Процесът на изобретяване на парен двигател, както често се случва в технологиите, се простира почти век, така че изборът на дата за това събитие е доста произволен. Никой обаче не отрича, че пробивът, довел до технологична революция, е извършено от шотландеца Джеймс Уат.
Хората са мислили за използването на пара като работна течност от древни времена. Въпреки това, едва в началото на XVII-XVIII век. успя да намери начин за производство полезна работас помощта на пара. Един от първите опити да се постави парата в услуга на човека е направен в Англия през 1698 г.: машината на изобретателя Савъри е проектирана да източва мини и да изпомпва вода. Вярно, изобретението на Сейвъри все още не беше двигател в пълния смисъл на думата, тъй като освен няколко ръчно отваряни и затваряни клапана, то нямаше движещи се части. Машината на Savery работеше по следния начин: първо запечатан резервоар се пълни с пара, след това външната повърхност на резервоара се охлажда със студена вода, което кара парата да кондензира и в резервоара се създава частичен вакуум. След това водата - например от дъното на мината - се засмуква в резервоара през всмукателната тръба и след постъпване на следващата порция пара се изхвърля навън.
Първата парна машина с бутало е построена от французина Денис Папен през 1698 г. Във вертикален цилиндър с бутало се нагрява вода и получената пара изтласква буталото нагоре. Когато парата се охлади и кондензира, буталото беше избутано надолу от атмосферното налягане. Чрез система от блокове парната машина на Папен може да задвижва различни механизми, като например помпи.
По-съвършена машина е построена през 1712 г. от английския ковач Томас Нюкомен. Както в машината на Папен, буталото се движеше във вертикален цилиндър. Парата от котела навлизаше в основата на цилиндъра и повдигаше буталото нагоре. Когато в цилиндъра се впръска студена вода, парата се кондензира, в цилиндъра се образува вакуум и под въздействието на атмосферното налягане буталото пада надолу. Този обратен ход извади водата от цилиндъра и с помощта на верига, свързана с кобилица, движеща се като люлка, повдигна пръта на помпата нагоре. Когато буталото беше в долната част на хода си, парата отново влезе в цилиндъра и с помощта на противотежест, монтирана на пръта на помпата или на кобилицата, буталото се издигна до първоначалното си положение. След това цикълът се повтаря.
Машината Newcomen се използва широко в Европа повече от 50 години. През 40-те години на 17 век машина с цилиндър с дължина 2,74 м и диаметър 76 см върши за един ден работата, която екип от 25 души и 10 коня, работещи на смени, върши за седмица. И все пак неговата ефективност беше изключително ниска.
Най-ярката индустриална революция се проявява в Англия, предимно в текстилната промишленост. Несъответствието между предлагането на тъкани и бързо нарастващото търсене привлича най-добрите дизайнерски умове към разработването на предачни и тъкачни машини. Историята на английската технология завинаги включва имената на Картрайт, Кей, Кромптън, Харгрийвс. Но създадените от тях предачни и тъкачни машини се нуждаеха от качествено нов, универсален двигател, който непрекъснато и равномерно (което водното колело не можеше да осигури) би задвижил машините в еднопосочно въртеливо движение. Именно тук талантът на известния инженер, "магьосникът от Гринок" Джеймс Уат, се прояви в целия си блясък.
Уат е роден в шотландския град Гринок в семейството на корабостроител. Работейки като чирак в работилници в Глазгоу, през първите две години Джеймс придобива квалификацията на гравьор, майстор в производството на математически, геодезични, оптични инструменти и различни навигационни инструменти. По съвет на чичо си, професорът, Джеймс влезе в местния университет като механик. Именно тук Уат започва да работи върху парни машини.
