Значение паровых машин в жизни человека: Значение паровой машины в жизни человека

Роль и значение двигателя в народном хозяйстве. Густав Лаваль

Роль и значение двигателя в народном хозяйстве

В развитии производительных сил человечества реконструкция энергетического хозяйства и, в частности, основы всякого производства — двигателя — являлась всегда одним из важнейших технических и экономических факторов.

Известно, что на самых ранних ступенях хозяйства, вплоть до появления развитого ремесла, роль двигателя исполнял сначала человек, а затем рядом с ним — животное. Но уже в период развития ремесленной системы производства началось внедрение примитивных двигателей, использующих силу воды и ветра для обслуживания отдельных производств в тогдашнем хозяйстве. Развитие этих механических двигателей, в особенности водяного колеса, являлось в то время экономическим, техническим и даже научным фактором первостепенного значения.

«Почти все великие математики, начиная с середины XVII столетия, исходят, поскольку они занимаются практической механикой и пытаются ее теоретизировать, из простой водяной мельницы для зерна»[4].

С водяным колесом как техническим фактором был связан и новый этап в развитии производительных сил, известный как век мануфактуры. Водяное колесо, будучи господствующим типом двигателя в век мануфактуры, являлось и основным условием размещения промышленных центров. Местонахождение производства всецело зависело от существования потока воды, который был нужен для приведения в движение водяного колеса.

Но с развитием мануфактурной системы производства и капиталистических фабрик начало сказываться несоответствие этого рода двигателя с общим процессом развития производительных сил: водяное колесо сковывало их развитие и по пространственному размещению и по линии их концентрации. Из революционного фактора, каким оно было в начале своего применения, водяное колесо превратилось в реакционную силу, тормозившую переключение производительных сил на более высокую техническую основу. Еще в большей мере органическими недостатками страдали ветряные установки, зависевшие от наличия в данный момент ветра нужной силы и направления.

Да и по своей незначительной мощности ветряные мельницы никак не могли удовлетворять размерам капиталистического производства.

Начавшийся в Англии в средине XVIII века промышленный переворот, созданный появлением ткацких и прядильных машин, сопровождался дальнейшим развитием рабочих машин. Потребление, росшее быстрее производства, вызвало изобретение множества рабочих машин: хлопкоочистительных, лесопильных, металлообрабатывающих и т. п. Всем этим машинам нужен был новый, более совершенный, независимый ни от воды, ни от ветра двигатель, каким и явился паровой двигатель Уатта.

В своем примитивном виде паровая машина появилась много раньше Уатта.

«Паровую машину изобрел француз Папин, но в Германии. Немец Лейбниц, рассыпая вокруг себя, как всегда, гениальные идеи, без заботы о том, припишут ли заслугу этого ему или другим, — Лейбниц, как мы знаем теперь из переписки Папина (изд. Герляндтом), подсказал ему основную идею этой машины — применение цилиндра и поршня. Вскоре после этого англичане Сэвери и Ньюкомен придумали подобные же машины; наконец, их земляк Уатт, введя отдельный конденсатор, придал паровой машине в принципе ее современный вид»[5].

Однако «только с изобретением второй машины Уатта, — напохминает Маркс, — так называемой паровой машины двойного действия, был найден первый мотор, который, потребляя уголь и воду, сам производит двигательную силу и действия которого находятся всецело под контролем человека. Двигатель и сам средство передвижения: он позволяет концентрировать производство в городах, вместо того, чтобы рассеивать его в деревне. Наконец, он универсален по своему техническому применению и сравнительно мало зависит в своем местопребывании от тех или иных локальных условий. Великий гений Уатта обнаруживается в том, что патент, взятый им в апреле 1784 года, давая описание паровой машины, изображает ее не как изобретение лишь для особых целей, но как универсальный двигатель крупной промышленности»[6].

Действительно, весь дальнейший путь промышленного капитализма был уже связан с развитием паровой машины в качестве двигателя, как стационарного, так и транспортного.

Но уже во вторую половину XIX века, среди основных противоречий капиталистического общества выступило на сцену и техническое противоречие между темпами развития производительных сил капиталистического хозяйства и ограниченностью его энергетического базиса. Это противоречие в последнюю четверть XIX века обострилось до крайности. Концентрация производства потребовала реконструкции двигателя предшествующего периода промышленного капиталистического развития.

Паровая машина, громоздкая и трудно переносимая, соединенная механическим приводом с рабочими машинами, ограничивала пространственное размещение промышленности и масштаб концентрации благодаря незначительной мощности агрегатов. Одновременно и ограниченность запасов высокосортного минерального топлива, беспощадно пожираемого паровым двигателем, с его чрезвычайно низким коэффициентом полезного действия, выдвинула в отдельных странах и районах перед техникой капиталистического хозяйства задачу вовлечения в производство новых энергетических источников, и прежде всего задачу использования топлива на новой, более совершенной технической основе, с высоким коэффициентом полезного действия.

