как раз — то что надо, чтобы обеспечивать дешевым электричеством от котла на твердом топливе или на отходах технологического тепла сельскую усадьбу, небольшое фермерское хозяйство, полевой стан и пр. и др.
В принципе — роторные двигатели хорошо масштабируются в сторону увеличения, поэтому — насаживая на один вал множество роторных секций легко многократно увеличивать мощность таких машин, просто увеличивая количество стандартных роторных модулей. Т.е вполне можно создавать паровые роторные машины мощностью 80-160-240-320 и более кВт…

Но, кроме средних и относительно крупных паросиловых установок, паросиловые схемы с малыми паровыми роторными двигателями будут востребованы и в малых силовых установках.
Например- одно из моих изобретений- «Походно-туристический электрогенератор на местном твердом топливе».
Ниже представлено видео, где испытывается упрощенный прототип такого устройства.
Но маленький паровой двигатель уже весело и энергично крутит свой электрогенератор и на дровах и прочем подножном топливе выдает электроэнергию.

Основное направление коммерческого и технического применения паровых роторных двигателей (коловратных паровых машин) — это выработка дешевого электричества на дешевом твердом топливе и горючих отходах. Т.е. малая энергетика- распределенная электрогенерация на паровых роторных двигателях. Представьте, как будет отлично вписываться роторный паровой двигатель в схему работы лесопилки- пилорамы, где нибудь на Русском Севере или в Сибири (Дальнем Востоке) где нет центрального электроснабжения, электричество дает задорого дизель-генератор на привозной издалека солярке. Зато сама лесопилка производит в день минимум полтонны щепы- опилок — горбыля, который девать некуда…

Таким древесным отходам — прямая дорога в топку котла, котел дает пар высокого давления, пар приводит в действие роторный паровой двигатель и тот крутит электрогенератор.

Точно так же можно сжигать безграничные по объемам миллионы тонн пожнивных отходов сельского хозяйства и проч. А есть еще дешевый торф, дешевый энергетический уголь и проч. Автор сайта посчитал, что затраты на топливо при выработке электричества через малую паросиловую установку (паровую машину) с паровым роторным двигателем мощностью в 500 кВт будут от 0,8 до 1,

2 рубля за киловатт.

Еще интересный вариант применения парового роторного двигателя — это установка такой паровой машины на паровой автомобиль. Грузовик — тягач паровой автомобиль, с мощным крутящим моментом и применяющий дешевое твердое топливо — очень нужная паровая машина в сельском хозяйстве и в лесной отрасли. При применении современных технологий и материалов, а так же использование в термодинамическом цикле «Органичесокго цикла Ренкина» позволят довести эффективный КПД до 26-28% на дешевом твердом топливе (или недорогом жидком, типа «печного топлива» или отработанного машинного масла). Т.е. грузовик — тягач с паровой машиной

и мощностью роторного парового двигателя около 100 кВт, будет расходовать на 100 км около 25-28 кг энергетического угля (стоимость 5-6 руб за кг) или около 40-45 кг щепы- опилок (цена которых на Севере- забирай даром)…

Есть еще много интересных и перспективных областей применения роторного парового двигателя, но размеры этой странички не позволяют все их подробно рассмотреть. В итоге- паровая машина может занять еще очень заметное место во многих областях современной техники и во многих отраслях народного хозяйства.

ЗАПУСКИ ОПЫТНОЙ МОДЕЛИ ПАРОСИЛОВОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА С ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Май -2018г. После длительных экспериментов и опытных образцов сделан малый котел высокого давления. Котел опрессован на 80 атм давления, так что будет держать рабочее давление в 40-60 атм без затруднений. Запущен в работу с опытной моделью парового аксиально-поршневого двигателя моей конструкции. Работает прекрасно- смотри видео. За 12-14 минут от розжига на дровах готов давать пар высокого давления.

Сейчас я начинаю готовиться к штучному производству таких установок- котел высокого давления, паровой двигатель (роторный или аксиально-поршневой), конденсатор. Установки будут работать по замкнутой схеме с оборотом «вода- пар- конденсат».

Спрос на такие генераторы весьма большой, ибо 60% теорритории России не имеют центрального электроснабжения и сидят на дизельгенерации. А цена солярки все время растет и уже достигла 41-42 руб за литр. Да и там где электричество есть- энергокомпании тарифы все поднимают, а за подключение новых мощностей требуют больших денег.

Возможности в использовании энергии пара были известны в начале нашей эры. Это подтверждает прибор под названием Героновский эолипил, созданный древнегреческим механиком Героном Александрийским. Древнее изобретение можно отнести к паровой турбине, шар которой вращался благодаря силе струй водяного пара.

Приспособить пар для работы двигателей стало возможным в XVII веке. Пользовались подобным изобретением недолго, однако оно внесло существенный вклад в развитие человечества. К тому же история изобретения паровых машин очень увлекательна.

Понятие

Паровая машина состоит из теплового двигателя внешнего сгорания, который из энергии водяного пара создает механическое движение поршня, а тот, в свою очередь, вращает вал. Мощность паровой машины принято измерять в ваттах.

История изобретения

История изобретения паровых машин связана со знаниями древнегреческой цивилизации. Долгое время трудами этой эпохи никто не пользовался. В XVI веке была предпринята попытка создать паровую турбину. Работал над этим в Египте турецкий физик и инженер Такиюддин аш-Шами.

Интерес к этой проблеме вновь появился в XVII веке. В 1629 году Джованни Бранка предложил свой вариант паровой турбины. Однако изобретения теряли большое количество энергии. Дальнейшие разработки требовали соответствующих экономических условий, которые появятся позднее.

Первым, кто изобрел паровую машину, считается Дени Папен. Изобретение представляло собой цилиндр с поршнем, поднимающимся за счет пара и опускающимся в результате его сгущения. Такой же принцип работы имели устройства Сэвери и Ньюкомена (1705). Оборудование применяли для выкачивания воды из выработок при добыче полезных ископаемых.

Окончательно усовершенствовать устройство удалось Уатту в 1769 году.

Изобретения Дени Папена

Дени Папен был по образованию медиком. Родившись во Франции, в 1675 году он переехал в Англию. Он известен многими своими изобретениями. Одним из них является скороварка, которую называли «Папенов котел».

Ему удалось выявить зависимость между двумя явлениями, а именно температурой кипения жидкости (воды) и появляющимся давлением. Благодаря этому он создал герметичный котел, внутри которого давление было повышено, из-за чего вода закипала позже обычного и повышалась температура обработки помещенных в него продуктов. Таким образом увеличивалась скорость приготовления пищи.

В 1674 году медик-изобретатель создал пороховой двигатель. Его работа заключалась в том, что при возгорании пороха в цилиндре перемещался поршень. В цилиндре образовывался слабый вакуум, и атмосферное давление возвращало поршень на место. Образующиеся при этом газообразные элементы выходили через клапан, а оставшиеся охлаждались.

К 1698 году Папену удалось создать по такому же принципу агрегат, работающий не на порохе, а на воде. Таким образом, первая паровая машина была создана. Несмотря на существенный прогресс, к которому могла привести идея, существенной выгоды она своему изобретателю не принесла. Связано это было с тем, что ранее другой механик, Сейвери, уже запатентовал паровой насос, а другого применения для подобных агрегатов к этому времени еще не придумали.

Дени Папен умер в Лондоне в 1714. Несмотря на то, что первая паровая машина была изобретена им, он покинул этот мир в нужде и одиночестве.

Изобретения Томаса Ньюкомена

Более удачливым в плане дивидендов оказался англичанин Ньюкомен. Когда Папен создал свою машину, Томасу было 35 лет. Он внимательно изучил работы Сэйвери и Папена и смог понять недостатки обеих конструкций. Из них он взял все лучшие идеи.

Уже к 1712 году в сотрудничестве с мастером по стеклам и водопроводам Джоном Калли он создал свою первую модель. Так продолжилась история изобретения паровых машин.

Кратко можно пояснить созданную модель так:

  • Конструкция совмещала в себе вертикальный цилиндр и поршень, как у Папена.
  • Создание пара происходило в отдельном котле, который работал по принципу машины Сэйвери.
  • Герметичность в паровом цилиндре достигалась за счет кожи, которой был обтянут поршень.

Агрегат Ньюкомена подымал воду из копей с помощью воздействия атмосферного давления. Машина отличалась солидными размерами и требовала для работы большого количества угля. Несмотря на эти недостатки, модель Ньюкомена использовали в шахтах полвека. Она даже позволила вновь открыть шахты, которые были заброшены из-за подтопления грунтовыми водами.

В 1722 году детище Ньюкомена доказало свою эффективность, откачав воду из корабля в Кронштадте всего за две недели. Система с ветряной мельницей смогла бы сделать это за год.

Из-за того, что машина была создана на основе ранних вариантов, английский механик не смог получить на нее патент. Конструкторы пытались применить изобретение для движения транспортного средства, но неудачно. На этом история изобретения паровых машин не прекратилась.

Изобретение Уатта

Первым изобрел оборудование компактных размеров, но достаточно мощное, Джеймс Уатт. Паровая машина была первой в своем роде. Механик из университета Глазго в 1763 году принялся чинить паровой агрегат Ньюкомена. В результате ремонта он понял, как сократить расход топлива. Для этого необходимо было держать цилиндр в постоянно нагретом состоянии. Однако паровая машина Уатта не могла быть готова, пока не решилась проблема конденсации пара.

Решение пришло, когда механик проходил мимо прачечных и заметил, что клубы пара выходят из-под крышек котлов. Он понял, что пар — это газ, и ему нужно перемещаться в цилиндре с пониженным давлением.

Добившись герметичности внутри парового цилиндра с помощью пеньковой веревки, пропитанной маслом, Уатт смог отказаться от атмосферного давления. Это стало большим шагом вперед.

В 1769 году механик получил патент, в котором прописывалось, что температура двигателя в паровой машине будет всегда равна температуре пара. Однако дела незадачливого изобретателя шли не так хорошо, как ожидалось. Он был вынужден заложить патент за долги.

В 1772 году он знакомится с Мэтью Болтоном, который был богатым промышленником. Тот выкупил и вернул Уатту его патенты. Изобретатель вернулся к работе, поддерживаемый Болтоном. В 1773 году паровая машина Уатта прошла испытание и показала, что потребляет угля значительно меньше своих аналогов. Через год в Англии начался выпуск его машин.

В 1781 году изобретателю удалось запатентовать свое следующее творение — паровую машину для приведения в движение промышленных станков. Спустя время все эти технологии позволят двигать при помощи пара поезда и пароходы. Это полностью перевернет жизнь человека.

Одним из людей, изменивших жизнь многих, стал Джеймс Уатт, паровая машина которого ускорила технический прогресс.

Изобретение Ползунова

Проект первой паровой машины, которая могла приводить в действие разнообразные рабочие механизмы, был создан в 1763 году. Разработал его русский механик И.Ползунов, работавший на горнорудных заводах Алтая.

Начальник заводов был ознакомлен с проектом и получил добро на создание устройства из Петербурга. Паровая машина Ползунова была признана, и работа по ее созданию была возложена на автора проекта. Последний хотел сперва собрать модель в миниатюре, чтобы выявить и устранить возможные недочеты, которые не видны на бумаге. Однако ему приказали начать строительство большой мощной машины.

Ползунову предоставили помощников, из которых двое были склонны к механике, а двое должны были выполнять подсобные работы. На создание паровой машины ушел один год и девять месяцев. Когда паровая машина Ползунова была почти готова, он заболел чахоткой. Умер создатель за несколько дней до проведения первых испытаний.

Все действия в машине проходили автоматически, она могла работать беспрерывно. Это было доказано в 1766 году, когда ученики Ползунова провели последние испытания. Спустя месяц оборудование было сдано в эксплуатацию.

Машина не просто окупила затраченные средства, но и дала прибыль своим владельцам. К осени котел дал течь, и работы остановились. Агрегат можно было починить, но это не заинтересовало заводское начальство. Машина была заброшена, а спустя десятилетие разобрана по ненадобности.

Принцип действия

Для работы всей системы необходим паровой котел. Образовавшийся пар расширяется и давит на поршень, в результате чего происходит движение механических частей.

Принцип действия лучше изучить с помощью иллюстрации, представленной ниже.

Если не расписывать детали, то работа паровой машины заключается в преобразовании энергии пара в механическое движение поршня.

Коэффициент полезного действия

КПД паровой машины определяется отношением полезной механической работы по отношению к затраченному количеству тепла, которое содержится в топливе. В расчет не берется энергия, которая выделяется в окружающую среду в качестве тепла.

КПД паровой машины измеряется в процентах. Практический КПД будет составлять 1-8%. При наличии конденсатора и расширении проточной части показатель может возрасти до 25%.

Преимущества

Главным преимуществом парового оборудования является то, что котел в качестве топлива может использовать любой источник тепла, как уголь, так и уран. Это существенно отличает его от двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от типа последнего требуется определенный вид топлива.

История изобретения паровых машин показала преимущества, которые заметны и сегодня, поскольку для парового аналога можно использовать ядерную энергию. Сам по себе ядерный реактор не может преобразовывать свою энергию в механическую работу, но он способен выделять большое количество тепла. Оно то и используется для образования пара, который приведет машину в движение. Таким же образом может применяться солнечная энергия.

Локомотивы, работающие на пару, хорошо показывают себя на большой высоте. Эффективность их работы не страдает от пониженного в горах атмосферного давления. Паровозы до сих пор применяют в горах Латинской Америки.

В Австрии и Швейцарии используют новые версии паровозов, работающих на сухом пару. Они показывают высокую эффективность благодаря многим усовершенствованиям. Они не требовательны в обслуживании и потребляют в качестве топлива легкие нефтяные фракции. По экономическим показателям они сравнимы с современными электровозами. При этом паровозы значительно легче своих дизельных и электрических собратьев. Это большое преимущество в условиях горной местности.

Недостатки

К недостаткам относится, прежде всего, низкий КПД. К этому стоит добавить громоздкость конструкции и тихоходность. Особенно это стало заметно после появления двигателя внутреннего сгорания.

Применение

Кто изобрел паровую машину, уже известно. Осталось узнать, где их применяли. До середины ХХ века паровые машины применяли в промышленности. Также их использовали для железнодорожного и парового транспорта.

Заводы, которые эксплуатировали паровые двигатели :

  • сахарные;
  • спичечные;
  • бумажные фабрики;
  • текстильные;
  • пищевые предприятия (в отдельных случаях).

Паровые турбины также относятся к данному оборудованию. С их помощью до сих пор работают генераторы электроэнергии. Около 80% мировой электроэнергии вырабатывается с применением паровых турбин.

В свое время были созданы различные виды транспорта, работающие на паровом двигателе. Некоторые не прижились из-за нерешенных проблем, а другие продолжают работать и в наши дни.

Транспорт с паровым двигателем:

  • автомобиль;
  • трактор;
  • экскаватор;
  • самолет;
  • локомотив;
  • судно;
  • тягач.

Такова история изобретения паровых машин. Кратко можно рассмотреть удачный пример о гоночном автомобиле Серполле, созданном в 1902 году. На нем был установлен мировой рекорд по скорости, который составил 120 км в час на суше. Именно поэтому паровые авто были конкурентоспособными по отношению к электрическим и бензиновым аналогам.

Так, в США в 1900 году больше всего было выпущено паровых машин. Они встречались на дорогах до тридцатых годов ХХ века.

Большая часть подобного транспорта стала непопулярной после появления двигателя внутреннего сгорания, чей КПД значительно выше. Такие машины были более экономичными, при этом легкими и скоростными.

Стимпанк как веяние эпохи паровых машин

Говоря о паровых машинах, хочется упомянуть о популярном направлении — стимпанке. Термин состоит из двух английских слов — «пар» и «протест». Стимпанк — это вид научной фантастики, которая повествует о второй половине XIX века в викторианской Англии. Данный период в истории часто упоминается как Эпоха пара.

Все произведения имеют одну отличительную особенность — они повествуют о жизни второй половины XIX века, стиль повествования при этом напоминает роман Герберта Уэллса «Машина времени». В сюжетах описываются городские пейзажи, общественные строения, техника. Особое место уделяется дирижаблям, старинным машинам, причудливым изобретениям. Все металлические детали крепились при помощи клепок, поскольку сварку еще не применяли.

Термин «стимпанк» возник в 1987 году. Его популярность связана с появлением романа «Разностная машина». Написан он был в 1990 году Уильямом Гибсоном и Брюсом Стерлингом.

В начале XXI века в этом направлении было выпущено несколько известных кинофильмов:

  • «Машина времени»;
  • «Лига выдающихся джентльменов»;
  • «Ван Хельсинг».

К предтечам стимпанка можно отнести произведения Жюля Верна и Григория Адамова. Интерес к этому направлению время от времени проявляется во всех сферах жизни — от кинематографа до повседневной одежды.

Наткнулся на интересную статью в интернете.

«Американский изобретатель Роберт Грин разработал абсолютно новую технологию, генерирующую кинетическую энергию путем преобразования остаточной энергии (как и других видов топлива). Паровые двигатели Грина усилены поршнем и сконструированы для широкого спектра практических целей. «
Вот так, ни больше ни меньше: абсолютно новая технология. Ну естественно стал смотреть, пытался вникнуть. Везде написано, одним из наиболее уникальных преимуществ этого двигателя является способность генерировать энергию из остаточной энергии двигателей. Точнее говоря, остаточная выхлопная энергия двигателя может быть преобразована для энергии, идущей к насосам и охлаждающим системам агрегата. Ну и что из этого, как я понял выхлопными газами доводить воду до кипения и потом преобразовывать пар в движение. Насколько это необходимо и малозатратно, ведь… хоть этот двигатель, как пишут, и специально разработан из минимального количества деталей, но все таки он сколько то да и стоит и есть ли вообще смысл огород городить, тем более принципиально нового в этом изобретении я не вижу. А механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное уже придумано очень много. На сайте автора двухцилинровая модель продаестя, в принципе не дорого
всего 46 долларов.
На сайте автора есть видео с использованием солнечной энергии, так же есть фото где некто на лодке использует этот двигатель.
Но в обоих случаях это явно не остаточное тепло. Короче я сомневаюсь в надежности такого двигателя: «Шаровые же опоры одновременно являются полыми каналами, по которым в цилиндры подаётся пар.» А каково ваше мнение, уважаемые пользователи сайта?
Статьи на русском

Паровой двигатель

Сложность изготовления: ★★★★☆

Время изготовления: Один день

Подручные материалы: ████████░░ 80%

В этой статье я расскажу вам о том, как сделать паровой двигатель своими руками. Двигатель будет небольшой, однопоршневой с золотником. Мощности вполне хватит, чтобы вращать ротор небольшого генератора и использовать этот двигатель в качестве автономного источника электричества в походах.