Джеймс Уат се опитваше да подобри парно-атмосферната машина на Newcomen, която като цяло беше добра само за изпомпване на вода. За него беше ясно, че основният недостатък на машината на Нюкомен беше променливото нагряване и охлаждане на цилиндъра. През 1765 г. Уат излезе с идеята, че цилиндърът може да остане горещ през цялото време, ако преди кондензацията парата се отклони в отделен резервоар през тръбопровод с клапан. В допълнение Уат направи още няколко подобрения, които най-накрая превърнаха парно-атмосферния двигател в парен двигател. Например, той изобретил шарнирен механизъм - "успоредник на Ват" (наречен така, защото част от връзките - лостовете, които съставляват състава му, образуват успоредник), който превръща възвратно-постъпателното движение на буталото във въртеливо движение на главния вал. . Сега становете можеха да работят непрекъснато.
През 1776 г. машината на Ват е тествана. Неговата ефективност се оказва два пъти по-висока от тази на машината на Нюкомен. През 1782 г. Ват създава първата универсална парна машина с двойно действие. Парата влизаше в цилиндъра последователно от едната страна на буталото, после от другата. Следователно буталото извършваше както работен, така и обратен ход с помощта на пара, което не беше така при предишните машини. Тъй като буталния прът в парен двигател с двойно действие изпълнява теглещо и тласкащо действие, старата задвижваща система от вериги и кобилици, която реагира само на сцепление, трябваше да бъде преработена. Watt разработи система за свързване и използва планетарен механизъм за преобразуване на възвратно-постъпателното движение на бутален прът във въртеливо движение, използвайки тежък маховик, центробежен регулатор на скоростта, дисков клапан и манометър за измерване на налягането на парата. „Ротационната парна машина“, патентована от Watt, първо се използва широко в предачни и тъкачни мелници, а по-късно и в други промишлени предприятия. Двигателят Watt беше подходящ за всяка кола и изобретателите на самоходни механизми не се забавиха да се възползват от това.
Парната машина на Watt наистина е изобретението на века, което бележи началото на индустриалната революция. Но изобретателят не спря дотук. Съседите не веднъж са наблюдавали с изненада как Ват кара коне по поляната, теглейки специално подбрани тежести. Така имаше единица мощност - конски сили, която по-късно получи универсално признание.
За жалост, финансови затрудненияпринуди Уат, вече в зряла възраст, да извършва геодезически проучвания, да работи по изграждането на канали, да строи пристанища и яхтени пристанища и накрая да влезе в икономически поробващ съюз с предприемача Джон Ребек, който скоро претърпя пълен финансов колапс.
Изобретение парен двигателстана повратна точкаиндустриална и обща история на човечеството. В началото на 17-18 век се появяват предпоставки за замяна на маломощни и неефективни живи "двигатели", вятърни мелници и водни колела с механизми от напълно нов тип - парни двигатели. Именно парните машини направиха възможна индустриалната революция и постижението на съвременно ниворазвитие на технологиите.
Вярва се, че изобретил първата парна машинаШотландският механик Джеймс Уат - в края на краищата не напразно международната единица за мощност Уат е кръстена на него! В действителност обаче Watt направи много подобрения и предложи нов типдвигател, а историята на парните машини датира много по-рано.
Използването на пара за задействане на механизъм е описано за първи път от древногръцкия учен Херон от Александрия, който е работил около 1 век сл. Хр. д. Heron е този, който изобретява известния Eolipil (или "топката на Eol") - сфера, фиксирана на ос с дюзи, излизащи от нея. Топка, пълна с вода, се нагрява на огън и парата, излизаща от дюзите, кара сферата да се върти.
Разбира се, всичко това не е нищо повече от играчка, но е забравена повече от хилядолетие и половина. За първи път след Heron арабският инженер и философ Tagi al-Dinome се опитва да използва силата на парата - през 16 век той създава прототип на парна турбина, която върти шиш. Почти век по-късно - през 1615 г. - французинът Соломон дьо Ко описва устройство, което с помощта на пара може да повдига вода. А през 1629 г. твори и италианецът Джовани Бранка турбиноподобна машина, - нагрята пара излизаше от тръбата и удряше лопатките на колелото, като по този начин караше колелото да се върти.