Запрос капиталистической промышленности на новый двигатель был также удовлетворен.

Для удовлетворения этого запроса изобретательская мысль неизбежно должна была обратиться в сторону постройки принципиально новых двигателей.

Такими двигателями явились двигатели внутреннего сгорания и турбины.

Следует заметить, что с точки зрения экономичности использования топлива паровые двигатели имеют огромный недостаток: коэффициент полезного действия у паровых двигателей чрезвычайно низок: машины мощностью до 200 лошадиных сил претворяют в полезную работу не более 8 процентов теплотворной способности топлива, а самые мощные двигатели — не более 15–17 процентов. Паровоз, где установка конденсатора, повышающего коэффициент полезного действия, невозможна, превращает в механическую работу только 5 процентов сожженного в топке угля или нефти. Остальные 95 процентов, таким образом, в буквальном смысле слова вылетают в трубу.

Многие изобретатели, при решении поставленной перед ними задачи, задачи создания двигателя с более высоким коэффициентом полезного действия, пошли по пути, указанному основоположником термодинамики, гениальным французом Сади Карно, который теоретическими рассуждениями доказывал, что создание совершенного двигателя возможно лишь при замене водяного пара в качестве рабочего тела — газом.

Следует заметить, что опыты подобного рода делались еще задолго до создания парового двигателя. Тот же Дени Папин в лаборатории голландского физика Христиана Гюйгенса еще в 1678 году производил опыты с машиной, в которой поршень в цилиндре поднимался кверху при помощи взрыва порохового заряда, наполнявшего цилиндр горячими газами. По охлаждении этих газов атмосферное давление гнало поршень обратно, и хотя заряжение было сопряжено с большой возней, так как надо было отнимать дно цилиндра, все же машина Папина представляла собой так называемый двигатель внутреннего сгорания, в отличие от парового двигателя, являющегося двигателем внешнего сгорания.

Впрочем, по старому остроумному замечанию, пушка является также двигателем внутреннего сгорания, с той разницей, что при каждом ходе поршень здесь совсем вылетает из цилиндра.

Целью опытов Папина были поиски способа получать безвоздушное пространство. Сознательные же попытки создания газового двигателя начались значительно позднее, именно после того, как французский инженер Филипп Лебон открыл способ получения светильного газа. Попыток этих было очень много, но создать газовый двигатель внутреннего сгорания, нашедший себе практическое применение, удалось лишь в 1860 году французскому механику Жану-Этьену Ленуару. Конструктивно этот двигатель копировал паровой, в нем смесь светильного газа и воздуха засасывалась ходом поршня в цилиндр, как вода в шприц, после чего взрывалась электрической искрой. Однако широкая возможность использования газовых двигателей в промышленности явилась лишь после того, как немецкий техник Николай Отто создал газовый двигатель, применив предложенный французом Бо де Роша новый способ сжигания горючего, получивший известность как цикл Отто. Способ этот заключается в том, что газ или жидкое топливо, приведенное в газообразное состояние, смешанное в нужной пропорции с воздухом, засасывается при первом ходе поршня в цилиндр, затем подвергается сжатию вторым ходом поршня, после чего взрывается электрической искрой или иным способом. Давление образующихся при взрыве газов гонит поршень с силой, которая передается на вал двигателя при помощи шатуна и кривошипа.

Этот третий ход поршня и является рабочим ходом. Четвертый ход поршня выбрасывает отработавшие газы из цилиндра. Так как на четыре хода поршня имеется только один рабочий ход, то весь цикл и получил название четырехтактного цикла.

Коэффициент полезного действия двигателей Отто доходил до 18 процентов, но они не достигали больших мощностей и, кроме того, нуждались в дорогом светильном газе, для получения которого нужны были громоздкие газогенераторные установки.

Несколько позднее бывшему руководителю заводов Отто, Готлибу Даймлеру, удалось построить бензиновый двигатель, работавший по циклу Отто, который нашел себе широчайшее применение в автотранспорте.

Идя по пути Отто, техники всех стран стремились к использованию других видов топлива в двигателях, работающих по циклу Отто: керосина, нефти, мазута. Керосиновые двигатели были построены одновременно немцем Шпилем и англичанином Пристманом. Вскоре в Англии Аккройду Стюарту удалось построить двигатель незначительной мощности, потреблявший в качестве горючего нефть. Но окончательно разрешил задачу использования тяжелого топлива в двигателях внутреннего сгорания только Рудольф Дизель, построивший в 1897 году свой знаменитый дизельмотор. Этот двигатель, коэффициент полезного действия которого достигал уже 34 процентов и мощности которого могли быть очень значительными, работал по циклу, предложенному Дизелем и получившему его имя. При первом ходе поршня дизельмотор засасывал чистый воздух, который вторым обратным ходом поршня подвергался сильному сжатию, до 40 атмосфер, вследствие чего нагревался до такой высокой температуры, что при третьем ходе поршня вспрыскивавшаяся в цилиндр нефть воспламенялась без зажигания. Дизельмоторы не только могли конкурировать по своей экономичности, легкости, простоте и удобству с паровыми двигателями, но и стали заменять их буквально во всех областях промышленности и транспорта с огромным успехом, чрезвычайно обострив при этом, конечно, борьбу между углем и нефтью, между промышленными группами, интересы которых были связаны с ними.