  • Телескопическая антенна (можно снять со старого телевизора или радиоприёмника), диаметр самой толстой трубки должен составлять не менее 8 мм
  • Маленькая трубка для поршневой пары (магазин сантехники).
  • Медная проволока с диаметром около 1,5 мм (можно найти в катушке трансформатора или радиомагазине).
  • Болты, гайки, шурупы
  • Свинец (в рыболовном магазине или найти в старом автомобильном аккумуляторе). Он нужен, чтобы отлить маховик в форме. Я нашёл готовый маховик, но вам этот пункт может пригодиться.
  • Деревянные бруски.
  • Спицы для велосипедных колёс
  • Подставка (в моём случае из листа текстолита толщиной 5 мм, но подойдёт и фанера).
  • Деревянные бруски (куски досок)
  • Банка из под оливок
  • Трубка
  • Суперклей, холодная сварка, эпоксидная смола (стройрынок).
  • Наждак
  • Дрель
  • Паяльник
  • Ножовка

    Как сделать паровой двигатель

    Схема двигателя

    Цилиндр и золотниковая трубка.

    Отрезаем от антенны 3 куска:
    ? Первый кусок 38 мм длиной и 8 мм диаметром (сам цилиндр).
    ? Второй кусок длиной 30 мм и 4 мм диаметром.
    ? Третий длиной 6 мм и 4 мм диаметром.

    Возьмём трубку №2 и сделаем в ней отверстие диаметром 4 мм посередине. Возьмем трубку №3 и приклеим перпендикулярно трубке №2, после высыхания суперклея, замажем все холодной сваркой (например POXIPOL).

    Крепим круглую железную шайбу с отверстием посредине к куску №3 (диаметр — чуть больше трубки №1), после высыхания укрепляем холодной сваркой.

    Дополнительно покрываем все швы эпоксидной смолой для лучшей герметичности.

    Как сделать поршень с шатуном

    Берём болт (1) диаметром 7 мм и зажимаем его в тисках. Начинаем наматывать на него медную проволоку (2) примерно на 6 витков. Каждый виток промазываем суперклеем. Лишние концы болта спиливаем.

    Проволоку покрываем эпоксидкой. После высыхания, подгоняем поршень шкуркой под цилиндр так, чтобы он свободно там двигался, не пропуская воздух.

    Из листа алюминия делаем полоску длиной 4 мм и длиной 19 мм. Придаём ей форму буквы П (3).

    Сверлим на обоих концах отверстия (4) 2 мм диаметром, чтобы можно было засунуть кусочек спицы. Стороны П-образной детали должны быть 7х5х7 мм. Клеим её к поршню стороной, которая 5 мм.

    Шатун (5) делаем из велосипедной спицы. К обоим концам спицы приклеиваем на два маленьких кусочка трубок (6) от антенны диаметром и длиной по 3 мм. Расстояние между центрами шатуна составляет 50 мм. Далее шатун одним концом вставляем в П-образную деталь и шарнирно фиксируем спицей.

    Спицу с двух концов подклеиваем, чтобы не выпала.

    Шатун треугольника

    Шатун треугольника делается похожим способом, только с одной стороны будет кусок спицы, а с другой трубка. Длина шатуна 75 мм.

    Треугольник и золотник


    Из листа металла вырезаем треугольник и сверлим сверлим в нем 3 отверстия.
    Золотник. Длина поршня золотника составляет 3,5 мм, и он должен свободно перемещаться по трубке золотника. Длина штока зависит от размеров вашего маховика.

    Кривошип поршневой тяги должен быть 8 мм, а кривошип золотника — 4 мм.

  • Паровой котёл


    Паровым котлом будет служить банка из под оливок с запаянной крышкой. Также я впаял гайку, чтобы через неё можно было заливать воду и герметично закручивать болтом. Также припаял трубку к крышке.
    Вот фото:

    Фото двигателя в сборе

    Собираем двигатель на деревянной платформе, размещая каждый элемент на подпорке

    Видео работы парового двигателя



  • Версия 2.0


    Косметическая доработка двигателя. Бак теперь имеет свою собственную деревянную площадку и блюдце для таблетки сухого горючего. Все детали покрашены в красивые цвета. Кстати в качестве источника тепла лучше всего использовать самодельную

Первый в мире паровой автомобиль (15 фото)

Итак, 211 лет назад, 24 декабря 1801 года, английский изобретатель Ричард Тревитик совершил поездку на своем паровом дилижансе – первом наземном самодвижущемся транспортном средстве в истории.

Эскиз парового омнибуса конструкции Тревитика образца 1803 года. Паровик возвышался на огромных колесах диаметром 8 футов (2438 мм). Сам изобретатель, тоже немаленького (6 футов 2 дюйма) росту, не мог достать рукой до верхней части колеса. В те годы колесами большого диаметра никого нельзя было удивить – это был способ уменьшить сопротивление качению и нагрузку на дороги с отнюдь не идеальным покрытием. К тому же за спицы удобно было выталкивать карету или дилижанс из грязи, что делали сами пассажиры



Дело происходило в Корнуэлле, на самой южной оконечности Англии, в краю древних кельтов. На рубеже XVIII и XIX веков с расширением промышленной революции в кельтскую землю вгрызлись десятки шахт. Приметой промышленной революции стала паровая машина. При помощи пара главным образом откачивали воду из шахт. Однако и задумывались, куда бы еще приладить двигатель. «Вскоре корзина с углем заменит торбу с овсом», – еще в 1740 году предрекал ирландский епископ Беркли.



Паровыми машинами Ричард Тревитик начал заниматься, помогая отцу, горному инженеру, обслуживать шахтные механизмы. По многочисленным свидетельствам современников, Ричард отнюдь не проявлял особой тяги к наукам и усидчивости, необходимой для выполнения расчетов. В школе городка Кэмбурн его больше влекли игры с мячом, нежели математика. Ричарда звали «кэмбургским громилой», поскольку роста он был немалого и силой обладал недюжинной. Физическая сила высоко ценилась и в шахте, в особенности, когда механизмы ломались и их требовалось чинить.


Инженер Ричард Тревитик (13.04.1771 – 22.04.1833 гг.). С портрета работы Джона Линнелла


Ричард научился разбираться в устройстве паровых машин. И вот в канун Рождества он собрал своих дружков – та еще была компания – и предложил самым отчаянным из них прокатиться на самоходной повозке, которую втайне ото всех весь год сооружал в сарае. Рулил повозкой кузен – Эндрю Вивьен. Всем понравилось, нашлась выпивка, и сарай вместе с паровиком спалили. Рождество отметили весело.
Не случаен год, когда Тревитик явил миру свое самоходное детище по прозвищу «Пышущий дьявол». Патентное право, введенное в Великобритании и весьма ревностно охраняемое британскими законами, до 1800 года не позволяло никому строить самодвижущиеся экипажи с паровой силовой установкой. Патентом владел небезызвестный Джеймс Уатт, изобретатель одной из наиболее производительных паровых машин. Уатт запатентовал паровую повозку в 1768 году, но при этом не стал ее строить, опасаясь высокого давления пара примерно так же, как сегодня боятся водорода в баках автомобилей с топливными элементами.


Из-за неудачных пропорций (длина – 4905 мм, ширина – 2184 мм, высота – 3454 мм) паровик Тревитика обладал низкой устойчивостью. Спереди сначала устанавливали спаренные колеса. Однако из-за сложности с поворачиванием 1,9-тонной махины при помощи поводка-румпеля их заменили единственным колесом. Устойчивость еще ухудшилась.
Ввиду полной неясности коммерческих перспектив самодвижущихся паровых экипажей перекупать права у Уатта никто не стал. Но вот срок действия привилегии Уатта истек, и Тревитик оказался первым, кто не только построил работоспособную повозку, но и перехватил патентую эстафету.


К сожалению, изображения первой самодвижущейся повозки Тревитика не сохранилось. Однако со второй машиной историкам повезло больше, поскольку остались ее чертежи, позволившие в наши дни даже построить работоспособную реплику на радость всем поклонникам стим-панка.


Реплика повозки Тревитика, построенная англичанином Томасом Брогденом. Оснащена двухцилиндровой горизонтальной паровой машиной рабочим объемом 11,7 л, развивающей мощность 3 л.с. при 50 оборотах в минуту. Экипаж оснащен гарантированной защитой от «зайцев», поскольку доступ в салон возможен только через дверь за спиной водителя. Фото Александра Страхова-Баранова


Особенностью самохода Тревитика было не только его пассажирское назначение (известная телега Кюньо предназначалась для перевозки артиллерийских орудий), а в первую очередь паровая машина высокого (по меркам тех лет) давления. Поршень диаметром 140 мм проделывал ход в 762 мм под воздействием пара, сжатого – страшно подумать – до двух атмосфер (нормальное давление в шинах современного автомобиля гольф-класса). Но в те годы развить такое давление считалось настоящим достижением.


Привод от паровой машины осуществлялся при помощи зубчатого зацепления на каждое из колес, причем можно было задействовать оба привода или каждый в отдельности


Уже в июле 1803 года Тревитик выводит свою машину на регулярный маршрут из Лондона, с Грэйз-инн лэйн, в Пэддингтон и обратно, через Лордс крикет Грауд и Айлингтон. Запаса угля и воды хватало на 15 км хода, причем повозка могла разогнаться до 13 км/ч – гораздо быстрее любого конного омнибуса. Обслуживали машину двое, водитель и кочегар, по-французски chauffeur. Теперь водителя зовут шофером, что в начале XIX века прозвучало бы оскорбительно – у водителя была чистая и ответственная работа, за которую больше платили.


Паровоз Тревитика на польской почтовой марке


Впрочем, однажды, развив полную скорость, паровик Тревитика завалился набок со всеми девятью пассажирами – сказался высокий центр тяжести. На этом с перевозками было покончено. Впрочем, Тревитик переключился на паровозы (для показа одного из них, по прозвищу «Догони меня, если сможешь», он даже возвел нечто наподобие манежа с кольцевой трассой).



Тревитик стал отцом паровоза. Как и это его начинание, идею перевозки пассажиров паровыми дилижансами быстро подхватили другие. Так что Шерлок Холмс и доктор Ватсон, прогуливаясь по Лондону, запросто могли лицезреть какое-нибудь самодвижущееся паровое чудо.



Кстати.


Почему мы предпочитаем двигатели на углеводородах, а не на воде? Причина скорей историческая, чем преимущество технологии. Брайян Артур , экономист из Стенфорда разработал математические инструменты для исследования «Эффекта толпы», писал в 1984 году как мы застряли с двигателем на бензине и на керосине:


«В 1890 было три способа двигать автомобили —с помощью пара, бензина и электричества — и один из них самый плохой — бензин. Поворотным моментом в использовании бензина был заезд в Чикаго. « Таймс-Геральд» финансировала первую американскую гонку карет без лошадей в Чикаго в 1895.



Гонки в Чикаго 28 ноября 1895 года выиграла вторая машина Дюруа. Говорят, что эта машина вдохновила Рэнсомa Олдсa на изобретение Oldsmobile. Он произвел в 1886 бензиновый ДВС и запустил его в массовое производство для Oldsmobile с изогнутой рамой. Так бензиновый ДВС преодолел начальный порог предвзятого к себе отношения. Паровой двигатель сохранился на автомобиле до 1914 год, в который была вспышка эпидемии ящура-заболевание домашнего скота. Из-за эпидемии исчезли все корыта для лошадей, из которых водители машин имели привычку набирать воду для котлов.Только через три года братья Стенли смогли разработать систему конденсации и кипения, в которой не нужно наполнять котел каждые 50-60 километров. Но было уже слишком поздно. Паровой двигатель никогда так и не восстановился. «



Почти нет сомнения что сегодняшняя технология на основе бензина лучше, чем на основе пара, но так сравнивать не правильно. Не известно насколько паровой двигатель смог бы продвинуться за 75 лет прогресса. Этого мы никогда не узнаем, но есть инженеры, верящие, что паровой двигатель мог быть лучшей альтернативой.



Основным преимуществом паровых машин является то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает в связи с низким атмосферным давлением. Другим преимуществом является низкое загрязнении окружающей среды.



Источник: p-i-f.livejournal.com

История создания паровой машины и ее применение. Паровые двигатели — от первой паровой машины до наших дней Из чего состоит паровая машина

Паровой машиной называется тепловой двигатель, в котором по­тенциальная энергия расширяющегося пара преобразуется в меха­ническую энергию, отдаваемую потребителю.

С принципом действия машины ознакомимся, воспользовавшись упрощенной схемой фиг. 1.

Внутри цилиндра 2 находится поршень 10, который может пере­мещаться вперед и назад под давлением пара; в цилиндре имеются четыре канала, которые могут открываться и закрываться. Два верх­них пароподводящих канала 1 и 3 соединены трубопроводом с паро­вым котлом, и через них в цилиндр может поступать свежий пар. Через два нижних капала 9 и 11 пар, уже совершивший работу, выпускается из цилиндра.

На схеме показан момент, когда каналы 1 и 9 открыты, каналы 3 и 11 закрыты. Поэтому свежий пар из котла по каналу 1 поступает в левую полость цилиндра и своим давлением перемещает поршень вправо; в это время отработавший пар по каналу 9 из правой полости цилиндра удаляется. При крайнем правом положении поршня каналы 1 и 9 закрыты, а 3 для впуска свежего пара и 11 для выпуска отработавшего пара открыты, вследствие чего поршень переместится влево. При крайнем левом положении поршня открываются каналы 1 и 9 и закрываются каналы 3 и 11 и процесс повторяется. Таким образом, создается прямолинейное возвратно-поступательное движе­ние поршня.

Для преобразования этого движения во вращательное приме­няется так называемый кривошипно-шатунный механизм. Он состоит из поршневого штока- 4, соединенного одним концом с поршнем, а другим шарнирно, посредством ползуна (крейцкопфа) 5, скользящего между направляющими параллелями, с шатуном 6, который передает движение, на коренной вал 7 через его колено или кривошип 8.

Величина вращающего момента на коренном валу не является постоянной. В самом деле, силу Р , направленную вдоль штока (фиг. 2), можно разложить на две составляющие: К , направленную вдоль шатуна, и N , перпендикулярную к плоскости направляющих параллелей. Сила N не оказывает никакого влияния на движение, а только прижимает ползун к направляющим параллелям. Сила К передается вдоль шатуна и действует на кривошип. Здесь ее опять можно разложить на две составляющие: силу Z , направленную по радиусу кривошипа и прижимающую вал к подшипникам, и силу Т , перпендикулярную к кривошипу и вызывающую вращение вала. Величина силы Т определится из рассмотрения треугольника AKZ. Так как угол ZAK = ? + ?, то

Т = К sin (? + ?).

Но из треугольника ОКР сила

K= P/ cos ?

поэтому

T= Psin ( ? + ?) / cos ? ,

При работе машины за один оборот вала углы ? и ? и сила Р непрерывно меняются, а поэтому величина крутящей (тангенциаль­ной) силы Т также переменна. Чтобы создать равномерное вращение коренного вала в течение одного оборота, на него насаживают тяжелое колесо-маховик, за счет инерции которого поддерживается постоян­ная угловая скорость вращения вала. В те моменты, когда сила Т возрастает, она не может сразу же увеличить скорость вращения вала, пока не ускорится движение маховика, чего не происходит мгновенно, так как маховик обладает большой массой. В те моменты, когда работа, производимая крутящей силой Т , становится меньше работы сил сопротивления, создаваемых потребителем, маховик опять-таки в силу своей инерции не может сразу уменьшить свою ско­рость и, отдавая полученную при своем разгоне энергию, помогает поршню преодолевать нагрузку.

При крайних положениях поршня углы? + ? = 0, поэтому sin (? + ?) =0 и, следовательно, Т = 0. Так как вращающее уси­лие в этих положениях отсутствует, то, если машина была бы без маховика, сна должна была бы остановиться. Эти крайние положения поршня называются мертвыми положениями или мертвыми точками. Через них кривошип переходит также за счет инерции маховика.

При мертвых положениях поршень не доводится до соприкоснове­ния с крышками цилиндра, между поршнем и крышкой остается так называемое вредное пространство. В объем вредного прост­ранства включается также объем паровых каналов от органов парорас­пределения до цилиндра.

Ходом поршня S называется путь, проходимый поршнем при перемещении из одного крайнего положения в другое. Если расстояние от центра коренного вала до центра пальца кривошипа — радиус кривошипа — обозначить через R, то S = 2R.

Рабочим объемом цилиндра V h называется объем, описываемый поршнем.

Обычно паровые машины бывают двойного (двухстороннего) действия (см. фиг. 1). Иногда применяются машины односторон­него действия, в которых пар оказывает давление на поршень только со стороны крышки; другая сторона цилиндра в таких маши­нах остается открытой.

В зависимости от давления, с которым пар покидает цилиндр, машины разделяются на выхлопны е, если пар выходит в атмо­сферу, конденсационные, если пар выходит в конденсатор (холодильник, где поддерживается пониженное давление), и тепло фикационные, у которых отработавший в машине пар исполь­зуется для каких-либо целей (отопление, сушка и пр.)