Приблизително по същото време испанският инженер Херонимо Аянз де Бомон създава парен двигател с цилиндър- този механизъм имаше известно влияние върху развитието на събитията в областта на подобряването на парните двигатели. И през 1663 г. англичанинът Едуард Съмърсет описва парна машина за повдигане на вода от кладенци и мини и впоследствие получава патент за това изобретение. Машината, създадена от Съмърсет, работи известно време в един от английските замъци, но показа далеч от най-добрите резултати.
Двама души изиграха огромна роля в развитието на парните машини: французинът Дени Папен и англичанинът Томас Савъри. Па-пен изобретява цилиндър в средата на 70-те години на 17-ти век, в който се създава вакуум от експлозия на барут, а след това (през 1680 г.) той адаптира този цилиндър да работи от пара. До края на века френски учен се приближи до създаването на промишлен модел на парна машина, но Savery го изпревари - през 1698 г. англичанин получи патент за машина, а през 1702 г. механизмът на нейния дизайн започна да да се използва за повдигане и изпомпване на вода. Тези парни машини обаче получиха много ограничено разпространение - те бяха твърде несъвършени.
Но ако устройствата на Papin и Savery бяха малко използвани на практика, тогава защо тези хора изиграха важна роля в историята на технологиите? Работата е там, че идеите на тези инженери-изобретатели са в основата на парната машина, създадена през 1712 г. от англичанина Томас Нюкомен. Изобретателят комбинира машина, проектирана от Savery, с цилиндър на Papin, което доведе до доста перфектен парен двигател. Интересна подробност: машината се управляваше ръчно - за целта беше нает специален човек, чиято задача беше да отваря и затваря вентилите на определени интервали. Според легендата през 1713 г. момче на име Хъмфри Потър, което работело върху една от машините, измислило как да накара клапаните да работят сами. И едва през 1715 г. на парните двигатели на системата Newcomen се появи напълно автоматична системаразпределение на парата.
Тук трябва да се направят две важни забележки. Първо, всичко по-горе парните машини са вакуумни(или атмосферно). В машини от този тип парата се използва само за нагряване на цилиндъра, в който се движи буталото. Принципът е прост: пара влиза в цилиндъра, загрява го до висока температура, след което студена вода се излива върху цилиндъра. В резултат на това настъпва рязко охлаждане и в цилиндъра се образува разреждане (вакуум), поради което под въздействието на атмосферното налягане буталото навлиза дълбоко в цилиндъра, докато извършва работа. Второ, всички тези машини са били използвани само за повдигане и преместване на вода - на изобретателите не им е хрумвало, че различни механизми могат да се задвижват с помощта на пара. Така дори Колата на Нюкомънчесто наричана парна помпа.
Повече от половин век парните машини на Newcomen бяха единствените машини, подходящи за промишлена употреба. Едва в началото на 1760 г. се наблюдава напредък в тази област - Хъмфри Гейнсбъро създава подобрена парна машина, който обаче не е получил значително разпространение. И шотландският инженер и изобретател Джеймс Уат беше предопределен да направи истинска революция в тази област.
През 1765 г. Ват изложи идеята, че не е необходимо да охлаждате цилиндъра, но е по-добре да използвате силата на налягането на парата, а не вакуума. Още през 1769 г. той получава патент за това изобретение, но самата машина нов дизайне създаден едва през 1776 г. - Уат по това време беше ограничен с пари и просто нямаше какво да реализира идеите си.