Любопытно отметить, что как паровые двигатели, так и двигатели внутреннего сгорания, при всем своем принципиальном отличии друг от друга, имеют одну и ту же конструктивную форму в виде цилиндра и поршня, при помощи которых можно получить только прямолинейно-возвратное движение. Это движение посредством кривошипного механизма превращается во вращательное движение вала двигателя. Цилиндр и поршень являются древнейшей технической формой, но вовсе не наиболее удобной и выгодной. Впервые она была применена в незапамятные времена в водяном насосе, и, исходя из этой готовой технической формы, изобретатели превратили ее из формы, потребляющей механическую энергию, в форму, совершающую механическую работу.

Значение московского кружка «Среда» в предреволюционную эпоху. Литературные вечера. Эпоха «банкетов». Роль 9 января в истории литературы». Конец «Среды»

Значение московского кружка «Среда» в предреволюционную эпоху. Литературные вечера. Эпоха «банкетов». Роль 9 января в истории литературы». Конец «Среды» Зимний сезон 1902/03 года в Москве отличался особенным обилием публичных вечеров с участием популярных писателей. Всюду

Козлов «на хозяйстве»

Козлов «на хозяйстве» В отсутствие отца дела государства вершил Козлов. Он, естественно, регулярно звонил Хрущеву, советовался по наиболее важным, по его разумению и выбору, вопросам. Отец ежедневно получал почту, подписывал решения и постановления, но московская кухня

Козлов «на хозяйстве» (Продолжение)

Козлов «на хозяйстве» (Продолжение) После дела Рокотова — Файбишенко наступило короткое затишье, Козлов ушел в отпуск, потом готовился к докладу на XXII съезде партии, затем в октябре 1961 года — сам съезд.После съезда,11 ноября 1961 года, отец вновь отправляется в поездку по

Глава 1.

Определение понятий, роль и значение партизанской войны

Глава 1. Определение понятий, роль и значение партизанской войны Классическое определение понятия «партизанская война» дал в начале XIX века известный русский партизан и поэт Денис Давыдов[41]. Он писал: «Партизанская война состоит ни из весьма дробных, ни первостепенных

Глава 2. Роль и значение партизанской борьбы в XIX — начале XX века

Глава 2. Роль и значение партизанской борьбы в XIX — начале XX века Великий русский полководец генералиссимус А. В. Суворов[49] писал: «Без светильника истории и тактика потемки», подразумевая, что без знания прошлого едва ли можно избежать многочисленных ошибок, особенно —

Глава 3. Роль и значение партизанской борьбы накануне Второй мировой войны

Глава 3. Роль и значение партизанской борьбы накануне Второй мировой войны В 1935 году фашистская Италия напала на Абиссинию. План итальянского командования заключался в том, чтобы разгромить немногочисленную абиссинскую армию (10 тысяч человек) и, захватив столицу до

Глава 1. Определение понятий, роль и значение партизанской войны

Глава 1. Определение понятий, роль и значение партизанской войны Классическое определение понятия «партизанская война» дал в начале XIX века известный русский партизан и поэт Денис Давыдов[78]. Он писал: «Партизанская война состоит ни из весьма дробных, ни первостепенных

Глава 2. Роль и значение партизанской борьбы в XIX — начале XX века

Глава 2. Роль и значение партизанской борьбы в XIX — начале XX века Великий русский полководец генералиссимус А.В. Суворов[86] писал: «Без светильника истории и тактика потемки», подразумевая, что без знания прошлого едва ли можно избежать многочисленных ошибок, особенно — в

Глава 3.