Паровой двигатель

Сложность изготовления: ★★★★☆

Время изготовления: Один день

Подручные материалы: ████████░░ 80%

В этой статье я расскажу вам о том, как сделать паровой двигатель своими руками. Двигатель будет небольшой, однопоршневой с золотником. Мощности вполне хватит, чтобы вращать ротор небольшого генератора и использовать этот двигатель в качестве автономного источника электричества в походах.


  • Телескопическая антенна (можно снять со старого телевизора или радиоприёмника), диаметр самой толстой трубки должен составлять не менее 8 мм
  • Маленькая трубка для поршневой пары (магазин сантехники).
  • Медная проволока с диаметром около 1,5 мм (можно найти в катушке трансформатора или радиомагазине).
  • Болты, гайки, шурупы
  • Свинец (в рыболовном магазине или найти в старом автомобильном аккумуляторе). Он нужен, чтобы отлить маховик в форме. Я нашёл готовый маховик, но вам этот пункт может пригодиться.
  • Деревянные бруски.
  • Спицы для велосипедных колёс
  • Подставка (в моём случае из листа текстолита толщиной 5 мм, но подойдёт и фанера).
  • Деревянные бруски (куски досок)
  • Банка из под оливок
  • Трубка
  • Суперклей, холодная сварка, эпоксидная смола (стройрынок).
  • Наждак
  • Дрель
  • Паяльник
  • Ножовка

    Как сделать паровой двигатель

    Схема двигателя

    Цилиндр и золотниковая трубка.

    Отрезаем от антенны 3 куска:
    ? Первый кусок 38 мм длиной и 8 мм диаметром (сам цилиндр).
    ? Второй кусок длиной 30 мм и 4 мм диаметром.
    ? Третий длиной 6 мм и 4 мм диаметром.

    Возьмём трубку №2 и сделаем в ней отверстие диаметром 4 мм посередине. Возьмем трубку №3 и приклеим перпендикулярно трубке №2, после высыхания суперклея, замажем все холодной сваркой (например POXIPOL).

    Крепим круглую железную шайбу с отверстием посредине к куску №3 (диаметр — чуть больше трубки №1), после высыхания укрепляем холодной сваркой.

    Дополнительно покрываем все швы эпоксидной смолой для лучшей герметичности.

    Как сделать поршень с шатуном

    Берём болт (1) диаметром 7 мм и зажимаем его в тисках. Начинаем наматывать на него медную проволоку (2) примерно на 6 витков. Каждый виток промазываем суперклеем. Лишние концы болта спиливаем.

    Проволоку покрываем эпоксидкой. После высыхания, подгоняем поршень шкуркой под цилиндр так, чтобы он свободно там двигался, не пропуская воздух.

    Из листа алюминия делаем полоску длиной 4 мм и длиной 19 мм. Придаём ей форму буквы П (3).

    Сверлим на обоих концах отверстия (4) 2 мм диаметром, чтобы можно было засунуть кусочек спицы. Стороны П-образной детали должны быть 7х5х7 мм. Клеим её к поршню стороной, которая 5 мм.

    Шатун (5) делаем из велосипедной спицы. К обоим концам спицы приклеиваем на два маленьких кусочка трубок (6) от антенны диаметром и длиной по 3 мм. Расстояние между центрами шатуна составляет 50 мм. Далее шатун одним концом вставляем в П-образную деталь и шарнирно фиксируем спицей.

    Спицу с двух концов подклеиваем, чтобы не выпала.

    Шатун треугольника

    Шатун треугольника делается похожим способом, только с одной стороны будет кусок спицы, а с другой трубка. Длина шатуна 75 мм.

    Треугольник и золотник


    Из листа металла вырезаем треугольник и сверлим сверлим в нем 3 отверстия.
    Золотник. Длина поршня золотника составляет 3,5 мм, и он должен свободно перемещаться по трубке золотника. Длина штока зависит от размеров вашего маховика.

    Кривошип поршневой тяги должен быть 8 мм, а кривошип золотника — 4 мм.

  • Паровой котёл


    Паровым котлом будет служить банка из под оливок с запаянной крышкой. Также я впаял гайку, чтобы через неё можно было заливать воду и герметично закручивать болтом. Также припаял трубку к крышке.
    Вот фото:

    Фото двигателя в сборе

    Собираем двигатель на деревянной платформе, размещая каждый элемент на подпорке

    Видео работы парового двигателя



  • Версия 2.0


    Косметическая доработка двигателя. Бак теперь имеет свою собственную деревянную площадку и блюдце для таблетки сухого горючего. Все детали покрашены в красивые цвета. Кстати в качестве источника тепла лучше всего использовать самодельную

Осмотр музейной экспозиции я пропущу и перейду сразу к машинному залу. Кому интересно, тот может найти полную версию поста у меня в жж. Машинный зал находится в этом здании:

29. Зайдя внутрь, у меня сперло дыхание от восторга — внутри зала была самая красивая паровая машина из всех, что мне доводилось видеть. Это был настоящий храм стимпанка — сакральное место для всех адептов эстетики паровой эры. Я был поражен увиденным и понял, что совершенно не зря заехал в этот городок и посетил этот музей.

30. Помимо огромной паровой машины, являющейся главным музейным объектом, тут также были представлены различные образцы паровых машин поменьше, а на многочисленных инфостендах рассказывалась история паровой техники. На этом снимке вы видите полностью функционирующую паровую машину, мощностью 12 л.с.

31. Рука для масштаба. Машина была создана в 1920 году.

32. Рядом с главным музейным экземпляром экспонируется компрессор 1940 года выпуска.

33. Этот компрессор в прошлом использовался в железнодорожных мастерских вокзала Вердау.

34. Ну а теперь рассмотрим детальней центральный экспонат музейной экспозиции — паровую 600-сильную машину 1899 года выпуска, которой и будет посвящена вторая половина этого поста.

35. Паровая машина является символом индустриальной революции, произошедшей в Европе в конце 18-го — начала 19-го века. Хотя первые образцы паровых машин создавались различными изобретателями еще в начале 18-го века, но все они были непригодны для промышленного использования так как обладали рядом недостатков. Массовое применение паровых машин в индустрии стало возможным лишь после того, как шотландский изобретатель Джеймс Уатт усовершенствовал механизм паровой машины, сделав ее легкой в управлении, безопасной и в пять раз мощней существовавших до этого образцов.

36. Джеймс Уатт запатентовал свое изобретение в 1775 году и уже в 1880-х годах его паровые машины начинают проникать на предприятия, став катализатором индустриальной революции. Произошло это прежде всего потому, что Джеймсу Уатту удалось создать механизм преобразования поступательного движения паровой машины во вращательное. Все существовавшие до этого паровые машины могли производить лишь поступательные движения и использоваться только лишь в качестве насосов. А изобретение Уатта уже могло вращать колесо мельницы или привод фабричных станков.

37. В 1800 году фирма Уатта и его компаньона Болтона произвела 496 паровых машин из которых лишь 164 использовались в качестве насосов. А уже в 1810 году в Англии насчитывалось 5 тысяч паровых машин, и это число в ближайшие 15 лет утроилось. В 1790 году между Филадельфией и Берлингтоном в США стала курсировать первая паровая лодка, перевозившая до тридцати пассажиров, а в 1804 году Ричард Тревинтик построил первый действующий паровой локомотив. Началась эра паровых машин, которая продлилась весь девятнадцатый век, а на железной дороге и первую половину двадцатого.

38. Это была краткая историческая справка, теперь вернемся к главному объекту музейной экспозиции. Паровая машина, которую вы видите на снимках, была произведена фирмой Zwikauer Maschinenfabrik AG в 1899 году и установлена в машинном зале прядильной фабрики «C.F.Schmelzer und Sohn». Паровая машина предназначалась для привода прядильных станков и в этой роли использовалась вплоть до 1941 года.

39. Шикарный шильдик. В то время индустриальная техника делалась с большим вниманием к эстетическому виду и стилю, была важна не только функциональность, но и красота, что отражено в каждой детали этой машины. В начале ХХ века некрасивую технику просто никто бы не купил.

40. Прядильная фабрика «C.F.Schmelzer und Sohn» была основана в 1820 году на месте теперешнего музея. Уже в 1841 году на фабрике была установлена первая паровая машина, мощностью 8 л.с. для привода прядильных машин, которая в 1899 году была заменена новой более мощной и современной.

41. Фабрика просуществовала до 1941 года, затем производство было остановлено в связи с началом войны. Все сорок два года машина использовалась по назначению, в качестве привода прядильных станков, а после окончания войны в 1945 — 1951 годы служила в качестве резервного источника электроэнергии, после чего была окончательно списана с баланса предприятия.

42. Как и многих ее собратьев, машину ждал бы распил, если бы не один фактор. Данная машина являлась первой паровой машиной Германии, которая получала пар по трубам от расположенной в отдалении котельной. Кроме того она обладала системой регулировки осей от фирмы PROELL. Благодаря этим факторам машина получила в 1959 году статус исторического памятника и стала музейной. К сожалению, все фабричные корпуса и корпус котельной были снесены в 1992 году. Этот машинный зал — единственное, что осталось от бывшей прядильной фабрики.

43. Волшебная эстетика паровой эры!

44. Шильдик на корпусе системы регулировки осей от фирмы PROELL. Система регулировала отсечку — количество пара, которое впускается в цилиндр. Больше отсечка — больше экономичность, но меньше мощность.

45. Приборы.

46. По своей конструкции данная машина является паровой машиной многократного расширения (или как их еще называют компаунд-машиной). В машинах этого типа пар последовательно расширяется в нескольких цилиндрах возрастающего объёма, переходя из цилиндра в цилиндр, что позволяет значительно повысить коэфициент полезного действия двигателя. Эта машина имеет три цилиндра: в центре кадра находится цилиндр высокого давления — именно в него подавался свежий пар из котельной, затем после цикла расширения, пар перепускался в цилиндр среднего давления, что расположен справа от цилиндра высокого давления.

47. Совершив работу, пар из цилиндра среднего давления перемещался в цилиндр низкого давления, который вы видите на этом снимке, после чего, совершив последнее расширение, выпускался наружу по отдельной трубе. Таким образом достигалось наиболее полное использование энергии пара.

48. Стационарная мощность этой установки составляла 400-450 л.с., максимальная 600 л.с.

49. Гаечный коюч для ремонта и обслуживания машины впечатляет размерами. Под ним канаты, при помощи которых вращательное движения передавалось с маховика машины на трансмиссию, соединенную с прядильными станками.

50. Безупречная эстетика Belle Époque в каждом винтике.

51. На этом снимке можно детально рассмотреть устройство машины. Расширяющийся в цилиндре пар передавал энергию на поршень, который в свою очередь осуществлял поступательное движение, передавая его на кривошипно-ползунный механизм, в котором оно трансформировалось во вращательное и передавалось на маховик и дальше на трансмиссию.

52. В прошлом с паровой машиной также был соединен генератор электрического тока, который тоже сохранился в прекрасном оригинальном состоянии.

53. В прошлом генератор находился на этом месте.

54. Механизм для передачи крутящего момента с маховика на генератор.

55. Сейчас на месте генератора установлен электродвигатель, при помощи которого несколько дней в году паровую машину приводят в движение на потеху публике. В музее каждый год проводятся «Дни пара» — мероприятие, объединяющее любителей и моделистов паровых машин. В эти дни паровая машина тоже приводится в движение.

56. Оригинальный генератор постоянного тока стоит теперь в сторонке. В прошлом он использовался для выработки электричества для освещения фабрики.

57. Произведен фирмой «Elektrotechnische & Maschinenfabrik Ernst Walther» в Вердау в 1899 году, если верить инфотабличке, но на оригинальном шильдике стоит год 1901.

58. Так как я был единственным посетителем музея в тот день, никто не мешал мне наслаждаться эстетикой этого места один-на-один c машиной. К тому же отсутствие людей способстовало получению хороших фотографий.

59. Теперь пару слов о трансмиссии. Как видно на этом снимке, поверхность маховика обладает 12 канавками для канатов, при помощи которых вращательное движение маховика передавалось дальше на элементы трансмиссии.

60. Трансмиссия, состоящая из колес различного диаметра, соединенных валами, распределяла вращательное движение на несколько этажей фабричного корпуса, на которых распологались прядильные станки, работающие от энергии, переданной при помощи трансмиссии от паровой машины.

61. Маховик с канавками для канатов крупным планом.

62. Тут хорошо видны элементы трансмиссии, при помощи которых крутящий момент передавался на вал, проходящий под землей и передающий вращательное движение в прилегающий к машинному залу корпус фабрики, в котором располагались станки.

63. К сожалению, фабричное здание не сохранилось и за дверью, что вела в соседний корпус, теперь лишь пустота.

64. Отдельно стоит отметить щит управления электрооборудованием, который сам по себе является произведением искусства.

65. Мраморная доска в красивой деревянной рамке с расположенной на ней рядами рычажков и предохранителей, роскошный фонарь, стильные приборы — Belle Époque во всей красе.

66. Два огромных предохранителя, расположенные между фонарем и приборами впечатляют.

67. Предохранители, рычажки, регуляторы — все оборудование эстетически привлекательно. Видно, что при создании этого щита о внешнем виде заботились далеко не в последнюю очередь.

68. Под каждым рычажком и предохранителем расположена «пуговка» с надписью, что этот рычажок включает/выключает.

69. Великолепие техники периода «прекрасной эпохи «.

70. В завершении рассказа вернемся к машине и насладимся восхитительной гармонией и эстетикой ее деталей.

71. Вентили управления отдельными узлами машины.

72. Капельные масленки, предназначенные для смазки движущихся узлов и агрегатов машины.

73. Этот прибор называется пресс-масленка. От движущейся части машины приводятся в движение червяки, перемещающие поршень масленки, а он нагнетает масло к трущимся поверхностям. После того, как поршень дойдет до мертвой точки, его вращением ручки поднимают назад и цикл повторяется.

74. До чего же красиво! Чистый восторг!

75. Цилиндры машины с колонками впускных клапанов.

76. Еще масленки.

77. Эстетика стимпанка в классическом виде.

78. Распределительный вал машины, регулирующий подачу пара в цилиндры.

79.

80.

81. Все это очень очень красиво! Я получил огромный заряд вдохновения и радостных эмоций во время посещения этого машинного зала.

82. Если вас вдруг судьба занесет в регион Цвикау, посетите обязательно этот музей, не пожалеете. Сайт музея и его координаты: 50°43″58″N 12°22″25″E

Изобретение паровых машин стало переломным моментом в истории человечества. Где-то на рубеже XVII-XVIII веков началась замена малоэффективного ручного труда, водяных колес и на совершенно новые и уникальные механизмы — паровые двигатели. Именно благодаря им стали возможны техническая и промышленная революции, да и весь прогресс человечества.

Но кто изобрел паровую машину? Кому человечество этим обязано? И когда это было? На все эти вопросы и постараемся найти ответы.

Еще до нашей эры

История создания паровой машины начинается еще в первых столетиях до нашей эры. Герон Александрийский описал механизм, который начинал работать только тогда, когда на него воздействовал пар. Устройство представляло собой шар, на котором были закреплены сопла. Из сопел по касательной выходил пар, тем самым заставляя двигатель вращаться. Это было первое устройство, которое работало на пару.

Создатель паровой машины (а точнее, турбины) — Таги-аль-Диноме (арабский философ, инженер и астроном). Его изобретение стало широко известно в Египте в XVI веке. Механизм был устроен следующим образом: потоки пара направляли прямо на механизм с лопастями, и когда дым валил — лопасти вращались. Нечто подобное в 1629 году предлагал и итальянский инженер Джованни Бранка. Главным недостатком всех этих изобретений был слишком большой расход пара, что в свою очередь требовало огромных затрат энергии и не было целесообразно. Разработки были приостановлены, так как тогдашних научных и технических знаний человечества было недостаточно. Кроме того, надобность в таких изобретениях напрочь отсутствовала.

Разработки

До XVII века создание паровой машины было невозможно. Но как только планка уровня развития человечества взлетела, тут же появились и первые экземпляры и изобретения. Хотя серьезно их никто на тот момент не воспринял. Так, например, в 1663 году английский ученый опубликовал в прессе проект своего изобретения, которое он установил в замке Реглан. Его устройство служило для того, чтобы поднимать воду на стены башен. Однако, как и все новое и неизведанное, данный проект был принят с сомнением, и спонсоров для его дальнейших разработок не нашлось.

История создания паровой машины начинается с изобретения пароатмосферной машины. В 1681 году ученый из Франции изобрел устройство, которое откачивало воду из шахт. В качестве движущей силы в первое время применялся порох, а затем его заменили на водяной пар. Так появилась пароатмосферная машина. Огромный вклад в ее усовершенствование внесли ученые из Англии Томас Ньюкомен и Томас Северен. Неоценимую помощь также оказал русский изобретатель-самоучка Иван Ползунов.

Неудавшаяся попытка Папена

Пароатмосферная машина, далекая в то время от совершенства, привлекла особое внимание в судостроительной области. Д. Папен свои последние сбережения потратил на приобретение небольшого судна, на котором занялся установкой водоподъемной пароатмосферной машины собственного производства. Механизм действия заключался в том, чтобы, падая с высоты, вода начинала вращать колеса.

Свои испытания изобретатель проводил в 1707 году на реке Фульде. Много народу собралось, чтобы посмотреть на чудо: двигающееся по реке судно без парусов и весел. Однако во время испытаний произошла катастрофа: взорвался двигатель и погибли несколько человек. Власти разозлились на неудачливого изобретателя и запретили ему какие-либо работы и проекты. Судно конфисковали и разрушили, а через несколько лет скончался и сам Папен.