Но най-важното изобретение на Джеймс Уат, което го прави известен, се появява едва през 1781 г.: тогава инженерът създава парен двигател, способен да върши всяка работа. Това стана възможно чрез преобразуване на възвратно-постъпателното движение на буталото във въртене на маховика с помощта на така наречения планетарен механизъм. И през 1784 г. парната машина на Watt придоби окончателната си форма - в нея се появи по-удобен и опростен колянов механизъм и много малки подобрения. Именно това развитие стана известно като универсална парна машина, и не напразно: машината скоро се появи във фабрики и фабрики, а в началото на 19 век двигателите на системата Watt бяха инсталирани на първия парен локомотив и параход.
Интересно е, че в Русия е създадена и работеща парна машина (и дори не една) - това е всичко известни колиИван Ползунов, построена между 1763 и 1766 г. Първите двигатели на Ползунов показаха добри резултати, а през 1764 г. започва изграждането на голяма парна машина за металолеярна. Строителството завършва през 1766 г., а изстрелването е направено след смъртта на изобретателя. За жалост, Парната машина на Ползуновработи само 42 дни - след повреда престана да се използва и след известно време беше демонтиран.
Както можете да видите, историята на парните машини не започва с откриването на Джеймс Уат, но именно този изобретател създава наистина ефективна и удобна колакоето оказа огромно влияние върху развитието на индустрията и технологиите. Заради тези заслуги през 1882 г. единицата за мощност, известна у нас като ват, започва да носи името на ват.
По мнението на повечето хора в ерата на смартфоните, включените автомобили парна тяга- това е нещо архаично, което предизвиква усмивка. Парните страници от историята на автомобилната индустрия бяха много ярки и е трудно да си представим без тях. модерен транспортизобщо. Колкото и да се опитваха скептиците от законотворчеството, както и петролните лобисти от различни страни да ограничат развитието на автомобила за няколко, те успяха само за известно време. Все пак парната кола е като Сфинкса. Идеята за кола за двойка (т.е. с двигател с външно горене) е актуална и до днес.
В съзнанието на повечето хора в ерата на смартфоните автомобилите с парно задвижване са нещо архаично, което предизвиква усмивка.
Така през 1865 г. в Англия въвеждат забрана за движение на високоскоростни самоходни вагони на пара. Беше им забранено да се движат по-бързо от 3 км / ч из града и да не изпускат облаци пара, за да не изплашат конете, впрегнати в обикновени карети. Най-сериозният и осезаем удар върху парните камиони още през 1933 г. е законът за данъка върху тежките превозни средства. И едва през 1934 г., когато митата върху вноса на петролни продукти бяха намалени, победата на бензина и дизелови двигателинад пара.
Само в Англия можеха да си позволят да се присмиват на прогреса по такъв елегантен и хладнокръвен начин. В САЩ, Франция, Италия средата на изобретателите-ентусиасти буквално кипеше от идеи, а парната кола придоби нови форми и характеристики. Въпреки че британските изобретатели имаха значителен принос в развитието на парните превозни средства, законите и предразсъдъците на властите не им позволиха да участват пълноценно в битката с двигателя с вътрешно горене. Но нека поговорим за всичко по ред.
Праисторическа справка
Историята на развитието на парната кола е неразривно свързана с историята на появата и усъвършенстването на парната машина. Когато през 1 век от н.е. д. Херон от Александрия предложи идеята си да накара парата да върти метална топка, идеята му беше третирана като нищо повече от забавление. Дали други идеи са били по-вълнуващи за изобретателите, но първият, който поставил парния котел на колела, бил монахът Фердинанд Вербст. През 1672г. Неговата "играчка" също беше третирана като забавна. Но следващите четиридесет години не бяха напразни за историята на парната машина.
Проектът на Исак Нютон за самоходна карета (1680 г.), пожарният апарат на механика Томас Сейвъри (1698 г.) и атмосферният апарат на Томас Нюкомен (1712 г.) демонстрират огромния потенциал на използването на пара за извършване на механична работа. Първоначално парните двигатели изпомпват вода от мини и повдигат товари, но до средата на 18 век такива предприятия в Англия парни инсталациивече имаше няколкостотин.