Роль и значение партизанской борьбы накануне Второй мировой войны

Глава 3. Роль и значение партизанской борьбы накануне Второй мировой войны В 1935 году фашистская Италия напала на Абиссинию. План итальянского командования заключался в том, чтобы разгромить немногочисленную абиссинскую армию (10 тысяч человек) и, захватив столицу до

Папа на хозяйстве

Папа на хозяйстве Домашняя работа — это то, что замечаешь, когда жена перестаёт это делать. Эван Эсар Это было редко. Ну, чтобы меня оставляли одного дома да ещё с детьми. Значит, должно было запомниться. И запомнилось. Окружающим надолго, сыну на всю жизнь.Жена, неожиданно

2. Реформы в сельском хозяйстве и в народном образовании

2. Реформы в сельском хозяйстве и в народном образовании В конце 1958 года на Пленуме ЦК КПСС по докладу Хрущёва состоялось решение о реорганизации машинно-тракторных станций (МТС) и продаже сельскохозяйственной техники колхозам. Верховный Совет СССР принял Закон о

История двигателя и его роль в народном хозяйстве

История двигателя и его роль в народном хозяйстве В самом деле, задача поставленная себе молодым студентом, была столь же грандиозна, сколь и своевременна.В развитии производительных сил человечества реконструкция энергетического хозяйства (в частности основы всякого

29. Размышления о народном автомобиле

29. Размышления о народном автомобиле Война закончилась внезапно позором для Германии. Порше воспринял эту весть с напускным безразличием. Он сделал все, что было в его силах. Выше головы не прыгнешь…Далекий от политики, он все же являлся патриотом своей страны. И

Сверхзвуковая ступень компрессора – визитная карточка двигателя АЛ-7

Сверхзвуковая ступень компрессора – визитная карточка двигателя АЛ-7 Создавая двигатель для сверхскоростных самолетов, Люлька и его соратники считали, что он в первую очередь должен быть малогабаритным и легким. Ему задавали минимальный по тем временам удельный вес –

«О народном красноречии»

«О народном красноречии» Так, по смягченному умеренному свету, Увидел я, что был на высшую планету Шестую вознесен, и в небе я достиг Звезды Юпитера, где сонмы душ, летая И в виде светлых букв сливаясь и блистая, Изображали все собою наш язык. Порой изгибами такими птичек

Глава 15. Решение проблемы воздухоочистки для двигателя 5ТДФ

Глава 15. Решение проблемы воздухоочистки для двигателя 5ТДФ 22.02.67.Харьков. КБ-60. Открытое партсобрание, тема: «Итоги работы отдела за 1966 г. и перспективы на 1967». Доклад А.А. Морозова: – О работе отдела в 1966 г. мы уже много раз обменивались мнениями и итоги этой работы Вам

Тепловые двигатели. Паровая машина » Детская энциклопедия (первое издание)

Генераторы энергии и двигатели

Двигатель внутреннего сгорания

Тепловой двигатель — это машина, преобразующая тепло в механическую работу. Современная техника знает четыре вида тепловых двигателей: паровую машину, паровую турбину, двигатель внутреннего сгорания и газовую турбину. Они очень непохожи друг на друга, и прежде всего — по роду используемого в них рабочего вещества: в паровых двигателях работает пар, в газовых — газы.

Затем тепловые двигатели делятся на поршневые и роторные. В поршневых — пар или газ давит на поршень, который движется внутри цилиндра двигателя и передает производимую им работу коленчатому валу. В роторных — струя газа или пара отдает энергию своего движения лопаткам, насаженным на диски или на барабан. К поршневым двигателям относятся паровая машина и двигатели внутреннего сгорания; к роторным — паровая и газовая турбины.

Каждый из тепловых двигателей, в зависимости от его особенностей, имеет в технике свое применение. Чтобы ясно представить себе, почему в том или ином конкретном случае применяется тот или иной тип двигателя, необходимо подробно ознакомиться с основами их устройства и действия.

Вверху — пар (черные стрелки) поступает в трубу а, проходит через золотник 4, через канал а и давит на поршень 2, движущийся в цилиндре 1 вправо. Из другой полости цилиндра отработавший пар (белые стрелки) проходит через канал б, через золотник и уходит в трубу 5. Движение поршня передается через шток 6 и шатун 7 коленчатому валу. 8, на котором насажен маховик 9. От этого же вала через тягу II и шток 10 приводится в движение золотник. Внизу показано обратное движение поршня.

Паровая машина — это поршневой двигатель, преобразующий потенциальную энергию пара в механическую работу. Основная часть ее — цилиндр 1, в котором движется поршень 2. Пар из парового котла, поступая то в одну, то в другую часть цилиндра, заставляет поршень двигаться вправо и влево. Это движение передается через шток 6 и шатун 7 коленчатому валу с ведущим шкивом. Пар из котла поступает по трубе в камеру. В ней расположен золотник 4 парораспределения, который приводится в движение от вала 8 через тягу 11 и шток 10. Двигаясь вправо и влево, золотник впускает пар то в одну, то в другую полость цилиндра. Когда пар входит в одну из них (например, в левую), то из другой он выходит (через отверстие 5 в трубу). Чтобы коленчатый вал вращался равномерно, на него насажен тяжелый маховик 9.