Ошибка

У парохода Папена был следующий принцип работы. На дно цилиндра необходимо было залить небольшое количество воды. Под самим цилиндром располагалась жаровня, которая служила для нагревания жидкости. Когда вода начинала кипеть, образующийся пар, расширяясь, поднимал поршень. Из пространства над поршнем через специально оборудованный клапан выталкивался воздух. После того как вода закипала и начинал валить пар, необходимо было убрать жаровню, закрыть клапан, чтобы удалить воздух, и при помощи прохладной воды охладить стенки цилиндра. Благодаря таким действиям пар, находившийся в цилиндре, конденсировался, под поршнем образовывалось разрежение, и благодаря силе атмосферного давления поршень вновь возвращался на свое первоначальное место. Во время его движения вниз и совершалась полезная работа. Однако КПД паровой машины Папена был отрицательным. Двигатель парохода был крайне неэкономичен. А главное, он был слишком сложным и неудобным в эксплуатации. Поэтому изобретение Папена не имело будущего уже с самого начала.

Последователи

Однако история создания паровой машины на этом не закончилась. Следующим, уже гораздо более удачливым, чем Папен, оказался английский ученый Томас Ньюкомен. Он долго изучал работы своих предшественников, делая упор на слабые места. И взяв самое лучшее из их работ, создал в 1712 году свой аппарат. Новая паровая машина (фото представлено) была сконструирована следующим образом: использовались цилиндр, находившийся в вертикальном положении, а также поршень. Это Ньюкомен взял из работ Папена. Однако пар образовывался уже в другом котле. Вокруг поршня закреплялась цельная кожа, что значительно повышало герметичность внутри парового цилиндра. Данная машина также была пароатмосферной (вода поднималась из шахты при помощи атмосферного давления). Главными минусами изобретения были его громоздкость и неэкономичность: машина «съедала» огромное количество угля. Однако пользы она приносила значительно больше, чем изобретение Папена. Поэтому ее почти пятьдесят лет применяли в подземельях и шахтах. Ее использовали для откачивания грунтовых вод, а также для осушки кораблей. пытался преобразовать свою машину так, чтобы была возможность применять ее для движения транспорта. Однако все его попытки не увенчались успехом.

Следующим ученым, заявившим о себе, стал Д. Хулл из Англии. В 1736 году он представил миру свое изобретение: пароатмосферную машину, у которой в качестве движителя были лопастные колеса. Его разработка оказал более удачной, чем у Папена. Сразу же было выпущено несколько таких суден. В основном они использовались для того, чтобы буксировать баржи, корабли и другие суда. Однако надежность пароатмосферной машины не вызывала доверия, и суда оборудовали парусами как основным движителем.

И хотя Хуллу повезло больше, чем Папену, его изобретения постепенно потеряли актуальность, и от них отказались. Все-таки у пароатмосферных машин того времени было множество специфических недостатков.

История создания паровой машины в России

Следующий прорыв случился в Российской Империи. В 1766 году на металлургическом заводе в Барнауле была создана первая паровая машина, которая подавала в плавильные печи воздух при помощи специальных воздуходувных мехов. Создателем ее стал Иван Иванович Ползунов, которому за заслуги перед родиной даже дали офицерское звание. Изобретатель представил своему начальству чертежи и планы «огненной машины», способной приводить в действие воздуходувные мехи.

Однако судьба сыграла с Ползуновым злую шутку: через семь лет после того, как его проект был принят, а машина собрана, он заболел и умер от чахотки — всего за неделю до того, как начались испытания его двигателя. Однако его инструкций оказалось достаточно, чтобы завести двигатель.

Итак, 7 августа 1766 года паровая машина Ползунова была запущена и поставлена под нагрузку. Однако уже в ноябре того же года она сломалась. Причиной оказались слишком тонкие стенки котла, не предназначенного для нагрузки. Причем изобретатель в своих инструкциях писал, что этот котел можно использовать только во время испытаний. Изготовление нового котла легко бы окупилось, ведь КПД паровой машины Ползунова был положительный. За 1023 часа работы с ее помощью выплавили серебра 14 с лишним пудов!

Но несмотря на это, никто ремонтировать механизм не стал. Паровая машина Ползунова пылилась более 15 лет на складе, пока мир промышленности не стоял на месте и развивался. А потом и вовсе была разобрана на запчасти. Видимо, в тот момент Россия еще не доросла до паровых двигателей.

Требования времени

Между тем жизнь на месте не стояла. И человечество постоянно задумывалось над тем, чтобы создать механизм, позволяющий не зависеть от капризной природы, а самим управлять судьбой. От паруса все хотели отказаться как можно быстрее. Поэтому вопрос о создании парового механизма постоянно висел в воздухе. В 1753 году в Париже был выдвинут конкурс среди мастеров, ученых и изобретателей. Академия наук объявила награду тому, кто сможет создать механизм, способный заменить силу ветра. Но несмотря на то что в конкурсе участвовали такие умы, как Л. Эйлер, Д. Бернулли, Кантон де Лакруа и другие, дельного предложения не вынес никто.

Годы шли. И промышленная революция накрывала все больше и больше стран. Первенство и лидерство среди других держав доставалось неизменно Англии. К концу восемнадцатого века именно Великобритания стала создательницей крупной промышленности, благодаря чему завоевала титул всемирной монополистки в данной отрасли. Вопрос о механическом двигателе с каждым днем становился все более актуальным. И такой двигатель был создан.

Первая паровая машина в мире

1784 год стал для Англии и для всего мира переломным моментом в промышленной революции. И человеком, ответственным за это, стал английский механик Джеймс Уатт. Паровая машина, которую он создал, стала самым громким открытием века.

На протяжении нескольких лет изучал чертежи, строение и принципы работы пароатмосферных машин. И на основании всего этого он сделал вывод, что для эффективности работы двигателя необходимо сравнять температуры воды в цилиндре и пара, который попадает в механизм. Главный минус пароатмосферных машин заключался в постоянной необходимости охлаждения цилиндра водой. Это было расходно и неудобно.

Новая паровая машина была сконструирована иным образом. Так, цилиндр заключался в специальную рубашку из пара. Таким образом Уатт добился его постоянного нагретого состояния. Изобретатель создал специальный сосуд, погруженный в холодную воду (конденсатор). К нему трубой присоединялся цилиндр. Когда пар отрабатывался в цилиндре, то через трубу попадал в конденсатор и там превращался обратно в воду. Работая над усовершенствованием своей машины, Уатт создал разрежение в конденсаторе. Таким образом, весь пар, попадавший из цилиндра, конденсировался в нем. Благодаря этому нововведению очень сильно увеличивался процесс расширения пара, что в свою очередь позволяло извлекать из того же количества пара намного больше энергии. Это был венец успеха.

Создатель паровой машины также изменил и принцип подачи воздуха. Теперь пар попадал сначала под поршень, тем самым поднимая его, а затем собирался над поршнем, опуская. Таким образом, оба хода поршня в механизме стали рабочими, что ранее даже не представлялось возможным. А расход угля на одну лошадиную силу был в четыре раза меньше, чем, соответственно, у пароатмосферных машин, чего и добивался Джеймс Уатт. Паровая машина очень быстро завоевала сначала Великобританию, ну а затем и целый мир.

«Шарлотта Дандас»

После того как весь мир был поражен изобретением Джеймса Уатта, началось широкое применение паровых машин. Так, в 1802 году в Англии появился первый корабль на пару — катер «Шарлотта Дандас». Его создателем считается Уильям Саймингтон. Катер применялся в качестве буксировки барж по каналу. Роль движителя на судне играло гребное колесо, установленное на корме. Катер с первого раза успешно прошел испытания: отбуксировал две огромные баржи на 18 миль за шесть часов. При этом ему сильно мешал встречный ветер. Но он справился.

И все-таки его поставили на прикол, потому что опасались, что из-за сильных волн, которые создавались под гребным колесом, берега канала будут размыты. Кстати, на испытаниях «Шарлотты» присутствовал человек, которого весь мир сегодня считает создателем первого парохода.

в мире

Английский судостроитель с юношеских лет мечтал о судне с паровым двигателем. И вот его мечта стала осуществима. Ведь изобретение паровых машин стало новым толчком в судостроительстве. Вместе с посланником из Америки Р. Ливингстоном, который взял на себя материальную сторону вопроса, Фултон занялся проектом корабля с паровой машиной. Это было сложное изобретение, основанное на идее весельного движителя. По бортам судна тянулись в ряд плицы, имитирующие множество весел. При этом плицы то и дело мешали друг другу и ломались. Сегодня можно с легкостью сказать, что тот же эффект мог быть достигнут всего при трех-четырех плицах. Но с позиции науки и техники того времени это увидеть было нереально. Поэтому судостроителям приходилось намного сложнее.

В 1803 году изобретение Фултона было представлено всему миру. Пароход медленно и ровно шел по Сене, поражая умы и воображение многих ученых и деятелей Парижа. Однако правительство Наполеона отвергло проект, и раздосадованные судостроители вынуждены были искать счастья в Америке.

И вот в августе 1807 года первый в мире пароход под названием «Клермонт», в котором была задействована мощнейшая паровая машина (фото представлено), пошел по Гудзонскому заливу. Многие тогда просто не верили в успех.

В свой первый рейс «Клермонт» отправился без грузов и без пассажиров. Никто не хотел отправляться в путешествие на борту огнедышащего судна. Но уже на обратном пути появился первый пассажир — местный фермер, заплативший шесть долларов за билет. Он стал первым пассажиром в истории пароходства. Фултон был так сильно растроган, что предоставил смельчаку пожизненный бесплатный проезд на всех своих изобретениях.

Ровно 212 лет назад, 24 декабря 1801 года, в небольшом английском городе Камборне механик Ричард Тревитик продемонстрировал общественности первый автомобиль с паровым двигателем Dog Carts. Сегодня это событие можно было бы смело отнести в разряд хоть и примечательных, но несущественных, тем более что паровой двигатель был известен и ранее, и даже применялся на транспортных средствах (хотя назвать их автомобилями было бы очень большой натяжкой)… Но вот что интересно: именно сейчас технический прогресс породил ситуацию, поразительно напоминающую эпоху великой «битвы» пара и бензина в начале XIX века. Только бороться предстоит аккумуляторам, водороду и биотопливу. Хотите узнать, чем все закончится и кто победит? Не буду подсказывать. Намекну: технологии ни при чем…

1. Увлечение паровыми двигателями прошло, и наступило время двигателей внутреннего сгорания. Для пользы дела повторю: в 1801 году по улицам Камборна покатился четырёхколёсный экипаж, способный с относительным комфортом и небыстро перевозить восемь пассажиров. Автомобиль приводился в движение одноцилиндровым паровым двигателем, а топливом служил уголь. Созданием паровых транспортных средств занялись с энтузиазмом, и уже в 20-х годах XIX века пассажирские паровые омнибусы перевозили пассажиров со скоростью до 30 км/час, а средний межремонтный пробег достиг 2,5–3 тыс. км.

Теперь сопоставим эти сведения с другими. В том же 1801 году француз Филипп Лебон получил патент на конструкцию поршневого двигателя внутреннего сгорания, работавшего на светильном газе. Случилось так, что через три года Лебон погиб, и развивать предложенные им технические решения пришлось другим. Лишь в 1860 году бельгийский инженер Жан Этьен Ленуар собрал газовый двигатель с зажиганием от электрической искры и довёл его конструкцию до степени пригодности к установке на транспортное средство.

Итак, автомобильные паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания – практически ровесники. КПД паровой машины той конструкции и в те годы составлял около 10%. КПД двигателя Ленуара был всего 4%. Только через 22 года, к 1882-му, Август Отто усовершенствовал его настолько, что КПД теперь уже бензинового двигателя достиг… аж 15%.

2. Паровая тяга — всего лишь краткий миг в истории прогресса. Начавшись в 1801 году, история парового транспорта активно продолжалась без малого 159 лет. В 1960-м (!) в США всё ещё строились автобусы и грузовики с паровыми двигателями. Паровые машины за это время усовершенствовались весьма значительно. В 1900 году в США 50% парка автомобилей были «на пару». Уже в те годы возникла конкуренция между паровыми, бензиновыми и — внимание! — электрическими экипажами. После рыночного успеха «Модели-Т» Форда и, казалось бы, поражения парового двигателя новый всплеск популярности паровых авто пришёлся на 20-е годы прошлого столетия: стоимость топлива для них (мазут, керосин) была значительно ниже стоимости бензина.

Фирма Stanley производила до 1927-го примерно 1 тыс. паровых автомобилей в год. В Англии паровые грузовики успешно конкурировали с бензиновыми до 1933 года и проиграли лишь по причине введения властями налога на тяжёлый грузовой транспорт и снижения тарифов на импорт жидких нефтепродуктов из США.

3. Паровая машина неэффективна и неэкономична. Да, когда-то это было именно так. «Классический» паровой двигатель, который выпускал отработанный пар в атмосферу, имеет КПД не более 8%. Однако паровой двигатель с конденсатором и профилированной проточной частью имеет КПД до 25–30%. Паровая турбина обеспечивает 30–42%. Парогазовые установки, где используются «в связке» газовые и паровые турбины, имеют КПД до 55–65%. Последнее обстоятельство подвигло инженеров компании BMW начать проработки вариантов использования этой схемы в автомобилях. К слову сказать, КПД современных бензиновых двигателей составляет 34%.

Стоимость изготовления парового двигателя во все времена была ниже стоимости карбюраторного и дизельного моторов той же мощности. Расход жидкого топлива в новых паровых двигателях, работающих в замкнутом цикле на перегретом (сухом) пару и оснащённых современными системами смазки, качественными подшипниками и электронными системами регулирования рабочего цикла, составляет всего 40% от прежнего.

4. Паровой двигатель медленно запускается. И это было когда-то… Даже серийные автомобили фирмы Stanley «разводили пары» от 10 до 20 минут. Усовершенствование конструкции котла и внедрение каскадного режима нагрева позволило сократить время готовности до 40–60 секунд.

5. Паровой автомобиль слишком нетороплив. Это не так. Рекорд скорости 1906 года — 205,44 км/час – принадлежит паровому автомобилю. В те годы автомобили на бензиновых моторах так быстро ездить не умели. В 1985-м на паровом автомобиле разъезжали со скоростью 234,33 км/час. А в 2009 году группа британских инженеров сконструировала паротурбинный «болид» с паровым приводом мощностью 360 л. с., который был способен перемещаться с рекордной средней скоростью в заезде – 241,7 км/час.

6. Паровой автомобиль дымит, он неэстетичен. Рассматривая старинные рисунки, на которых изображены первые паровые экипажи, выбрасывающие из своих труб густые клубы дыма и огня (что, кстати, свидетельствует о несовершенстве топок первых «паровиков»), понимаешь, откуда взялась стойкая ассоциация паровой машины и копоти.

Что касается внешнего вида машин, дело тут, конечно, зависит от уровня дизайнера. Вряд ли кто-то скажет, что паровые автомобили Абнера Добля (США) некрасивы. Напротив, они элегантны даже по теперешним представлениям. И ездили к тому же бесшумно, плавно и быстро — до 130 км/час.

Интересно, что современные изыскания в области водородного топлива для автомобильных моторов породили ряд «боковых ответвлений»: водород в качестве топлива для классических поршневых паровых двигателей и в особенности для паротурбинных машин обеспечивает абсолютную экологичность. «Дым» от такого мотора представляет собой… водяной пар.

7. Паровой двигатель капризен. Это неправда. Он конструктивно значительно проще двигателя внутреннего сгорания, что само по себе означает большую надёжность и неприхотливость. Ресурс паровых моторов составляет многие десятки тысяч часов непрерывной работы, что не свойственно другим типам двигателей. Однако этим дело не ограничивается. В силу принципов работы паровой двигатель не теряет эффективности при понижении атмосферного давления. Именно по этой причине транспортные средства на паровой тяге исключительно хорошо подходят для использования в высокогорье, на тяжёлых горных перевалах.

Интересно отметить и ещё одно полезное свойство парового двигателя, которым он, кстати, схож с электромотором постоянного тока. Снижение частоты вращения вала (например, при возрастании нагрузки) вызывает рост крутящего момента. В силу этого свойства автомобилям с паровыми моторами принципиально не нужны коробки передач — сами по себе весьма сложные и порой капризные механизмы.