Какво представлява парен двигател? Как парата може да движи колела? Принципът на парната машина е прост. Водата се нагрява в затворен резервоар до състояние на пара. Парата се изпуска през тръби в затворен цилиндър и изстисква буталото. Чрез междинната свързваща щанга това транслационно движение се предава на вала на маховика.
Това електрическа схемаработа на парния котел на практика имаше съществени недостатъци.
Първата порция пара избухна на клубове и охладеното бутало под собствената си тежест се спусна за следващия цикъл. Тази принципна схема на работата на парния котел на практика имаше значителни недостатъци. Липсата на система за контрол на налягането на парата често водеше до експлозия на котела. Привеждането на котела в работно състояние отне много време и гориво. Постоянното зареждане с гориво и гигантският размер на парната инсталация само увеличиха списъка с нейните недостатъци.
Новата машина е предложена от Джеймс Уат през 1765 г. Той насочи парата, изстискана от буталото, в допълнителна кондензационна камера и елиминира необходимостта от постоянно добавяне на вода към котела. Накрая, през 1784 г., той решава проблема как да преразпредели движението на парата, така че да избутва буталото в двете посоки. Благодарение на създадената от него макара, парната машина може да работи без прекъсване между циклите. Този принцип на двойнодействащ топлинен двигател е в основата на повечето парни технологии.
Много умни хора са работили върху създаването на парни машини. В крайна сметка това е прост и евтин начин да получите енергия от почти нищо.
Малко отклонение в историята на автомобилите с парно задвижване
Въпреки това, колкото и грандиозни да са успехите на британците в региона, първият, който поставя парната машина на колела, е французинът Никола Жозеф Куньо.
Първата парна кола на Cugno
Колата му се появява по пътищата през 1765 г. Скоростта на количката беше рекордна - 9,5 км / ч. В него изобретателят е предвидил четири места за пътници, които могат да се търкалят с бриз със средна скорост от 3,5 км / ч. Този успех не изглеждаше достатъчен на изобретателя.
Необходимостта от спиране за зареждане с вода и запалване на нов огън на всеки километър не беше съществен недостатък, а само нивото на технологиите от онова време.
Той реши да изобрети трактор за оръжия. Така се роди каруца с три колела с масивен котел отпред. Необходимостта от спиране за зареждане с вода и запалване на нов огън на всеки километър не беше съществен недостатък, а само нивото на технологиите от онова време.
Следващият модел Cugno от модела 1770 тежи около един и половина тона. Новата количка може да транспортира около два тона товар със скорост от 7 км / ч.
Маестро Куньо се интересува повече от идеята за създаване на парна машина високо налягане. Той дори не се смути от факта, че котелът може да избухне. Именно Куньо излезе с идеята да постави горивната камера под котела и да носи „огъня“ със себе си. Освен това неговата "количка" с право може да се нарече първия камион. Оставката на патрона и поредица от революции не позволиха на майстора да развие модела до пълноправен камион.
Самоук Оливър Еванс и неговата амфибия
Идеята за създаване на парни двигатели беше с универсални пропорции. В северноамериканските щати изобретателят Оливър Еванс създава около петдесет парни инсталации на базата на машината на Уат. Опитвайки се да намали размерите на инсталацията на Джеймс Уат, той проектира парни двигатели за мелници за брашно. Оливър Евънс обаче спечели световна слава със своята парна кола-амфибия. През 1789 г. първият му автомобил в Съединените щати успешно преминава тестове по суша и вода.
На своята амфибия, която може да се нарече прототип на превозни средства за всички терени, Евънс инсталира машина с парно налягане от десет атмосфери!
Деветметровата кола-лодка имаше тегло около 15 тона. Парната машина се задвижва задни колелаи витло. Между другото, Оливър Еванс също беше поддръжник на създаването на парен двигател с високо налягане. На своята амфибия, която може да се нарече прототип на превозни средства за всички терени, Евънс инсталира машина с парно налягане от десет атмосфери!