В течение всего XIX в. паровая машина была самым распространенным двигателем. Она приводила в движение станки заводов и фабрик, винты пароходов, колеса паровозов, обслуживала рудники, шахты, стройки. Но в XX в. она постепенно утратила свое былое значение. Бурно развивавшейся технике понадобились двигатели большей скорости и мощности, легкие и экономичные. Паровая машина оказалась неспособной удовлетворить эти требования. Ведь мощность ее зависит от давления пара, размеров цилиндра и числа оборотов.

Если увеличивать давление, то цилиндр надо делать меньше, чтобы он был прочнее. Если же увеличивать размер цилиндра, он будет давать меньшее число оборотов, так как быстрое движение поршня вызовет громадную силу инерции. Поэтому мощность паровых машин ограниченна. Самые мощные машины этого типа — по 17 500 л. с. каждая — были установлены на океанском пароходе, построенном в 1900 г. В настоящее время паровую машину применяют главным образом в качестве двигателя паровоза и локомобиля — легкой паросиловой установки на колесах, используемой в сельском хозяйстве.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Генераторы энергии и двигатели

Двигатель внутреннего сгорания

Распространение энергии пара

Паровые двигатели нашли широкое применение в самых разных отраслях, в первую очередь в горнодобывающей промышленности и на транспорте, но их популяризация повлияла почти на все аспекты индустриального общества, в том числе на то, где люди могли жить, работать и путешествовать; как товары были произведены, проданы и проданы; и какие технологические инновации последовали.

Цель обучения

Приведите примеры отраслей промышленности, работающих на паре

Ключевые моменты

• Паровой двигатель был одной из наиболее важных технологий промышленной революции, вдохновившей другие инновации и инициировавшей дальнейший технологический прогресс. В 1775 году Джеймс Уатт сформировал партнерство по двигателестроению и инженерии с производителем Мэтью Бултоном. Это служило своего рода творческим техническим центром для большей части британской экономики. Они поддерживали таланты и другие компании, создавая культуру, в которой фирмы часто делились информацией, которую они могли использовать для создания новых технологий или продуктов.
• От шахт до мельниц паровые двигатели нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Внедрение паровых двигателей повысило производительность и технологии и позволило создать двигатели меньшего размера и лучшего качества. Примерно в начале 19 века инженер из Корнуолла Ричард Тревитик и американец Оливер Эванс начали строить паровые двигатели без конденсации более высокого давления, выбрасывающие воздух в атмосферу. После разработки Тревитика стало возможным транспортное применение, и паровые двигатели нашли свое применение в лодках, железных дорогах, фермах и автомобильных транспортных средствах.
• Первоначально паровая машина была изобретена и усовершенствована для использования в шахтах. Внедрение парового насоса Савери в 1698 году и паровой машины Ньюкомена в 1712 году значительно облегчило удаление воды и позволило сделать шахты глубже, что позволило добывать больше угля. Внедрение усовершенствований Джона Смитона в двигатель Ньюкомена, за которыми последовали более эффективные паровые двигатели Джеймса Уатта 1770-х годов, снизило затраты на топливо для двигателей, сделав шахты более прибыльными.
• Паровозы были изобретены после появления паровых двигателей высокого давления, когда в 1800 году истек срок действия патента Боултона и Ватта. Железные дороги общего пользования с паровой тягой начались со Стоктонской и Дарлингтонской железной дороги в 1825 году. Использование паровых двигателей на железных дорогах оказалось экстраординарным из-за большого количества товаров и сырья теперь можно было доставлять как в города, так и на фабрики за небольшую часть стоимости поездки на фургоне.
• После появления парохода в Соединенных Штатах наблюдался невероятный рост перевозок товаров и людей, что сыграло ключевую роль в экспансии на запад. Пароход резко сократил время, затрачиваемое на перевозку товаров, и позволил повысить специализацию. Пароход также имел решающее значение для облегчения внутренней работорговли. С появлением парохода возникла необходимость в улучшении речной системы и инфраструктуры вдоль рек.
• Паровые двигатели являются особенно показательным примером того, как изменения, вызванные индустриализацией, привели к еще большим изменениям в других областях. В то время как многие считают потенциал увеличения выработки электроэнергии доминирующим преимуществом, другие отдают предпочтение потенциалу агломерации. Паровые двигатели позволили легко работать, жить, производить, продавать, специализироваться и расширяться, не беспокоясь о менее обильном присутствии водных путей.

Основные термины

Бултон и Ватт

Первая британская инженерно-производственная фирма, занимавшаяся проектированием и производством морских и стационарных паровых двигателей. Основанная в 1775 году в английском Уэст-Мидлендсе, недалеко от Бирмингема, в результате партнерства между английским промышленником Мэтью Боултоном и шотландским инженером Джеймсом Ваттом, фирма сыграла важную роль в промышленной революции и стала крупным производителем паровых двигателей в 19 веке. .