История паровых машин


Недолгий век паровых двигателей.
Ушли в далёкое прошлое громоздкие паровые машины, но они сыграли огромную роль в развитии технического прогресса.
История их началась ещё в Древней Греции, когда пытались использовать пар для работы первых двигателей. Математиком Героном из Александрии было придумано, как использовать его действие в работе турбины.
Но потом долгое время об этом не вспоминали. И только в XVII веке начались первые опыты по сооружению паровых машин. Эта мысль построить аппарат, поднимающий воду наверх под воздействием пара, от француза Соломона де Ко пришла к жителю Англии Эдварду Сомерсету. Именно последний и получил патент на это изобретение. И Эдвард, и последующие изобретатели были озабочены целью о создании машины для выкачивания воды из шахт и копей под действием силы пара, потому что это требовали насущные проблемы того времени. Шахты, особенно в Англии, забрасывали вследствие того, что они были залиты водой. А выкачка её оттуда, с большой глубины, требовала не только больших физических усилий, но и огромных затрат времени.
Английские инженеры плотно занимались разработками паровых машин и преуспели в этом больше всех. Именно их проекты получали патенты. Среди них можно отметить Томаса Сейвери, создавшего так называемый Огненный мотор, который вращал мельницы, поднимал воду из шахт, осушая их. Работала машина под действием силы огня. Недостатком в его изобретении было то, что подъем воды совершался из глубины не более 15 метров, а многие шахты были почти в десять раз глубже. Ещё агрегат требовал для работы большое количество топлива, что было неоправданной роскошью.
Дени Папен, имевший медицинское образование, занял своё место в ряду изобретателей паровых машин. Он установил, как зависит давление от температуры кипячения воды. Так была изобретена скороварка, названная в честь изобретателя. Следующим образцом Папена стал двигатель, работающий на силе воспламеняющего пороха. А паровой двигатель с применением воды, нагревающейся внутри него и двигавшей поршень вверх, стал шагом вперёд на пути к прогрессу. Но выгоды из своих изобретений Папен не смог получить, так как подобный патент уже получил Сейвери, и окончил свои дни в нищете.
Первую паровую машину построил уже в XVIII веке Томас Ньюкомен, изучив предварительно работы своих предшественников-изобретателей. Он использовал в ней поршень Папена вместе с вертикальным цилиндром и принцип действия огненного мотора Сейвери. Этим аппаратом выкачивалась вода из шахт под действием атмосферного давления. Несмотря на громоздкость и требование для работы большого количества топлива, машина прижилась и применялась на шахтах почти пятьдесят лет. Работала она довольно эффективно, выкачивая воду в шесть раз быстрее, чем раньше. Но патента Томас тоже не получил по той же причине, что и Папен.
Изобретение Ньюкомена пытались использовать для приведения в действие транспортных средств, особенно гребного колеса на морских и речных судах, но ничего не получилось. Только Джеймсом Уаттом из Глазго была создана паровая машина, обладающая достаточной мощностью. Ремонтируя аппарат Ньюкомена, механик понял, что для сокращения расходов топлива надо цилиндр машины держать нагретым. Чтобы агрегат был на ходу, вместо атмосферного давления использовал паровое. Это и стало главным в истории изобретения подобных машин. Богатый промышленник Болтон поддержал Уатта, и вскоре открывается компания, где производят новые аппараты. Это время и было расцветом английской промышленности, потому что на помощь человеку пришли машины, работавшие на пару. Изобретенные Уаттом универсальные двигатели приводят в движение заводские станки и другие агрегаты. Недаром этому знаменитому английскому механику, оставившему значительный след в истории изобретательства, поставили памятник в Вестминстерском аббатстве.
Паровые двигатели стали применять на транспорте, в основном, речном. Заработали пароходы в Америке в начале XIX века. Это были судна с гребным колесом, громоздкие, дымящиеся. Не каждый человек отваживался проехать по океану на такой посудине. Для повышения скорости такого транспортного средства вскоре колесо заменили на винт. История парусных кораблей закончилась, вместо них по речной и морской глади земного шара заходили пароходы.
Русский изобретатель Иван Ползунов тоже известен своими разработками по проектированию паровой машины, хотя довести до конца свои изыскания он не успел. Почти два года ушло на создание мощного агрегата, который он совершенствовал в одиночку. За несколько дней до испытаний машины инженер умер от чахотки. Ученики завершили его дело, машина работала без перебоев на полной автоматике. История этого изобретения плачевна. Заказчики получили прибыль и окупили деньги, вложенные в этот проект. Но через некоторое время котел дал течь, и машина была разобрана, а затем оказалась на помойке.
В первой половине XIX века началась эпоха поездов и автомобилей, работающих под действием пара. Повозка с паровым двигателем двигалась по рельсам и перевозила грузы. Это был как бы первый паровоз.
Паровая автомашина была построена французом Кюньо. Весила она более тонны, и управлять ей могли два человека. А вот у его соотечественника Серполле экипаж на трех колесах сначала работал на угле, а затем на жидком топливе. Совместно с американцем Ф. Гарднером он открыл фирму по производству автомобилей, а происходило это в 1900 году. Паровых автомобилей в то время выпускалось почти в два раза больше, чем бензиновых. И они колесили по дорогам до тридцатых годов прошлого века. Но как только изобрели двигатели внутреннего сгорания, имевшие высокий коэффициент полезного действия, паромобили стали непопулярны.
Пар пытались использовать при работе аэропланов, но уж больно они были громоздки и не могли набрать высоту. Поэтому чаще всего падали на землю, не прижился пар и для оружейных конструкций, хотя ещё Леонардо да Винчи писал о паровых пушках. Но испытания такого оружия в XIX веке не впечатлили военных, уж очень сложно было управлять таким оружием в полевых условиях.
История паровых машин подошла к концу, на смену им пришли другие. Но и сейчас изобретения механиков прошлого не оставляют без внимания. Ведь топливо для парового котла можно использовать другое, например, уран. Энергию пара заменяют солнечной.
Австрийцы, жители Швейцарии и Латинской Америки до сих пор предпочитают передвигаться на паровозах, работающих на сухом пару. Для горной местности этот вид транспорта незаменим: они не набирают большой скорости и работают на легких нефтяных отходах.
Интерес к паровым машинам не угасает со временем, а, наоборот, усиливается.

С чего же все начиналось…

Супер мощные моторы, сотни лошадиных сил под капотом, совершенство управления, кожаные салоны, чистый автозвук, тишина и комфорт в салоне… теперь это нормальные требования к нормальному автомобилю.
Но когда то были времена, когда люди хотели от автомобиля только одного — что бы он просто ехал. Желательно из пункта А в пункт Б. А там, как получиться ).
Предлагаю вспомнить о этих временах. Ведь не будь паромобилей, ездили бы мы сейчас на лошадях безо всякого комфорта, с низкой скоростью и с 1 л.с. )) (С)

Первые опыты с паром в качестве средства для привода проводились еще в XVII веке. Силовое действие давления воздуха открыл в 1643 году Эванджелиста Торричелли. Через 37 лет голландец Christian Huygens (Кристиан Гюйгенс) спроектировал первую силовую машину, которая базировалась на явлении расширения газов в цилиндре при взрыве пороха. Это был первый двигатель внутреннего сгорания. Тот же принцип, к слову сказать, использовался французским аббатом Отфеем для водозаборной машины. Сила взрыва вскоре была заменена французским физиком Denis Papin (Дени Папен) менее мощной силой пара. В 1690 году он построил конденсационную паровую машину, известную также как паровой котел.


Паровой автомобиль Фербиста (1672) (Бельгия)

Она состояла из поршня, который с помощью кипящей воды перемещался в цилиндре вверх и за счет последующего охлаждения снова опускался – так создавалось усилие. Весь процесс происходил таким образом: под цилиндром, который выполнял одновременно и функцию кипятильного котла, размещали печь; при нахождении поршня в верхнем положении печь отодвигалась для облегчения охлаждения.


Реактивный автомобиль Ньютона (1680) (Великобритания)

Позже два англичанина, Thomas Newcomen (Томас Ньюкомен) и Коули – один кузнец, другой стекольщик, – усовершенствовали систему путем разделения кипятильного котла и цилиндра и добавления бака с холодной водой. Эта система функционировала с помощью клапанов или кранов – одного для пара и одного для воды, которые поочередно открывались и закрывались. Затем англичанин Бэйтон перестроил клапанное управление в подлинно тактовое.
Машина Ньюкомен вскоре стала известна повсюду и, в частности, была усовершенствована разработанной James Watt (Джеймсом Уатт) в 1765 году системой двойного действия. Теперь паровая машина, наиболее значимый прогресс которой был достигнут в Англии, оказалась достаточно завершенной для использования в транспортных средствах, хотя из-за своих размеров лучше подходила для стационарных установок. Уаттa предложил свои изобретения и промышленности; он построил также машины для текстильных фабрик. В качестве средства передвижения первым использовал паровую машину француз Николя Жозеф Куньо, инженер и военный стратег-любитель.


Автомобиль Куньо (1769) (Франция)

В 1763 или 1765 году он создал автомобиль, который мог перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 и максимальной – 9,5 км/час. За первой попыткой последовала вторая – появился автомобиль для транспортировки орудий. Испытывался он, естественно, военными, но из-за невозможности продолжительной эксплуатации (непрерывный цикл работы новой машины не превышал 15 минут) изобретатель не получил поддержки властей и финансистов. Между тем в Англии совершенствовалась паровая машина. После нескольких безуспешных, базировавшихся на машине Уаттa попыток Мура, Вильяма Мердока и Вильяма Саймингтона, появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревисика, созданное по заказу Уэльской угольной шахты. В мир пришел активный изобретатель: из подземных шахт он поднялся на землю и в 1802 году представил человечеству мощный легковой автомобиль, достигавший скорости 15 км/час на ровной местности и 6 км/час на подъеме.
Приводимые в движение паром транспортные средства все чаще использовались и в США: Натан Рид в 1790 году удивил жителей Филадельфии своим паровым автомобилем. Но еще больше прославился его соотечественник Оливер Эванс, который четырнадцатью годами позже изобрел автомобиль-амфибию. После наполеоновских войн, во время которых «автомобильные эксперименты» не проводились, вновь началось усовершенствование паровой машины. В 1821 году ее можно было считать совершенной и достаточно надежной. С тех пор каждый шаг вперед в сфере приводимых в движение паром транспортных средств определенно способствовал развитию автомобиля будущего.
В 1825 году сэр Голдсуорт Гарни на участке длиной 171 км от Лондона до Бата организовал первую пассажирскую линию. При этом он использовал запатентованную им карету, имевшую паровой двигатель. Это стало началом эпохи скоростных дорожных экипажей, которые, однако, исчезли в Англии, но получили широкое распространение в Италии и во Франции. Подобные транспортные средства достигли наивысшего развития с появлением в 1873 году «Реверанса» Амедэ Балле весом 4500 кг и «Манселя» – более компактного, весившего чуть более 2500 кг и достигавшего скорости 35 км/час. Оба были предвестниками той техники исполнения, которая стала характерной для первых «настоящих» автомобилей. Болле был тем, кто запатентовал первую хорошо действующую систему рулевого управления, он так удачно расположил управляющие и контрольные элементы, что мы и сегодня это видим на приборном щитке.


Паровая карета Гарни (1825) (Великобритания)



Паровая карета (1828) (Великобритания)



Паровая карета Хилла (1830) (Великобритания)



Паровая карета Хэнкока (1830) (Великобритания)



Паровой автомобиль Бордино (1854) (Италия)



Транспортное средство Болле-Манселя (1878) (Франция)

Несмотря на грандиозный прогресс в области создания двигателя внутреннего сгорания, сила пара все еще обеспечивала более равномерный и плавный ход машины и, следовательно, имела много сторонников. Как и Болле, который построил и другие легкие автомобили, например Rapide в 1881 году со скоростью движения 60 км/час, Nouvelle в 1873 году, которая имела переднюю ось с независимой подвеской колес, Леон Шевроле в период между 1887 и 1907 годами запустил несколько автомобилей с легким и компактным парогенератором, запатентованным им в 1889 году. Компания De Dion-Bouton, основанная в Париже в 1883 году, первые десять лет своего существования производила автомобили с паровым двигателями и добилась при этом значительного успеха – ее автомобили выиграли гонки Париж-Руан в 1894 году.


Паровой трехколесник Пекори (1891) (Италия)

Успехи компании Panhard et Levassor в использовании бензина привели, однако, к тому, что и De Dion перешел на двигатели внутреннего сгорания. Когда братья Болле стали управлять компанией своего отца, они сделали то же самое. Затем и компания Chevrolet перестроила свое производство. Автомобили с паровыми двигателями все быстрее и быстрее исчезали с горизонта, хотя в США они использовались еще до 1930 года.

Статью и фото взял у p_i_f

Паровой трактор и первое его применение в армии


Копия «телеги Кюньо», 2015 год

Первая паровая машина была изобретена голландским физиком Денни Папеном в XVII веке. Это был простейший механизм, представлявший собой цилиндр с поршнем, который поднимался под действием пара, а опускался уже под давлением атмосферы. Первоначально применение новых паровых двигателей было гражданским. Вакуумные паровые машины, построенные в 1705 году английскими изобретателями Томасом Ньюкменом и Томасом Сивери, использовались для выкачивания воды из копей. Со временем паровые машины совершенствовались в разных странах, что способствовало появлению новых вариантов их использования.

К примеру, в 1769 году французским инженером и конструктором Николя Жозефом Кюньо был спроектирован прародитель всех автомобилей. Это был паровой автомобиль, который в те годы назвали паровой телегой Кюньо. По сути, это был прототип всех будущих машин и паровозов. Самодвижущаяся повозка достаточно быстро привлекла к себе внимание военных со всего мира. Хотя впервые массово в военном деле паровые двигатели начали использовать не на суше, а на флоте, где появились первые боевые пароходы. Постепенно совершенствовался и наземный паровой транспорт. В частности, во второй половине XIX века появилось сразу несколько достаточно успешных моделей паровых тракторов, которые использовались в армиях Великобритании и Российской империи.

Самодвижущаяся повозка Кюньо


Изобретение парового двигателя стало первым шагом на пути появления новой техники, которая затем изменила весь мир. В первую очередь речь идёт о паровозах и пароходах. При этом уже в XVIII веке появились и первые прообразы будущих автомобилей, правда, с паровым двигателем. А еще позже появятся и первый трактор с паровым двигателем, которому также найдется применение в гражданской жизни и в военном деле. При этом первым, кому удалось создать самодвижущуюся повозку, навсегда останется французский инженер Николя Жозеф Кюньо, который в 1769 году сконструировал и представил первый паровой автомобиль.

Машина была очень несовершенной и сегодня вызвала бы только улыбку. В новинке было больше от телеги, чем от современного автомобиля, но это всё равно был прорыв. Первый образец новой техники вошел в историю как «малая телега Кюньо». А уже в следующем 1770 году увидела свет и «большая телега Кюньо». При этом сам инженер называл свое детище не иначе как «Огненная телега». Общая длина первой паровой машины составляла 7,25 метра, ширина – до 2,3 метра, колесная база – 3,08 метра.


Схема паровой телеги Кюньо
Основой самодвижущейся повозки Кюньо была массивная деревянная рама из дуба на трёх колесах, не имеющих рессор. Переднее колесо являлось направляющим. Именно над ним был установлен массивный по размерам паровой котел. Диаметр котла, по некоторым данным, доходил до полутора метров. При общем весе в 2,8 тонны «большая телега Кюньо» обладала грузоподъемностью примерно 5 тонн, а максимальная скорость хода составляла 3-4 км/ч, то есть двигалась паровая машина со скоростью обычного пешехода.

Проект был передовым для своего времени, но из-за низкого уровня развития технологий во второй половине XVIII века имел массу проблем. К примеру, давления пара в котле хватало только на 12 минут движения, после чего паровой котел необходимо было снова заправлять водой и разжигать под ним костер. По сути, Кюньо создал, как бы сейчас сказали, демонстратор технологий. Это был экспериментальный образец, который невозможно было использовать в реальных дорожных условиях.

Примечательно, что уже первая паровая машина создавалась по заказу военных и для вполне определенной цели, которая затем станет основной и для многих паровых тракторов. В новой машине французские военные уже тогда видели паровой тягач для перевозки тяжелых артиллерийских систем. Таким образом, «огненная телега» Кюньо изначально предназначалась для буксировки артиллерийских орудий.

Паровые трактора Бойделя и Бурелла


От появления идеи создания парового артиллерийского тягача до её реализации на практике прошло практически 100 лет. Хотя еще в 1822 году через полвека после появления проекта Кюньо патент на изобретение парового трактора оформил Давид Гордон. Предложенный Гордоном проект был первым проектом колесного парового трактора, но на практике он реализован не был, оставшись навсегда бумажным, как это часто и бывает со многими изобретениями. Именно по этой причине полноценный дебют паровых тракторов в армии состоялся только в 1856 году во время Крымской войны.
Во время войны британская армия использовала в Крыму паровые тракторы Бойделя. Военных данная разработка привлекла высокой проходимостью по местности. Для улучшения проходимости колеса трактора оснащались специальными широкими плитами, которые благодаря большой площади поверхности снижали давление на грунт. При этом интерес к подобным тракторам британцы не потеряли и после завершения конфликта. Опыты с тракторами Бойделя были продолжены и попали на страницы прессы. Известно, что новые паровые тракторы Бойделя проходили испытания даже в Гайд-парке и были публичными. При этом в английской прессе тех лет подчеркивалось, что машина отличается хорошей подвижностью, маневренностью, может разогнаться до скорости 4 мили в час на проселочной дороге и перевозить за собой груз массой от 60 до 70 тонн. Груз перевозился в пяти специально построенных для испытаний больших повозках.

По словам корреспондента, трактор мог перевозить в импровизированных вагонах до 160 солдат с полным снаряжением, разгоняясь по травяным лужайкам парка до 6 миль в час. Проведенные испытания удовлетворили военных, которые считали, что подобная техника окажется полезной в Индии и других отдаленных владениях Британской империи. Основным предназначением паровых тракторов в армии должна была стать перевозка орудий и боеприпасов.

Уже в 1871 году в Великобритании был построен еще один паровой трактор. На этот раз Буреллом, который изначально проектировал свою машину как трактор с паровым двигателем для омнибуса. Основным его предназначением должны были стать пассажирские перевозки. Тракторы Бурелла строились в достаточно больших количествах для своего времени и активно продавались на экспорт. Часть построенных образцов оказалась в Российской империи и Турции. Созданный Буреллом трактор был в состоянии тянуть на прицепе грузы массой до 37 тонн при собственном весе 10,5 тонны. В городских условиях такой трактор мог разогнаться до 8 миль в час (почти 13 км/ч). Но даже это был не рекорд скорости. Созданный и испытанный в октябре 1871 года трактор Рансома на коротких дистанциях демонстрировал скорость 32 км/ч, что было отличным результатом для самодвижущихся транспортных повозок тех лет.


Паровой трактор в русской армии


Впервые паровые тракторы были использованы в русской армии во время войны против Турции 1877-1878 годов. Они применялись для транспортировки орудий, а также перевозки различных военных грузов, при этом приоритетной и основной была именно транспортная задача. Паровой трактор, как выяснилось, хорошо заменял лошадей и оказался более рентабельным транспортным средством. При этом все созданные паровые тракторы в военном деле рассматривались исключительно как транспортные средства. Никакого желания использовать их в боевых условиях у военных не было, хотя изобретатели и предлагали свои проекты создания паровых боевых машин. Многие из этих проектов были прообразами будущих танков, но в металле они не реализовывались.