Ако изобретателите от 18-ти и 19-ти век разполагаха с технологията на 21-ви век на една ръка разстояние, можете ли да си представите колко много технология щяха да измислят!? И то каква технология!
XX век и 204 км/ч на парната кола Стенли
да 18 век дава мощен тласък на развитието на парния транспорт. Многобройни и разнообразни дизайни на самоходни парни колички започнаха все повече да разреждат конските превозни средства по пътищата на Европа и Америка. До началото на 20-ти век автомобилите с парно задвижване се разпространиха значително и станаха познат символ на своето време. Както и снимката.
18 век дава мощен тласък на развитието на парния транспорт
Това беше тяхната фотографска компания, която братята Стенли продадоха, когато през 1897 г. решиха да се заемат сериозно с производството. парни колив САЩ. Те създадоха добре продавани парни автомобили. Но това не им беше достатъчно, за да задоволят амбициозните си планове. В края на краищата те бяха само един от многото подобни производители на автомобили. Така беше, докато не проектираха своята "ракета".
Това беше тяхната фотографска компания, която братята Стенли продадоха, когато през 1897 г. решиха да се заемат сериозно с производството на парни автомобили в Съединените щати.
Разбира се, колите на Стенли имаха славата надежден автомобил. Парният агрегат беше разположен отзад, а котелът се нагряваше с помощта на горелки с бензин или керосин. Маховик на парен двуцилиндров двигател с двойно действие въртене на задна осчрез верижно предаване. Нямаше случаи на експлозия на котли в Stanley Steamer. Но имаха нужда от пръскане.
Разбира се, автомобилите Stanley имаха репутацията на надежден автомобил.
Със своята "ракета" те нашумяха по целия свят. 205,4 км/ч през 1906 г.! Никой не е минавал толкова бързо! Автомобил с двигател с вътрешно горене счупи този рекорд едва 5 години по-късно. Задвижваната от шперплат "Ракета" на Стенли определя формата на състезателните коли за много години напред. Но след 1917 г. Stanley Steamer изпитва все по-голяма конкуренция от евтиния Ford T и се пенсионира.
Уникалните парни коли на братя Добъл
Това известно семейство успя да осигури прилична устойчивост на бензиновите двигатели до началото на 30-те години на XX век. Те не са правили коли за рекорди. Братята наистина обичаха своите парни коли. Иначе как иначе да си обясня измисления от тях радиатор тип пчелна пита и копчето за запалване? Техните модели не бяха като малки локомотиви.
Братята Абнер и Джон направиха революция в парния транспорт.
Братята Абнер и Джон направиха революция в парния транспорт. За да се движи, колата му не трябваше да загрява 10–20 минути. Бутонът за запалване изпомпва керосин от карбуратора в горивната камера. До там се стигна след като запали с подгревна свещ. Водата загря за секунди и след минута и половина се образува пара необходимото наляганеи можеше да отидеш.
Отработената пара се изпраща към радиатора за кондензация и подготовка за следващи цикли. Следователно, за гладък пробег от 2000 км, автомобилите Doble се нуждаеха само от деветдесет литра вода в системата и няколко литра керосин. Никой не би могъл да предложи такава доходност! Може би на автомобилното изложение в Детройт през 1917 г. Стенли се запознава с модела на братята Добъл и започва да прекратява производството им.
Модел E стана най-много луксозен автомобилвтората половина на 20-те и повечето последна версияпарна кола Doble. кожен салон, полирани елементи от дърво и слонска кост зарадваха богатите собственици в колата. В такава кабина човек може да се наслаждава на пробег при скорости до 160 км / ч. Само 25 секунди разделяха момента на запалването от момента на изстрелването. Отне още 10 секунди на кола с тегло 1,2 тона, за да ускори до 120 км / ч!