балочный двигатель

Тип паровой машины , в которой поворотная верхняя балка используется для приложения силы от вертикального поршня к вертикальному шатуну. Эта конфигурация с двигателем, непосредственно приводящим в движение насос, была впервые использована Томасом Ньюкоменом примерно в 1705 году для удаления воды из шахт в Корнуолле.

паровая машина

Тепловая машина, выполняющая механическую работу с использованием пара в качестве рабочего тела.

 

 

Паровой двигатель был одной из самых важных технологий промышленной революции, хотя пар не заменял гидроэнергию в Великобритании до окончания промышленной революции. От первого практического двигателя атмосферного давления англичанина Томаса Савери (1698) и атмосферный двигатель Томаса Ньюкомена (1712 г.) благодаря крупным разработкам шотландского изобретателя и инженера-механика Джеймса Уатта паровой двигатель стал использоваться во многих промышленных условиях. В 1775 году Уатт вместе с фабрикантом Мэтью Боултоном сформировал партнерство в области машиностроения и инженерии, которое стало одним из самых важных предприятий промышленной революции и послужило творческим техническим центром для большей части британской экономики. Партнеры решали технические проблемы и распространяли решения среди других компаний. Подобные фирмы делали то же самое в других отраслях промышленности и были особенно важны в станкостроении. Такое взаимодействие между компаниями сократило количество времени и затрат на исследования, которые каждый бизнес должен был тратить на работу со своими собственными ресурсами. Технологические достижения промышленной революции происходили быстрее, потому что фирмы часто делились информацией, которую они могли использовать для создания новых технологий или продуктов.

Роторный двигатель Ватта в музее Генри Форда В музее Генри Форда в Дирборне, штат Мичиган, хранится роторный двигатель Ватта, изготовленный в 1788 году Чарльзом Саммерфилдом. Это полноценный работающий двигатель Боултона-Ватта. Американский промышленник Генри Форд перевез двигатель в Дирборн примерно в 1930 году.

Паровые двигатели нашли широкое применение в самых разных отраслях: от шахт до мельниц. Внедрение паровых двигателей повысило производительность и технологии и позволило создать двигатели меньшего размера и лучшего качества. Примерно до 1800 года наиболее распространенным типом паровой машины была балочная машина, построенная как неотъемлемая часть каменного или кирпичного машинного отделения, но вскоре появились различные модели автономных вращающихся двигателей (легко снимаемых, но не на колесах). разработаны, например, табличный движок. Примерно в начале 1920 века корнуоллский инженер Ричард Тревитик и американец Оливер Эванс начали конструировать неконденсирующиеся паровые машины высокого давления, работающие против атмосферы. После разработки Тревитика стало возможным транспортное применение, и паровые двигатели нашли свое применение в лодках, железных дорогах, фермах и автомобильных транспортных средствах.

Паровая машина изначально была изобретена и усовершенствована для использования в шахтах. До появления паровой машины неглубокие колокольные ямы следовали за пластом угля вдоль поверхности и были заброшены по мере добычи угля. В других случаях, если геология была благоприятной, уголь добывали штреком, забитым в склон холма. На некоторых участках велась шахтная добыча, но сдерживающим фактором была проблема удаления воды. Это можно было сделать, таща ведра с водой вверх по шахте или в туннель, пробитый в холме. В любом случае воду нужно было сливать в ручей или канаву на таком уровне, чтобы она могла утекать под действием силы тяжести. Внедрение парового насоса Савери в 169 г.8 и паровая машина Ньюкомена в 1712 году значительно облегчили удаление воды и позволили сделать шахты глубже, что позволило добывать больше угля. Эти разработки начались до промышленной революции, но внедрение усовершенствований Джона Смитона в двигатель Ньюкомена, за которым последовали более эффективные паровые двигатели Джеймса Уатта 1770-х годов, снизило затраты на топливо для двигателей, сделав шахты более прибыльными.

В начале промышленной революции внутренний транспорт осуществлялся по судоходным рекам и дорогам, а каботажные суда использовались для перевозки тяжелых грузов по морю. Вагоны использовались для транспортировки угля в реки для дальнейшей отправки, но каналы еще не были широко построены. Животные обеспечивали всю движущую силу на суше, а паруса обеспечивали движущую силу на море. Первые конные железные дороги появились в конце 18 века, а паровозы появились в первые десятилетия 19 века.век. Паровозы были изобретены после появления паровых двигателей высокого давления, когда в 1800 году истек срок действия патента Боултона и Уатта. Двигатели высокого давления выбрасывали использованный пар в атмосферу, избавляясь от конденсатора и охлаждающей воды. Некоторые из этих первых локомотивов использовались в шахтах. Железные дороги общего пользования с паровой тягой начались со Стоктонской и Дарлингтонской железной дороги в 1825 году. Использование паровых двигателей на железных дорогах оказалось экстраординарным, поскольку теперь можно было доставлять большое количество товаров и сырья как в города, так и на фабрики. Поезда могли бы доставлять их в отдаленные места за небольшую часть стоимости поездки на фургоне.