Возвращаясь к Русской Императорской армии, можно отметить, что в войне с турками использовались паровые тракторы в основном британского производства. Паровые тягачи, или, как их еще называли, дорожные локомотивы, как и многие высокотехнологичные товары, закупались в Великобритании. Зимой 1876-1877 годов Россия приобрела 10 тракторов разных моделей, в том числе шесть компании Aveling & Porter, три компании Clayton & Shuttleworth и один трактор компании Fowler.

Все эти тракторы были объединены в «Особую команду дорожных паровозов». По сути, это была первая в истории нашей армии моторизованная военно-транспортная часть. На протяжении всей военной кампании паровые машины использовались для снабжения фронта необходимым для ведения боевых действий имуществом, перевезя в общей сложности почти 9 тысяч тонн различных грузов. После войны технику перебросили в Туркестан, где дорожные локомотивы прослужили до 1881 года, пока не были окончательно списаны после выработки ресурса.


Паровой трактор Aveling & Porter, модель 1871 года
При этом широкого распространения в армии паровые тракторы никогда не имели. В начале XX века их достаточно быстро вытеснили новые машины более эффективной конструкции, оснащенные двигателями внутреннего сгорания, конкурировать с которыми паровые двигатели не могли. Окончательно такой вид техники, которая все-таки использовалась в народном хозяйстве во многих странах, добили низкие цены на топливо, установившиеся после завершения Второй мировой войны.

История парового двигателя

История парового двигателя [Главная страница истории Steam] [Карта сайта истории Steam] [Домашняя страница учебника по вводному химическому машиностроению] [Дополнительные материалы к учебнику]

Краткая история паровой машины

Резюме Карла Лиры

Одной из наиболее важных промышленных задач 1700-х годов было удаление воды из шахт. Пар использовался для откачки воды из шахт. Теперь это может показаться, что он имеет очень мало общего с современной паровой электроэнергетикой. растения.Однако одним из основных принципов, используемых при разработке Энергия на основе пара — это принцип, по которому конденсация водяного пара может создать вакуум. В этой краткой истории обсуждается, как конденсация использовалась для создания вакуума. для работы первых паровых насосов и как Джеймс Уатт изобрел раздельный конденсатор. Хотя представленные в этой истории циклические процессы не используются в современных паровых турбинах с непрерывным потоком в современных системах используются отдельные конденсаторы. работающих при давлении ниже атмосферного, с учетом описанных здесь принципов.Кроме того, истории изобретателей и их изобретений дают представление о процесс технологических открытий.

Демонстрация вакуума

Один из важнейших принципов, применяемых в работе паровой энергии. это создание вакуума путем конденсации. Эта ссылка обеспечивает простую иллюстрацию используя бутылку безалкогольного напитка и кипящую воду. Демонстрация иллюстрирует, как конденсация внутри резервуара создается вакуум. Помпа Savery, описанная ниже, использует метод очень похоже на продемонстрированный метод.Вакуум Демо.

Насос Savery

В первые дни одним из распространенных способов удаления воды было использование ряда ковшей на шкивной системе, управляемой лошадьми. Это было медленно и дорого так как животные нуждались в кормлении, ветеринарной помощи и содержании. Использование пар для перекачивания воды был запатентован Томасом Савери в 1698 году, и, по его словам, предоставил «двигатель для подъема воды огнем». Насос Савери заработал путем нагревания воды для ее испарения, заполнения резервуара паром, а затем создания вакуум, изолируя бак от источника пара и конденсируя пар.Вакуум использовался для забора воды из шахт. Однако вакуум мог брать воду только с небольшой глубины. Еще одним недостатком помпы был использование давления пара для вытеснения воды, набранной в резервуар. В принципе, давление можно использовать для нагнетания воды из резервуара вверх. 80 футов, но взрывы котлов не были редкостью, так как конструкция герметичных котлы были не очень развиты. Эта ссылка содержит подробную информацию о работе Savery Описание насоса..

Атмосферный двигатель Ньюкомена

Томас Ньюкомен (1663-1729), кузнец, в течение 10 лет экспериментировал с первый по-настоящему успешный паровой двигатель, приводивший в действие насос для удаления воды из шахты. Его способность продавать двигатель была затруднена из-за обширного патента Савери. Он был вынужден основать фирму с Савери, несмотря на улучшение показателей. его двигателя, существенные механические отличия, устранение потребность в давлении пара и использование вакуума совершенно по-другому.А Схема двигателя Ньюкомена показана на рис. 1. Двигатель называется «атмосферный» двигатель, потому что наибольшее используемое давление пара близко к атмосферное давление.

Рис. 1. Иллюстрация атмосферного двигателя Ньюкомена для перекачки воды.

Принцип действия. Паровая машина состоит из паровой поршень / цилиндр, который перемещает большую деревянную балку для привода водяного насоса. Двигатель не использует давление пара для подъема парового поршня ! Скорее, система сконструирована таким образом, что балка тяжелее со стороны главного насоса, и гравитация тянет вниз балку со стороны главного насоса.Веса добавляются к стороны главного насоса, если это необходимо. Насосы на рис. 1 вытесняют воду вверх. ход поршня насоса, в соответствии с насосами, использовавшимися в оборудовании в то время, и обсуждение следует этой конструкции. Для того, чтобы рисовать воды в основной насос в правой части схемы, рассмотрим цикл это начинается с луча, опрокинутого вниз справа. Цилиндр под паром поршень сначала заполняется паром атмосферного давления, а затем распыляется вода в цилиндр для конденсации пара.Разность давлений между атмосферой и возникающий вакуум выталкивает пар поршень вниз, поднимая поршень основного насоса вверх, поднимая воду над поршнем основного насоса и заполняя нижнюю камеру основного насоса водой. В нижней части хода парового поршня открывается клапан для восстановления паровой цилиндр к атмосферному давлению, а луч направлен вниз справа под действием силы тяжести, позволяя главному поршню упасть. Когда главный поршень падает, вода из-под поршня проходит в камеру над поршнем, как будет объяснено позже.Пар атмосферного давления поступает в паровой цилиндр. на этом этапе, что позволяет повторить процесс.

Двигатель Ньюкомена был лучшей технологией на протяжении 60 лет! Некоторые двигатели Ньюкомена использовались намного дольше, хотя и значительно уступали Ваттным последующие двигатели. Более подробно о работе и фото старейшего существующий двигатель Ньюкомена, см. Newcomen Описание двигателя.

Атмосферный паровой двигатель мощностью

Вт

Рис. 2.Иллюстрация атмосферного двигателя Уатта для перекачивания воды. Главный насос не показан. (По гравюре Стюарта, 1824 г., стр. 114.).

 

Двигатели

Newcomen были крайне неэффективны. Пользователи узнали, как требовалось много энергии. Паровой цилиндр неоднократно нагревался и охлаждался, которые тратили энергию на повторный нагрев стали, а также вызывали большие тепловые стрессы. Джеймс Уатт (1736-1819) совершил прорыв, применив отдельный конденсатор.Уатт открыл отдельный конденсатор в 1765 году. (См. Эксперимент Уатта.) Потребовалось 11 лет, прежде чем он видел устройство на деле! Самое большое препятствие для реализации двигателя Уатта была технология изготовления большого поршня/цилиндра. с достаточно жесткими допусками, чтобы они герметизировали умеренный вакуум. Технология улучшилась примерно в то же время, когда Уатт нашел финансовую поддержку, в которой он нуждался, благодаря партнерству с Мэтью Бултоном.

Принцип действия. Двигатель Ватта, как двигатель Ньюкомена, работающий по принципу разности давлений, создаваемой вакуумом с одной стороны поршня, чтобы толкнуть паровой поршень вниз. Однако паровой цилиндр Уатта и вовсе оставался горячим. раз. Клапаны позволяли пару поступать в отдельный конденсатор. а затем конденсат откачивался вместе с газами с помощью воздушного насоса. (См. рис. 2.)

Более подробная информация о работе и фотографии пары двигателей Watt используется для перекачки воды, см. Уатт Описание двигателя.

Поршень двойного действия и роторный двигатель

Рис. 3. Иллюстрация двигателя двойного действия Бултона-Ватта. (адаптированный с гравюры Стюарта, 1824 г., стр. 128).

 

Ватт и Боултон успешно применили свой двигатель для откачки воды из колодцы. Бултон был прозорливым промышленником и воспользовался возможности применения двигателя в других отраслях промышленности.Перемещение паровой двигатель в помещении, устройство стало полезным для работы мельниц и текстильные фабрики и др.

Двигатель, изображенный слева, является примером двигателя позднего 1700-е годы. Обратите внимание на цепь, которая ранее соединяла поршень с балкой. двигатели были заменены механизмом параллельного движения. Ватт сказал своему сыну, что он гордится этим изобретением еще больше, чем сам двигатель. Механизм позволял поршню действовать в идеально выровненное движение вверх/вниз, в то время как луч следует по дуге.Механизм также дали возможность передавать работу в восходящем ходе! Steam есть наконец-то выполняет работу, толкая вверх! Используемые для этого котлы устройством также являются котлы атмосферного давления. Цилиндровое пространство над поршень соединен с вакуумом конденсатора, чтобы обеспечить пар, толкающий поршень.

Двигатель слева также содержит еще одно необходимое улучшение для работы машин с постоянной скоростью — подключен регулятор скорости к дроссельному клапану.

Подробнее о двигателе двустороннего действия, механизме параллельного движения, регулятор скорости, а также система солнечной и планетарной передачи (не изображена на рис. 3), включая фотографии, см. Описание двигателя.

Биография Джеймса Ватта и история двигателя

История Джеймса Уатта и разработки двигателя чрезвычайно интересна. Используйте эту ссылку, чтобы найти биографию Ватта.История поможет вам понять, как двигатель стал больше, чем водяной насос, и как Вышеуказанные события относятся к человеку и времени.

Важные даты в развитии Steam Двигатель

Краткая библиография книг и ресурсов для Изучение паровых двигателей и Джеймса Уатта

Карта сайта

Для просмотра каталога сайта щелкните здесь.


Спасибо за проявленный интерес!

Обновлено 21.05.13, авторское право 2001-2013, Карл Т.Лира, [email protected] Все права защищены.
Подготовлено как дополнение к Вводной Химическая инженерия Термодинамика.

Локомотивы — Трансконтинентальная железная дорога

На протяжении веков человек пытался использовать механическую энергию тепла и воды. Еще в 200 г. до н.э. в своем Pneumatica Герой Александрийский описал устройство, названное эолипилом, которое считается первой зарегистрированной паровой машиной. Шар с водой был установлен над котлом, и, когда он нагревался, две выступающие изогнутые трубки выпускали струи пара, заставляя шар вращаться.Многие такие устройства были придуманы в последующие века, когда ученые изучали принципы гидравлики, пневматики и свойства газов, но эти устройства не выполняли реальной работы. Только в 18 -м веке в Великобритании паровая машина начала менять не только облик промышленности, но и отношение человечества к труду и обществу.

Как работает двигатель Ньюкомена

Вода кипятится для создания пара, который толкает вверх поршень в цилиндре.Шток поршня прикреплен к поперечной балке, и по мере того, как поршень поднимается, вес штока насоса, подвешенного на противоположном конце балки, тянет вниз. Когда поршень достигает верхней части цилиндра, в поршневой цилиндр впрыскивается струя воды, в результате чего пар конденсируется, засасывая поршень обратно вниз. Охлаждающая вода сливается, и цикл повторяется бесконечно.

В 1712 году Томас Ньюкомен и его ассистент Джон Калли представили первый коммерчески жизнеспособный паровой двигатель. Атмосферный двигатель Ньюкомена использовал пар для питания насоса.Хотя это было не очень эффективно, сотни таких двигателей использовались для откачки воды из британских угольных шахт и затопленных территорий.

В конце 18 го века Джеймс Уатт, человек, которого впоследствии назовут отцом паровой машины, значительно повысил эффективность стационарной машины, когда он запатентовал двигатель «двойного действия», который использовал пар высокого давления на обе стороны поршня, чтобы удвоить мощность. Его патенты также включали такие вспомогательные устройства, как манометры, дроссельные клапаны и регуляторы пара.В партнерстве с производителем Мэтью Бултоном усовершенствования и изобретения Уатта привели к промышленной революции.

После усовершенствований Уатта многие изобретатели пытались приспособить паровой двигатель к видам транспорта как на суше, так и на воде. Достижение движущей силы пара позволило бы человеку впервые в истории путешествовать по суше со скоростью, превышающей скорость домашней лошади.


Трамвайный локомотив Тревитика

В 1802 году Ричард Тревитик запатентовал «двигатель высокого давления» и создал первый паровой локомотив на рельсах.Тревитик писал 21 февраля 1804 года, после испытаний своего трамвайного паровоза высокого давления, что он «перевез десять тонн железа, пять фургонов и 70 человек… более 9 миль… за 4 часа 5 минут». Минц». Несмотря на тяжелое путешествие, это был первый шаг к изобретению, которое полностью изменит отношение человека к времени и пространству.

Джордж Стефенсон и его сын Роберт построили первый практический паровоз. Стивенсон построил свой «передвижной двигатель» в 1814 году, который использовался для перевозки угля на шахте Киллингворт.В 1829 году Стивенсоны построили знаменитый локомотив Rocket, , в котором использовался многотрубный котел, практика, которая продолжалась в последующих поколениях паровых двигателей. Ракета выиграла соревнование на испытаниях в Рейнхилле, проводившихся для решения вопроса о том, лучше ли перемещать вагоны по рельсам с помощью стационарных паровых двигателей с использованием системы шкивов или с использованием паровых двигателей локомотива. Модель Rocket выиграла приз в размере 500 фунтов стерлингов со средней скоростью 13 миль в час (без груза Rocket развивала скорость до 29 миль в час), опередив Novelty Брейтуэйта и Эриксона и Тимоти Хакворта. Санс Парей .Стефенсоны включили в свои двигатели элементы, которые использовались в последующих поколениях паровых двигателей.


Патентный локомотив Стивенсона

Хотя первым локомотивом, работавшим на американской железной дороге, был Stourbridge Lion , построенный в 1828 году и импортированный из Англии Горацио Алленом из Нью-Йорка, британские локомотивы не стали доминировать на американских железных дорогах, потому что они были слишком тяжелыми для относительно легкие и часто неровные американские трассы.Фактически, Lion вскоре был переведен в режим стационарной паровой машины.

американских изобретателей и инженеров шли параллельным курсом с британцами, и еще в 1812 году Джон Стивенс обратился в Конгресс с ходатайством о поддержке национальной железной дороги. Он также построил первый американский паровой локомотив в 1825 году. Многотрубный котельный двигатель работал на кольцевой демонстрационной трассе на его территории в Хобокене, штат Нью-Джерси. Хотя ему не удалось получить финансовую поддержку для национальной железной дороги или его локомотива, Стивенс позже основал одну из первых железных дорог Америки, Camden & Amboy Railroad.

Tom Thumb Питера Купера , построенный в 1830 году, был первым американским локомотивом, который тянул пассажирский вагон по железной дороге. Несмотря на небольшой размер, он был достаточно мощным, чтобы убедить директоров железных дорог Балтимора и Огайо в практическом применении паровоза.


Лучший друг Чарльстона

Честь быть первым, кто протащил состав вагонов по американской железной дороге в регулярном сообщении, достается Лучшему другу Чарльстона в 1831 году.Разработанный Э. Л. Миллером и построенный в Нью-Йорке, Best Friend проработал почти шесть месяцев, пока его котел не взорвался, когда рабочий, которого раздражал звук шипящего пара, защелкнул предохранительный клапан.

В 1831 году Матиас Болдуин также основал Локомотивостроительный завод Болдуина. Его вторая паровая машина, E.L. Miller создал прототип, на основе которого позже были разработаны двигатели. К концу 19 века компания Матиаса Болдуина стала крупнейшим производителем локомотивов с одним заводом в мире и доминировала на рынке более ста лет, выпустив около 59 000 локомотивов.

Первые локомотивы были построены с фиксированными колесами, которые хорошо работали на прямых путях, но не так хорошо в гористой местности Америки. Американский инженер-строитель Джон Джервис спроектировал локомотив Experiment в 1832 году, который имел поворотную четырехколесную направляющую тележку, также известную как «тележка», которая могла двигаться по рельсам и позволяла локомотивам двигаться по железным дорогам с более узкими колеями. кривые.


Локомотив Америка, построенный компанией Grant Locomotive Works, Патерсон, Н.J., для Парижской выставки 1867 г., стандартный американский локомотив 4-4-0 середины 19 века.

Пилот, или «ловец коров», был уникален для американских локомотивов. Железнодорожные пути не были огорожены, и железнодорожные компании несли ответственность за любой ущерб, причиненный в результате столкновения с животным, которое могло сойти с рельсов локомотива. John Bull, примерно в 1833 году, был одним из первых локомотивов в Америке, оснащенных таким устройством для преодоления препятствий на пути. Вскоре пилоты стали стандартным оборудованием для американских локомотивов.

Локомотивы

могут быть сконфигурированы по-разному, в зависимости от колесной формулы ведущего грузовика, ведущих колес и ведомого грузовика. Конфигурация 4-4-0 (то есть четыре колеса на ведущей тележке и четыре ведущих колеса без задней тележки) чаще всего использовалась в США и стала известна как американский стандарт. Локомотивы, которые встретились на вершине Промонтори, Юпитер Central Pacific и Engine No. 119 Union Pacific, были локомотивами 4-4-0.

Американские производители выпустили локомотивы, равные по мощности британским двигателям, но по более низкой цене. Хотя американские двигатели были искусно украшены дорогой латунной продукцией, а стоимость рабочей силы была выше, чем в Великобритании, американские производители сократили затраты, используя для многих компонентов менее дорогой чугун, а не кованое железо. Американские железные дороги начинали с использования локомотивов, импортированных из Великобритании, но к концу 19 го века Америка стала крупным производителем локомотивов и экспортировала более 2900 двигателей.