Всички тези високоскоростни качества са включени в четирицилиндров двигател. Две бутала бяха изтласкани от пара при високо налягане от 140 атмосфери, а другите две изпратиха охладената пара с ниско налягане към кондензатор-радиатор тип пчелна пита. Но през първата половина на 30-те години тези красавици на братята Добъл престават да се произвеждат.
Парни камиони
Не бива обаче да забравяме, че парната тяга се развива бързо в товарния транспорт. В градовете е парни колипредизвика алергии при снобите. Но стоките трябва да бъдат доставени при всяко време, а не само в града. А междуградските автобуси и военната техника? Там малки колиняма да слезеш.
Товарният транспорт има едно съществено предимство пред леките автомобили - това са неговите габарити.
Товарният транспорт има едно съществено предимство пред леките автомобили - това са неговите габарити. Те ви позволяват да поставите мощни електроцентралинавсякъде в колата. Освен това, това само ще увеличи товароносимостта и пропускателната способност. А как ще изглежда камионът не винаги се обръща внимание.
Сред парните камиони бих искал да подчертая английския Sentinel и съветския NAMI. Разбира се, имаше и много други, като Фодън, Фаулър, Йоркшир. Но Sentinel и NAMI се оказаха най-издръжливи и се произвеждаха до края на 50-те години на миналия век. Те можеха да работят на всяко твърдо гориво - въглища, дърва, торф. „Всеядността“ на тези парни камиони ги остави извън влиянието на цените на петрола и също така им позволи да бъдат използвани в труднодостъпни места.
Работохолик Сантинел с английски акцент
Тези два камиона се различават не само в страната на производство. Различни бяха и принципите на разположение на парогенераторите. Сентинелите се характеризират с горното и долното разположение на парните машини спрямо котела. На най-горното място парогенераторът доставяше гореща пара директно в камерата на двигателя, която беше свързана с мостовете чрез система карданни валове. При долното разположение на парната машина, т.е. на шасито, котелът загрява водата и подава пара към двигателя през тръбите, което гарантира температурни загуби.
Сентинелите се характеризират с горното и долното разположение на парните машини спрямо котела.
Наличието на верижна трансмисия от маховика на парната машина към карданите беше характерно и за двата типа. Това позволи на дизайнерите да унифицират производството на Sentinels в зависимост от клиента. За горещи страни като Индия са произведени парни камиони с по-ниско, отделено разположение на котела и двигателя. За страни със студени зими - с горния, комбиниран тип.
За горещи страни като Индия са произведени парни камиони с по-ниско, отделено разположение на котела и двигателя.
В тези камиони са използвани много доказани технологии. Макари и пароразпределителни вентили, двигатели с едно и двойно действие, високо или ниско налягане, с или без редуктор. Това обаче не удължава живота на английските парни камиони. Въпреки че се произвеждат до края на 50-те години на ХХ век и дори служат в армията преди и по време на Втората световна война, те все още са обемисти и донякъде наподобяват парни локомотиви. И тъй като нямаше желаещи за кардиналната им модернизация, съдбата им беше решена.
Въпреки че се произвеждат до края на 50-те години на ХХ век и дори служат в армията преди и по време на Втората световна война, те все още са обемисти и донякъде наподобяват парни локомотиви.
На кого какво, а на нас - НАС
Да вдигне опустошената от войната икономика съветски съюз, беше необходимо да се намери начин да не се губят петролните ресурси, поне в труднодостъпни места - в северната част на страната и в Сибир. На съветските инженери е дадена възможност да проучат дизайна на Sentinel с четирицилиндров парен двигател с директно действие над главата и да разработят свой собствен "отговор на Чембърлейн".
През 30-те години руските институти и дизайнерски бюра правят многократни опити да създадат алтернативен камион за дърводобивната промишленост.