В частности, в Соединенных Штатах появление и развитие парохода привело к огромным изменениям. До появления парохода реки обычно использовались только для перевозки товаров с востока на запад и с севера на юг, поскольку бороться с течением было очень сложно, а часто и невозможно. Лодки и плоты без двигателя собирались вверх по течению для перевозки грузов вниз по течению, и их часто разбирали в конце пути, а остатки использовали для строительства домов и коммерческих зданий. После появления парохода в США наблюдался невероятный рост перевозок товаров и людей, что сыграло ключевую роль в экспансии на запад. Пароход резко сократил время, затрачиваемое на перевозку товаров, и позволил повысить специализацию. Это также было важно для облегчения внутренней работорговли.

С появлением парохода возникла необходимость в улучшении речной системы. Естественная речная система создала такие препятствия, как пороги, песчаные отмели, мелководье и водопады. Для преодоления этих естественных препятствий была построена сеть каналов, шлюзов и дамб. Это увеличило спрос на рабочую силу вдоль рек, что привело к огромному росту рабочих мест. Популяризация пароходов также напрямую привела к росту угольной и страховой промышленности и спросу на ремонтные сооружения вдоль рек. Кроме того, спрос на товары в целом увеличился, поскольку пароход сделал перевозки в новые пункты назначения как широкими, так и эффективными.

1920 г. Пароход на реке Юкон возле Уайтхорса, Коллекция Фрэнка Г. Карпентера, Библиотека Конгресса США.

До появления парохода переход из Нового Орлеана в Луисвилл мог занять от трех до четырех месяцев, в среднем по двадцать миль в день. С пароходом это время резко сократилось, а количество рейсов составляло от двадцати пяти до тридцати пяти дней. Это было особенно выгодно фермерам, поскольку теперь их урожай можно было перевозить в другое место для продажи.

 

Паровые двигатели являются особенно ярким примером того, как изменения, вызванные индустриализацией, привели к еще большим изменениям в других областях. Энергия воды, предшествующий источник энергии в мире, продолжала оставаться важным источником даже в период пика популярности паровых двигателей. Однако паровая машина дала много новых преимуществ. В то время как многие считают потенциал увеличения выработки электроэнергии основным преимуществом (при средней мощности паровых мельниц, производящих в четыре раза больше мощности, чем водяные мельницы), другие отдают предпочтение потенциалу агломерации. Паровые двигатели позволили легко работать, жить, производить, продавать, специализироваться и расширяться, не беспокоясь о менее обильном присутствии водных путей. Города и поселки теперь строились вокруг заводов, где паровые машины служили основой для средств к существованию многих горожан. Благодаря содействию агломерации отдельных лиц были созданы успешные местные рынки. Города быстро росли, и качество жизни в конечном итоге повышалось по мере создания инфраструктуры. Можно было производить более качественные товары, поскольку приобретение материалов стало менее сложным и дорогим. Прямая местная конкуренция привела к более высокой степени специализации, а труд и капитал были в изобилии. Города с паровой тягой способствовали росту как на местном, так и на национальном уровне.

Атрибуция

• Распространение силы пара

  • «Паровая машина Уатта». https://en.wikipedia.org/wiki/Watt_steam_engine. Википедия CC BY-SA 3.0.

  • «Балочный двигатель». https://en.wikipedia.org/wiki/Beam_engine. Википедия CC BY-SA 3.0.

  • «Паровая энергия во время промышленной революции». https://en.wikipedia. org/wiki/Steam_power_during_the_Industrial_Revolution. Википедия CC BY-SA 3.0.

  • «Бултон и Ватт». https://en.wikipedia.org/wiki/Boulton_and_Watt. Википедия CC BY-SA 3.0.

  • «Паровой двигатель». https://en.wikipedia.org/wiki/Steam_engine. Википедия CC BY-SA 3.0.

  • «Промышленная революция». https://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_Revolution. Википедия CC BY-SA 3.0.

  • «800px-1920_Steamboat_on_the_Yukon_River.jpg». https://en.wikipedia.org/wiki/Steam_power_during_the_Industrial_Revolution#/media/File:1920_Пароход_на_реке_Юкон.jpg. Википедия Общественное достояние.

  • «15_23_1056_ford_museum.jpg». https://commons.wikimedia.org/wiki/File:15_23_1056_ford_museum.jpg. Wikimedia Commons CC0 1.0 Универсальный.

Как паровой двигатель изменил мир

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Яхта Чарльза Парсонса Turbinia, показанная здесь в 1897 году, была первым кораблем с паровой турбиной. Фото: Альфред Джон Уэст (1857-1819 гг.).37)

Каждый понедельник эта колонка переворачивает страницу истории, чтобы рассказать об открытиях, событиях и людях, которые продолжают влиять на историю, творимую сегодня.