Не будет преувеличением сказать, что паровая энергия и локомотивы оказали такое же преобразующее воздействие в 19 веке, как и компьютер в 20 веке. Роберт Терстон в своей книге 1878 года по истории паровой машины сказал, что было бы «излишним пытаться перечислить преимущества, которые она принесла человечеству, поскольку такое перечисление включало бы добавление ко всем удобствам и удобствам». создание почти каждой роскоши, которой мы сейчас наслаждаемся.

№ 69: Паровые двигатели в Англии

Сегодня давайте посмотрим на паровые машины в Англия восемнадцатого века. Университет Инженерный колледж Хьюстона представляет это сериал о машинах, которые делают наши цивилизация управляется, и люди, чья изобретательность создал их.

Паровые машины были английским подарок миру в восемнадцатом веке.Томас Савери начал все это со своего парового насоса в 1698 году. последовала первая настоящая паровая машина Томаса Ньюкомена. двигатель в 1711 году. Когда Джеймс Уатт продал свой первый двигатель в 1769 году, паровые машины существовали уже семьдесят лет. Их было построено почти 600 штук.

Что сделал Уатт, так это усовершенствования, которые оставили паровые машины в четыре раза эффективнее.Его первый двигатели выдавали всего около шести лошадиных сил — не намного больше, чем первые двигатели Ньюкомена, но они были меньше и ели гораздо меньше угля. И менее чем за 20 лет он увеличил производство до целых 190 лошадиных сил.

В те времена 190 лошадиных сил никак не подходили под капотом автомобиля.Эти ранние двигатели были громадный. Цилиндры старых двигателей Ньюкомена были от двух до десяти футов в диаметре. Ньюкомен двигатель представлял собой двухэтажное строение. двигатели Уатта были более компактными, но их цилиндры все еще от полутора до пяти футов в диаметре.

Историки Канефски и Роби говорят нам, что, как хорошо как бы то ни было, двигатели Уатта не доминировали производство.К концу века более 2000 паровые машины были построены в Англии, и меньше более 500 из них были двигателями Ватт.

На самом деле паровые машины так и не стали основными источник энергии в восемнадцатом веке. Большинство сила по-прежнему исходила от водяных колес и ветряные мельницы. Заводы паровых машин никогда не производили более нескольких сотен лошадиных сил в год.Но произошли две вещи: те специализированные задачи, которые были абсолютно существенное значение для промышленной революции, как откачивая воду из шахт, чтобы мы могли уголь и металлы нам нужны. И сила пара была основу для тяжелой энергетики, которая так изменил жизнь девятнадцатого века.

К 1800 году суммарная мощность всех паровых двигателей, когда-либо построенных, был примерно таким же, как один из наших современные дизельные двигатели.Они не меняли Английская деревня на ночь. Но они были крадущийся конь величайшей революции в мире когда-либо виденных — агентов перемен, столь далеких превзошел все, о чем когда-либо думали их создатели из.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета. где нас интересует, как изобретательные умы Работа.

(Музыкальная тема)

Канефски Дж. и Роби Дж. Паровые двигатели в Британия 18-го века: количественная оценка, Технология и культура , Vol. 21, № 2, апрель, 1980, стр. 161-186.

Этот эпизод был сильно переработан как Эпизод 1440.


Из Семейные паровые двигатели Объяснение , 1836

Паровой насос Savery 1698


Из 1832 Эдинбург энциклопедия , 1836 г.

Атмосферный паровой двигатель Ньюкомена

Паровой двигатель обеспечивает промышленную революцию

Обзор

Изобретение парового двигателя в 1698 году Томасом Савери (1650?-1715) стало одним из наиболее важных шагов на пути к современной индустриальной эпохе, когда сила машин заменила человеческую. или животная мышечная сила.Патент Савери 1698 года на его паровой двигатель, предназначенный для удаления воды, просачивающейся на дно угольных шахт, заложил основу для серии усовершенствований и переделок Томаса Ньюкомена (1663-1729) и, в первую очередь, Джеймса Уатта ( 1736-1819), что привело к преобразованию не только труда, но и всего общества, на поддержку которого эта работа велась. В то время как множество других изобретений и устройств сыграли важную роль в движении к индустриализации, именно паровая машина прежде всего определила место и значение машины в современном мире и сделала возможным создание крупных заводов, которые были среди наиболее значимые начинания индустриальной цивилизации.

Предыстория

К концу 1600-х в Англии возникла проблема с топливом. Суровые зимы и рост населения привели к истощению многих великих лесов Англии, поскольку деревья были вырублены и сожжены. Оставшаяся древесина была более ценна как пиломатериал, чем как топливо. Для решения проблемы Англия обратилась к своим богатым месторождениям угля. К сожалению, добыча угля создала собственный набор проблем, в первую очередь склонность воды просачиваться в самые нижние слои угольных шахт, что затрудняет, если не делает невозможной добычу угля.Были предприняты некоторые попытки удалить воду с помощью ручных насосов для создания вакуума в трубах: вода затем всасывалась в вакуум. Однако ручная откачка была медленной и в конечном итоге неэффективной по сравнению с объемом воды в шахтах.

Изобретатель и торговец Томас Савери из Девоншира, Англия, зная об экспериментах с паром и давлением, направил свои технические способности на создание механического устройства для использования этих свойств для подъема воды. Устройство Савери предусматривало нагрев воды в котле; кипящая вода производила пар, который направлялся по трубам в сосуд, который, в свою очередь, был соединен с всасывающей трубой, которая спускалась в воду, которую нужно было поднять.Как только приемный сосуд наполнялся паром, его обрызгивали холодной водой. Внезапное охлаждение сосуда быстро сконденсировало пар, создав вакуум, который привел к изменению атмосферного давления во всасывающей трубе, заставляя воду подниматься по ее длине. Савери получил патент на это устройство в 1698 году.

Четыре года спустя он опубликовал трактат с описанием своего изобретения, Друг горняков; Или двигатель для подъема воды с помощью огня . Его двигатели стали известны как «Друзья горняков», хотя неясно, нашел ли какой-либо из них реальное применение в угольных шахтах.

Были некоторые технические проблемы с Друзьями шахтеров, не последней из которых было плохое качество металлической фурнитуры в то время. Поскольку устройство требовало контроля внутреннего давления (технически изобретение Савери представляло собой атмосферный двигатель, а не настоящий паровой двигатель), было жизненно важно, чтобы все трубы были плотно закрыты. Однако такие уплотнения оказалось трудно обслуживать, и устройства Савери постоянно выходили из строя стыков труб.

Другой изобретатель из Девоншира, кузнец Томас Ньюкомен, усовершенствовал устройство Савери, превратив его в настоящую паровую машину.Там, где «Друг горняков» использовал открытый огонь, в двигателе Ньюкомена использовался герметичный котел. Над котлом располагался поршневой цилиндр; поршень был соединен с насосом, утяжеленный шток которого поднимал поршень к верхней части цилиндра. С поршнем в верхней части цилиндра сам цилиндр заполнялся паром из котла. Холодная вода, которая распылялась в заполненный паром цилиндр, конденсировала пар, создавая вакуум, который тянул поршень вниз, завершая цикл насоса. Каждый завершенный цикл поднимал воду, в которой покоилось дно насоса.Первая известная рабочая модель двигателя Ньюкомена была развернута в 1712 году, хотя считается, что ей предшествовало множество прототипов.

Усовершенствования Ньюкомена значительно повысили эффективность парового водоподъемного устройства, если не его эффективность. Однако двигатель Ньюкомена столкнулся с многочисленными юридическими проблемами из-за патента Савери и убеждения, что Ньюкомен нарушает права Савери. После долгих переговоров Ньюкомен согласился платить гонорары Савери, а затем синдикату, который приобрел патент Савери после его смерти.

Проблемы с эффективностью решались труднее. Хотя опыт Ньюкомена как слесаря ​​по металлу способствовал улучшению соединений и уплотнений в котле и системе трубопроводов, в его двигателе оставался серьезный недостаток. Поскольку поршневой цилиндр нужно было охлаждать для каждого цикла и повторно нагревать для каждого последующего цикла, требовалось огромное количество топлива просто для обновления пара. На угольных шахтах это мало что значило, где топлива было, очевидно, предостаточно. Действительно, для более глубоких шахт последовательно использовалось несколько двигателей Ньюкомена, поднимающих воду с одного уровня на другой, причем каждый двигатель сжигал большое количество угля для обеспечения каждого хода своего насоса.В других местах, однако, количество необходимого топлива стало препятствием для широкого использования двигателей.

Двигатели Ньюкомена, однако, нашли более широкое применение благодаря постоянным усовершенствованиям и усовершенствованиям, и эра пара действительно началась. Однако полный потенциал пара ждал внимания шотландского инженера-механика Джеймса Уатта.

Уотта, производителя инструментов, в 1750-х годах попросили отремонтировать двигатель Ньюкомена. Тщательное наблюдение за работой двигателя вдохновило Ватта. Неэффективность была результатом объединения парового цикла и цикла конденсации в одном и том же цилиндре.Мало того, что комбинация была неэффективной, она создавала ужасную повторяющуюся нагрузку на цилиндр. Во время воскресной прогулки Уатту пришло озарение: процесс конденсации должен быть отделен от поршневого цилиндра. Он быстро сконструировал новую паровую машину, в которой пар, совершив свою работу, направлялся из первого цилиндра во второй, единственной целью которого было служить сосудом для конденсации. Уатт построил прототип, который существует до сих пор, в 1765 году и получил патент в 1769 году.

Польза проницательности Уотта была поразительной. Улучшение теплового КПД — горячий цилиндр мог оставаться горячим, а холодный — холодным — привело к значительному повышению экономичности работы паровой машины: для выполнения большей работы требовалось меньше топлива. При поддержке богатого английского фабриканта Мэтью Бултона (1728–1809) Уатт создал в 1775 году литейный завод Сохо в Бирмингеме, Англия. Из этой литейной выливались двигатели Watt, а также постоянные улучшения. Возможно, самым важным усовершенствованием было введение Уаттом в 1782 году механизма двойного действия, который позволял двигателю перемещать поршень как вперед, так и назад, что существенно увеличило его рабочую мощность вдвое.Дальнейшее усовершенствование адаптировало паровой двигатель к вращательному движению — двигатель можно было использовать для движения в любом направлении, что делало его идеальным не только для перекачки вверх и вниз, но и для любого повторяющегося цикла движения. Вскоре паровые двигатели приводили в движение хлопчатобумажные и шерстяные фабрики и нашли применение в других отраслях, особенно в зарождающейся транспортной отрасли, которая адаптировала паровые двигатели для железных дорог и кораблей. Сама промышленность отреагировала на это, находя все новые и более амбициозные способы применения теперь уже универсального двигателя.

Сам по себе пар оказался универсальным под руководством Ватта своими свойствами. Он отапливал свои кабинеты паром. Он разработал приборы для измерения эффективности двигателя и регуляторы для контроля паровых двигателей от неправильной или опасной работы. Осознание потенциальной опасности паровых двигателей, по сути, вызвало одну из немногих оплошностей Уатта: до конца своей жизни он оставался противником использования пара высокого давления, несмотря на резкое увеличение эффективности, которое предлагало более высокое давление.

Его изобретения не ограничивались паровым двигателем. По мере распространения успеха его машины росли и деловые потребности, с которыми столкнулся Уатт: заваленный бумажной работой, он изобрел химический процесс для копирования документов, процесс, который использовался до появления пишущей машинки, спустя много времени после смерти Уатта.

По мере роста важности парового двигателя Ватт также приложил свои усилия — и свои инженерные навыки — к документированию и измерению производительности двигателя. Он создал единицу измерения, основанную на сравнении механической мощности с мощностью предыдущего универсального источника энергии — лошади.Единица измерения Ватта, лошадиная сила, приравнивала способность лошади поднимать 33 000 фунтов (14 969 кг) на 1 фут (0,3 м) за 1 минуту. Лошадиная сила по-прежнему широко известна как показатель механической энергии.

Но это был не единственный вклад Ватта в язык измерения энергии. Когда он умер в возрасте 83 лет, его усовершенствование парового двигателя уже было на пути к преобразованию всех аспектов человеческого общества. По сей день его имя известно не только как имя инженера и изобретателя, но и как, пожалуй, самая распространенная из всех единиц измерения энергии: ватт.

Воздействие

Воздействие парового двигателя невозможно переоценить — оно связано с печатным станком, электроэнергией, телеграфом и телефоном, а в последнее время и с компьютером, как изобретениями, оказавшими драматическое и далеко влияние на цивилизацию.

С момента своего появления как устройства, предназначенного для конкретной цели — подъема воды — паровая машина сама поднялась, чтобы поднять все общество в индустриальную эпоху. Сама промышленная революция — преобразование экономики из местной фабрики и мастерской в ​​экономику, основанную на огромных центральных фабриках и широком и быстром распределении товаров, — покоится на облаке пара.

Паровая машина затронула и изменила практически все отрасли промышленности. Угольные шахты, для которых были впервые разработаны «Друзья горняков» Савери, становились все более и более важными в качестве источника топлива для быстро растущего числа паровых двигателей; в свою очередь, повышенный КПД двигателей позволил копать шахты еще глубже, не затапливая их. Шахты по добыче других полезных ископаемых быстро следовали за угольными шахтами, все глубже и глубже в землю. Сама металлургия отреагировала на потребность во все более герметичных и долговечных уплотнениях: усовершенствования в металлообработке сделали возможными более крупные котлы, а более крупные котлы могли приводить в движение более крупные поршни, которые, в свою очередь, приводили в действие более крупные и мощные машины.

Эти машины сделали возможным создание краеугольного камня индустриального общества — фабрики. Огромные централизованные производственные операции выросли вокруг относительно дешевой и все более эффективной механической энергии, обеспечиваемой паровыми двигателями. Текстильная промышленность была одной из первых бенефициаров паровой энергии, поскольку двигатели использовались для привода больших ткацких станков, за которыми ухаживали десятки рабочих, производивших огромное количество ткани.

Возможность приспособить паровые двигатели посредством механических соединений к вращательным приводам позволила создать паровой транспорт.Железнодорожные линии пересекали страны, а вскоре и континенты; пароходы путешествовали по океанам гораздо быстрее, чем парусные корабли. Некоторые модели первых автомобилей были паровыми. Большая часть грузов, перевозимых по железной дороге и пароходам, производилась на паровых заводах. Паровое тепло, используемое для централизованного отопления, стало более распространенным.

По мере того, как значение фабрик росло, сами города увеличивались в размерах, поскольку население привлекалось к работе на фабриках.

Индустриализация оказалась палкой о двух концах.Некоторые рабочие, ремесленники и ремесленники, увидев, что машины вытесняют их навыки, в ответ последовали примеру Неда Ладда и саботировали фабрики. В течение девятнадцатого века условия на фабриках вызывали призывы к социальным реформам и заботу о правах рабочих. Рост промышленно развитой цивилизации, питаемой паром (а позже электричеством и нефтью), можно было увидеть в небе, которое само потемнело от дыма от горящего угля.

Однако, к добру или к худу, изобретения Савери, Ньюкомена и Уатта изменили курс мировой цивилизации, предоставив дешевый и эффективный источник энергии и мощности, который был адаптирован и продолжает использоваться в различных формах для управления двигатели цивилизации.

КИТ ФЕРРЕЛЛ

Дополнительная литература

Кардуэлл, Дональд. История технологий Нортона . Нью-Йорк: WW Norton & Company, 1994.

Карнеги, Эндрю. Джеймс Уатт . Нью-Йорк: Doubleday, Page & Company, 1905.

Лорд, Джон. Капитал и мощность пара 1750-1800 . Лондон: 1923.

Савери, Thos. Друг шахтеров; Или двигатель для подъема воды с помощью огня, описанный под номером .Лондон: С. Крауч, 1702.

Терстон, Роберт. История создания парового двигателя . Нью-Йорк: Д. Эпплтон и компания, 1878.

Наука и ее времена: понимание социальной значимости научных открытий

Кто изобрел паровой двигатель и в каком году?

Обзор

Вопрос «Кто изобрел первый паровой двигатель и в каком году?» интересен, потому что ответ очень нечеткий. Цапля (также называемая Героем) иногда считается изобретателем парового двигателя мощностью около 100 А.D, потому что он построил устройство, которое вращалось за счет реактивной мощности от выхлопного пара. Другой кандидат, Томас Савери , запатентовал средство откачки воды из угольных шахт силой пара в 1698 году. Примерно в 1712 году Томас Ньюкомен , работая с Томасом Савери, изобрел атмосферный паровой двигатель как усовершенствованное устройство для откачки воды. из угольных шахт. Примерно в последней четверти 18 века Джеймс Ватт изобрел несколько усовершенствований парового двигателя, которые превратили его в устройство, которое можно было использовать для получения энергии на фабриках.Каждый из этих кандидатов на признание изобретателем паровой машины будет рассмотрен в следующих разделах этой статьи, после чего будет определен лучший кандидат.

Герон Александрийский и его эолипил

Человек, которому приписывают изобретение эолипила, идентифицированный как «Герой» или «Герон», был греком, который жил в Александрии, Египет, примерно с 10 по 70 г. н.э. эолипил, построенный Героем, показан слева. В этом устройстве пар генерировался огнем под закрытым горшком с водой.Пар поступал в шар через вертикальные трубки, соединяющие шар с нагретым котлом. Пар выходил из шара через трубки, изогнутые под углом 90°, так что струйное действие выходящего пара приводило шар во вращение.

Вращательное движение могло быть продуктивно использовано для приведения в движение машин, но нет никаких доказательств того, что оно использовалось для этого. Кажется, что это была в основном игрушка или демонстрация, которая использовалась в храмах.

Томас Савери использует пар для удаления воды из шахт

Другой возможный ответ на вопрос «Кто изобрел первую паровую машину и в каком году?» — Томас Савери в 1698 году.

В этом году английский военный инженер Савери (1650 — 1715) запатентовал устройство для удаления воды из угольных шахт с помощью пара. Версия «пожарной машины» Савери 1702 года, как он ее называл, показана на иллюстрации справа. Этот аппарат мог извлекать воду из шахты, поочередно направляя пар из котла в сосуд с водой, тем самым вытесняя воду и охлаждая пар для его конденсации, создавая всасывание для втягивания воды в сосуд из шахты.Говорят, что он мог поднять воду на целых 24 фута. Поскольку в устройстве Савери не было движущихся частей, его часто не считают паровым «двигателем». признание как «тот, кто изобрел паровой двигатель». Он построил первую атмосферную паровую машину как усовершенствование устройства Савери для удаления воды из угольных шахт. Паровая машина Ньюкомена показана на иллюстрации слева.Это был первый «паровой двигатель» с движущимися частями и механизмами, поэтому некоторые считают его первым настоящим паровым двигателем. В его паровой машине поршень насоса и цилиндр были погружены в воду в шахте. Плунжер насоса перемещался вверх и вниз, чтобы перекачивать воду с помощью поршня и цилиндра над топкой и парогенератором. Цилиндр попеременно наполнялся паром, чтобы поршень перемещался вверх, а затем обрызгивался холодной водой для конденсации пара, так что атмосферное давление толкало поршень вниз.Положение поршня вниз позволяет пару снова поступать в цилиндр, и процесс повторяется.

Томас Уатт и основные усовершенствования паровой машины

Четвертый ответ, который мы рассмотрим на вопрос «Кто изобрел первую паровую машину и в каком году?», это Джеймс Уатт в середине и конце 18 века. . Уатт (1736 — 1819) — это

человек с наибольшим признанием имени среди рассматриваемых здесь изобретателей. Одной из причин признания его имени является использование ватта (названного в его честь) в качестве единицы мощности.Уатта иногда называют изобретателем паровой машины, потому что он значительно усовершенствовал паровую машину Ньюкомена, превратив ее в полезный источник энергии для машин на фабриках, тем самым помогая «запустить» промышленную революцию. Одними из наиболее важных нововведений, которые Уатт добавил к паровой машине, были: 1) отдельный конденсатор, который увеличил эффективность преобразования тепла в механическую энергию примерно в четыре раза, 2) коленчатый вал и маховик для преобразования движения «вверх и вниз» в вращающийся вал и iii) регулятор, чтобы скорость двигателя не вышла из-под контроля.Изображение справа представляет собой изображение паровой машины Уатта примерно 1769 года.

Резюме

Итак, кто изобрел первую паровую машину и в каком году? Есть еще как минимум четыре возможных ответа. Если вы считаете эолипил, построенный Героем в первом веке нашей эры, паровой машиной, потому что она заставляла шар вращаться с помощью силы пара, хотя и не выполняла никакой полезной работы, то Герой — это тот, кто изобрел паровую машину.

Если считать необходимым, чтобы паровая машина выполняла полезную работу, то первой паровой машиной можно считать запатентованную в 1698 году «пожарную машину» Томаса Савери для подъема воды из угольных шахт.Если «паровая машина» должна иметь движущиеся части и выполнять полезную работу, то изобретателем паровой машины можно считать Томаса Ньюкомена, построившего более совершенную «пожарную машину», которая работала на энергии пара для подъема воды из шахт.

Наконец, Томас Уатт, который во второй четверти восемнадцатого века разработал паровую машину таким образом, чтобы она могла обеспечивать питание машин на фабриках, некоторыми считается изобретателем паровой машины.

Мой голос за Томаса Ньюкомена как изобретателя паровой машины примерно в 1712 году, потому что его «паровая машина» была первой с движущимися частями, которые выполняли полезную работу.

Для получения дополнительной информации о современных паровых двигателях ознакомьтесь со статьями Bright Hub на такие темы, как экологичные паровые двигатели и использование пара на кораблях.

Ссылки

1. Терстон, Роберт Х., История развития парового двигателя, Д. Эпплтон и компания, 1878 г., https://www.history.rochester.edu/steam/thurston/1878

2. Справочник по современной истории в Интернете, https://www.fordham.edu/halsall/mod/modsbook14.html

Ричард Тревитик — ASME

Противоречивая и несколько трагическая фигура, Ричард Тревитик (1771 – 1833) приписывают изобретение первой паровой машины высокого давления и первого действующего паровоза на рубеже 19-го века.

Тревитик родился в горнодобывающем районе Корнуолла, Англия, в 1771 году. Самый младший из шести детей, Тревитик проявлял очень мало интереса к школе и был охарактеризован учителем как «непослушный, медлительный и упрямый». Он пошел работать на шахту Wheal Treasury, где его отец был менеджером по добыче полезных ископаемых. У него развились способности к математике и инженерии, и в возрасте 19 лет он работал инженером-консультантом. К тому времени он вырос до 6 футов 2 дюйма в высоту и стал известен как «Корнуоллский великан».

Работая в шахтах, он узнал о важности паровой машины для выкачивания и подъема руды из шахты. Поскольку в Корнуолле не было угольных месторождений, импортировать уголь, необходимый для паровой машины, было дорого, и было важно, чтобы двигатель работал эффективно. Тревитик сосредоточился на повышении эффективности чрезвычайно большой паровой машины низкого давления, изобретенной Джеймсом Уаттом. Тревитик считал, что использование пара под высоким давлением позволит сделать двигатели намного компактнее и эффективнее.Уатт считал, что использование пара высокого давления слишком опасно для практического применения.

Тревитик был назначен инженером шахты Дин Донг в Пензансе. В 1797 году он разработал успешный двигатель высокого давления, который вскоре стал пользоваться большим спросом в Корнуолле и Южном Уэльсе для подъема руды и отходов из шахт. Его компактные двигатели можно было перевозить в обычном фермерском фургоне на шахты Корнуолла, где они стали известны как «причуды пуха», потому что выбрасывали свой пар в атмосферу.

Интересы Тревитика вскоре переключились на разработку паровых двигателей высокого давления для локомотивов. В канун Рождества 1801 года он представил свой первый паровоз высокого давления и взял с собой в небольшое путешествие семерых друзей. Локомотив, известный как «Пыхтящий дьявол», мог поддерживать давление пара во время коротких поездок. Три года спустя Тревитик изготовил первый в мире паровой двигатель, успешно работающий на рельсах, который, по его мнению, будет более эффективным, чем конные фургоны, перевозящие тяжелые грузы угля и железа в шахты и обратно.Локомотив был способен перевозить десять тонн железа, 70 пассажиров и пять вагонов от металлургического завода в Пенидаррене до канала Мертир-Кардифф. Локомотив развил скорость почти пять миль в час на девятимильном пути, который был пройден за 4 часа 5 минут. Локомотив Penydarren был спроектирован таким образом, что выхлопной пар направлялся в дымоход, что создавало тягу, которая более мощно вытягивала горячие газы от огня через котел — новый технический принцип, жизненно важный для успеха двигателя высокого давления.

Тревитик вернулся в Корнуолл и разработал новый локомотив, который он назвал «Поймай меня, кто сможет». Летом 1808 года он построил кольцевую железную дорогу на Юстон-сквер и взимал плату в один шиллинг за поездку. К несчастью для Тревитика, его изобретения немного опередили свое время, поскольку чугунные рельсы были недостаточно прочными, чтобы выдержать вес его локомотивов, и постоянно ломались. Прошло несколько лет, прежде чем паровое движение стало коммерчески жизнеспособным.

Отказавшись от каких-либо будущих разработок локомотивов, он приспособил свой двигатель высокого давления для привода железопрокатного стана и баржи с помощью гребных колес.Его двигатель также использовался для приведения в действие первой в мире паровой земснарядной машины. Он продолжал экспериментировать, но ему было трудно найти финансовую поддержку и заработать на своих изобретениях. В 1816 году он принял предложение работать инженером на серебряном руднике в Перу. Он провел десять лет, путешествуя и работая в Южной Америке, но вернулся в Англию без гроша в кармане в 1827 году. В феврале 1828 года Палата общин отклонила петицию, предполагавшую, что он должен получать государственную пенсию. Тревитик умер в крайней нищете в Дартфорде, Англия, 22 апреля 1833 года.

В записке коллеге-инженеру Дэвису Гилберту Тревитик писал: «Я был заклеймен глупостью и безумием за то, что пытался сделать то, что мир называет невозможным, и даже от великого инженера, покойного мистера Джеймса Уатта, который сказал выдающемуся еще живой научный характер, что я заслужил повешение за ввод в действие двигателя высокого давления. Это до сих пор было моей наградой от публики, но если это все, я буду удовлетворен великим тайным удовольствием и похвальной гордостью, которые я чувствовать в моей собственной душе, что он был инструментом выдвижения и созревания новых принципов и новых механизмов безграничной ценности для моей страны.Как бы я ни был стеснен в денежных обстоятельствах, у меня никогда не может быть отнята великая честь быть полезным подданным, которая для меня намного превосходит богатство».

Том Риччи — владелец Ricci Communications.

Ричарду Тревитику приписывают изобретение первого парового двигателя высокого давления и первого действующего паровоза на рубеже 19-го века.

, разработавший паровой двигатель, способный приводить в движение машины

Кто разработал паровой двигатель, способный приводить в движение механизмы?

Первый полезный паровой двигатель был изобретен Томасом Ньюкоменом в 1712 году.Двигатель Ньюкомена использовался для откачки воды из шахт. Сила пара действительно взлетела благодаря усовершенствованиям, сделанным Джеймсом Ваттом в 1778 году. Первый полезный паровой двигатель был изобретен Томасом Ньюкоменом () в 1712 году. Двигатель Ньюкомена использовался для откачки воды из шахт. Сила пара действительно взлетела благодаря улучшениям, сделанным Джеймсом Ваттом

.

Джеймс Уотт

Watt представил усовершенствование конструкции, отдельный конденсатор, который позволил избежать этой траты энергии и радикально повысил мощность, эффективность и экономичность паровых двигателей.В конце концов он приспособил свой двигатель для создания вращательного движения , значительно расширив его использование за пределы перекачивания воды.

Кто построил первый гребной пароход?

В 1787 году Джон Фитч продемонстрировал действующую модель концепции парохода на реке Делавэр. Первая по-настоящему удачная конструкция появилась два десятилетия спустя. Он был построен Робертом Фултоном при содействии Роберта Р. Ливингстона, бывшего министра США во Франции.

Кто разработал паровой двигатель для машин quizlet?

Томас Ньюкомен построил первую грубую, но работоспособную паровую машину в 1712 году. Джеймс Уатт значительно улучшил свое устройство в 1760-х и 1770-х годах. Затем энергия пара применялась к машинам.

Почему паровая машина сыграла решающую роль в британской промышленной революции?

Поточный двигатель имел решающее значение для британской промышленной революции. Успех паровой машины увеличил потребность в угле и привел к расширению добычи угля.

Что породил двигатель внутреннего сгорания?

Разработка двигателя внутреннего сгорания помогла освободить людей от тяжелейшего ручного труда, сделала возможным создание самолетов и других видов транспорта и помогла произвести революцию в производстве электроэнергии .

Что появилось первым пароход или поезд?

До появления паровозов был пароход

Эпоха пароходов началась в конце 1700-х годов благодаря работе шотландца Джеймса Уатта.

Чем питаются речные суда?

Современные речные суда, как правило, с винтовым (гребным) приводом , с парами дизелей мощностью в несколько тысяч лошадиных сил.

Кто изобрел первую викторину о паровом двигателе?

Томас Ньюкомен построил первую грубую, но работоспособную паровую машину в 1712 году.Джеймс Уатт значительно улучшил свое устройство в 1760-х и 1770-х годах. Затем энергия пара применялась к машинам.

Кто изобрел паровую машину и для чего она нужна?

В 1698 году английский инженер Томас Савери запатентовал первую грубую паровую машину. Савери использовал свое изобретение, чтобы откачивать воду из угольной шахты. В 1712 году английский инженер и кузнец Томас Ньюкомен изобрел атмосферную паровую машину. Паровая машина Ньюкомена также предназначалась для удаления воды из шахт.

Где изобрели паровую машину?

21 февраля 1804 г. г. на металлургическом заводе Пенидаррен в Мертир-Тидвиле в Южном Уэльсе г. был продемонстрирован первый самоходный железнодорожный паровой двигатель или паровоз, построенный Ричардом Тревитиком.

Кто изобрел паровой двигатель в 1800-х годах?

Первый полезный паровой двигатель был изобретен Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Двигатель Ньюкомена использовался для откачки воды из шахт. Сила пара действительно взлетела после усовершенствований, сделанных Джеймсом Уаттом в 1778 году.Паровая машина Уатта значительно повысила эффективность паровых машин.

Для чего была изобретена паровая машина?

Пар: идеальное решение

Первые практические паровые двигатели были разработаны для решения очень специфической проблемы: как удалить воду из затопленных шахт . … В 1698 году Томас Савери, инженер и изобретатель, запатентовал машину, которая могла эффективно извлекать воду из затопленных шахт с помощью давления пара.

Как помогло изобретение паровой машины?

Внедрение паровых двигателей повысило производительность и технологию , а также позволило создать двигатели меньшего размера и лучшего качества.После того, как Ричард Тревитик разработал двигатель высокого давления, стало возможным применение на транспорте, и паровые двигатели нашли свое применение на лодках, железных дорогах, фермах и автотранспорте.

Кто изобрел промышленную революцию в двигателе внутреннего сгорания?

Первый бензиновый двигатель внутреннего сгорания, также основанный на четырехтактной конструкции Отто, был изобретен немецким инженером Готлибом Даймлером в 1885 году.

Кто изобрел газовый двигатель?

1879: Карл Бенц , работая независимо, получил патент на свой надежный двухтактный двигатель внутреннего сгорания, газовый двигатель.

Кто усовершенствовал паровую машину?

Джеймс Ватт
Джеймс Ватт был изобретателем и производителем инструментов 18-го века. Хотя Уатт изобрел и усовершенствовал ряд промышленных технологий, его лучше всего помнят за усовершенствование паровой машины.

Кто изобрел паровоз локомотив?

Джордж Стефенсон
Джордж Стефенсон и его сын Роберт построили первый реальный паровоз. В 1814 году Стивенсон построил свой «передвижной паровоз», который использовался для перевозки угля на шахте Киллингворт.

Когда была изобретена первая лодка с паровым двигателем?

Первым удачным пароходом был «Клермон», построенный американским изобретателем Робертом Фултоном в 1807 годах.

Как работают пароходы?

Паровые машины на пароходах сжигали уголь для нагрева воды в большом котле для получения пара . Пар закачивался в цилиндр, заставляя поршень двигаться вверх к верхней части цилиндра. Затем открывался клапан, чтобы выпустить пар, позволяя поршню упасть обратно на дно цилиндра.

Как работает пароход?

Пароход — это судно, приводимое в движение главным образом силой пара , обычно приводящее в движение гребные винты или гребные колеса.

В каком веке была изобретена паровая машина социологии?

Джеймс Уатт изобрел паровой двигатель в 1769 , а в 1865 году Джозеф Листер обнаружил, что между раной и микробами в атмосфере можно разместить антисептический барьер для предотвращения инфекции.

Как изобретение парового двигателя повлияло на транспорт quizlet?

Как паровой двигатель улучшил транспорт и связь? использовался в качестве двигателя в локомотивных поездах, а также в паровых катерах .Это также помогло создать электричество, которое позволило использовать азбуку Морзе и синхронизировать мировые часы.

Какие последствия имело изобретение парового двигателя quizlet?

Какие последствия имело изобретение паровой машины? Воздействие паровой машины было 90 296 положительным 90 297 . Он принес новый источник силы. Начиная с 1820-х годов, паровая машина принесла новый всплеск роста индустриализации.

Кто изобрел паровую машину в 1786 году?

Джеймс Уотт

Джеймс Уотт FRS FRSE
Место для отдыха ул.Церковь Святой Марии, Хэндсворт
Национальность шотландский
Гражданство Британский
Известный номер Паровой двигатель Ватт Отдельный конденсатор Параллельное движение Солнечная и планетарная передача (с Уильямом Мердоком) Центробежный регулятор Индикаторная диаграмма (с Джоном Саузерн)

Кто изобрел паровую и водяную машину?

Томас Ньюкомен (1663-1729), кузнец, в течение 10 лет экспериментировал над созданием первого по-настоящему успешного парового двигателя, приводящего в действие насос для откачки воды из шахт.

Где Томас Савери изобрел паровой двигатель?

1650 — 15 мая 1715) был английским изобретателем и инженером, родившимся в Шилстоне, поместье недалеко от Модбери, Девон, Англия . Он изобрел первое коммерчески используемое паровое устройство, паровой насос, который часто называют «двигателем», хотя технически он не является двигателем.

Томас Савери
Род занятий Инженер

Как Томас Савери изобрел паровой двигатель?

Используя принципы, выдвинутые французским физиком Дени Папеном и другими, Савери запатентовал (1698) машину , состоящую из закрытого сосуда, наполненного водой, в который под давлением вводился пар, нагнетающий воду на более высокий уровень; когда вода выбрасывалась, разбрызгиватель конденсировал пар, создавая вакуум…

Как работала первая паровая машина?

Первым коммерческим паровым устройством был водяной насос , разработанный в 1698 году Томасом Савери.Он использовал конденсирующийся пар для создания вакуума, который поднимал воду снизу, а затем использовал давление пара, чтобы поднять ее выше. Маленькие двигатели были эффективны, хотя более крупные модели были проблематичными.

Что изобрел Роберт Фултон?

пароход
Роберт Фултон спроектировал и управлял первым в мире коммерчески успешным пароходом. «Клермон» Фултона совершил свой исторический первый рейс в августе 1807 года по реке Гудзон.

Как изобретение паровой машины впервые улучшило наземный транспорт Brainly?

Ответ: Паровой двигатель позволил ускорить и повысить производительность транспорта .До появления паровой машины основным источником энергии была вода, но ее можно было использовать только вблизи реки, но паровая машина могла использоваться где угодно, что делало транспорт более доступным.

Какой двигатель изобрел Форд?

Кнопка «Вернуться к началу» .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.