Вполне уместно, что первым, кто изобретет рабочий паровой двигатель, будет человек по имени Герой.

Через шестнадцать столетий после того, как древнегреческий ученый впервые упомянул о неиспользованной силе пара, эта технология станет героем и двигателем промышленной революции.

Когда ученые 18-го века, такие как Джеймс Уатт, усовершенствовали его, паровая энергия преодолела ограничения, связанные с использованием относительно слабых людей или усталых лошадей для выполнения черновой работы, и ускорила фабрики с невиданной ранее скоростью.

Преследуемые зверями

Средневековье обычно не ассоциируется с промышленностью, но общества в Европе, на Ближнем Востоке и в некоторых частях Азии и Африки действительно имели фабрики и заводы, хотя и медленно работающие.

Текстильное производство, например, было оживленной торговлей, но приходилось иметь дело с географическим разделением пастбищных овец, которые давали шерсть, водяных мельниц, построенных вдоль горных ручьев, и городов, где ткань покупалась на рынке. Вьючные лошади или мулы, которые перевозили товары между ними, были дорогими и замедлялись из-за веса груза. Лошадей также использовали для вытаскивания ведер с водой из затопленных шахт, но им требовались частые перерывы и много заботы, чтобы поддерживать их в хорошей форме.

Тем не менее, вьючные животные могли бы оставаться предпочтительным механизмом, если бы не британские стеклодувы 17-го века, которым требовалось огромное количество угля, чтобы поддерживать горение их горячих печей.

Система конных шкивов, использовавшаяся для осушения угольных шахт, оказалась недостаточно медленной, чтобы удовлетворять потребность стеклодувов в ископаемом топливе, и каждый, кто мог разработать лучший способ осушения шахт, получал прибыльные вознаграждения. Ученые начали серьезно заниматься паром в начале 1600-х годов, и, как и большинство изобретений того времени, именно коллективные усилия в конечном итоге привели к созданию первого работающего парового двигателя.

В 1698 году британский изобретатель Томас Савери запатентовал насос с паровым приводом, который он описал как «двигатель для поднятия воды с помощью огня». Самый простой двигатель Савери полагался на пар для создания вакуума и вытягивания воды вверх по трубе — теория, которая существовала в течение нескольких столетий, но так и не была успешно применена. Технология была усовершенствована с помощью поршней и цилиндров кузнецом Томасом Ньюкоменом и снова Уаттом в середине 18 века.

К тому времени репутация скоростного двигателя набирала обороты далеко за пределами шахтерских кругов, проникая внутрь помещений в другие области промышленности от металлообработки до текстиля, где он был адаптирован к системе вращающихся колес, распространенной на европейских мельницах.

Сообразительный бизнесмен, Ватт продавал свою машину, рассчитывая количество лошадей, которое заменит его двигатель, и в процессе придумал термин «лошадиная сила».

Революция начинается по-настоящему

Одновременное совершенствование парового двигателя и начало промышленной революции — сценарий курицы и яйца, о котором давно спорят историки. Они утверждают, что мир становился промышленно развитым местом до появления паровой энергии, но без нее он никогда бы не развивался так быстро.

Заводы, которые во времена промышленной революции все еще полагались на энергию ветра или воды для привода своих машин, располагались в определенных местах; пар означал, что фабрики можно было строить где угодно, а не только вдоль быстрых рек.

Эти фабрики извлекли выгоду из одного из величайших партнерств в мире — партнерства Уотта и Мэтью Бултона, британского производителя. Вместе они адаптировали паровой двигатель Уатта для любой компании, которая могла его использовать, накопив огромные состояния для себя, но также делясь исследованиями на огромных расстояниях.

Транспорт был одним из таких важных бенефициаров. К началу 1800-х годов паровые машины высокого давления стали достаточно компактными, чтобы выезжать за пределы фабрики, что привело к тому, что в 1804 году в Великобритании на рельсы сошел первый паровой локомотив. Впервые в истории товары перевозились по суше чем-то кроме мышц человека или животного.

Соединенные Штаты были пионером в области судоходства, спустив на воду пассажирский пароход в 1807 году.

Это знаменательное путешествие — 150-мильное путешествие из Нью-Йорка в Олбани на корабле под названием «Клермон» — заняло 32 часа. Возможно, это и стало причиной последовавшего за этим бума железнодорожных перевозок.

• Архив рубрик «Изменивший мир»
• Самые недооцененные тайны истории

Хизер Уиппс пишет об истории, антропологии и здоровье для Live Science. Она получила диплом колледжа по общественным наукам в Колледже Джона Эбботта и степень бакалавра искусств в области антропологии в Университете Макгилла в Квебеке.