През 30-те години руските институти и дизайнерски бюра правят многократни опити да създадат алтернативен камион за дърводобивната промишленост. Но всеки път случаят спираше на етап тестване. Използвайки собствения си опит и възможността да изучават заловени парни превозни средства, инженерите успяха да убедят ръководството на страната в необходимостта от такъв парен камион. Освен това бензинът струва 24 пъти повече от въглищата. И с цената на дърва за огрев в тайгата обикновено не можете да го споменавате.
Група дизайнери, ръководени от Ю. Шебалин, опростиха парата като цяло възможно най-много. Те комбинираха четирицилиндров двигател и котел в едно цяло и го поставиха между каросерията и кабината. Поставихме тази инсталация на шасито на серийния ЯАЗ (МАЗ) -200. Работата на парата и нейната кондензация бяха комбинирани в затворен цикъл. Доставката на дървени блокове от бункера се извършва автоматично.
Така се роди NAMI-012 или по-скоро в гората извън пътя. Очевидно е принципът на бункерно снабдяване с твърдо гориво и местоположението на парната машина камионе заимствано от практиката на газовите генератори.
Съдбата на собственика на горите - NAMI-012
Характеристики на парни битови бордови камиони дървовоз НАМИ-012 бяха такива
- Товароносимост - 6 тона
- Скорост - 45 км/ч
- Обхват без зареждане - 80 км, ако е възможно да се поднови водоснабдяването, тогава 150 км
- Въртящ момент при ниски скорости - 240 kgm, което е почти 5 пъти по-високо от базовия YaAZ-200
- Котел с естествена циркулация създава налягане от 25 атмосфери и довежда парата до температура от 420 ° C
- Възможно е да се попълнят запасите от вода директно от резервоара чрез ежектори
- Изцяло металната кабина нямаше капак и беше избутана напред
- Скоростта се контролира от количеството пара в двигателя с помощта на лост за подаване/прекъсване. С негова помощ цилиндрите бяха напълнени с 25/40/75%.
- един задна предавкаи управление с три крака.
Сериозни недостатъци на парния камион бяха консумацията на 400 кг дърва за огрев на 100 км писта и необходимостта да се отървете от водата в котела при студено време.
Сериозни недостатъци на парния камион бяха консумацията на 400 кг дърва за огрев на 100 км писта и необходимостта да се отървете от водата в котела при студено време. Но основният недостатък, който присъстваше в първата проба, беше лошата проходимост в ненатоварено състояние. Тогава се оказа, че предният мост е претоварен с кабината и парния агрегат, спрямо задния. Справихме се с тази задача, като инсталирахме модернизирана парна електроцентрала на задвижването на всички колела YaAZ-214. Сега мощността на дървения превозвач NAMI-018 е увеличена до 125 конски сили.
Но нямайки време да се разпространят в цялата страна, камионите с парогенератори бяха изхвърлени през втората половина на 50-те години на миналия век.
Но нямайки време да се разпространят в цялата страна, камионите с парогенератори бяха изхвърлени през втората половина на 50-те години на миналия век. Въпреки това, заедно с газови генератори. Тъй като разходите за преобразуване на автомобили, икономическото въздействие и лекотата на работа бяха трудоемки и съмнителни в сравнение с бензиновите и дизеловите камиони. Освен това по това време в Съветския съюз вече се създава петролно производство.
Бърза и достъпна модерна парна кола
Не мислете, че идеята за кола с парно задвижване е забравена завинаги. Сега има значително увеличение на интереса към двигатели, които са алтернатива на двигателите с вътрешно горене на бензин и дизелово гориво. Световните петролни запаси не са неограничени. Да, и цената на петролните продукти непрекъснато се увеличава. Дизайнерите се опитаха толкова много да подобрят двигателя с вътрешно горене, че идеите им почти достигнаха своя предел.
Електрическите коли, водородните коли, газовите генератори и парните коли отново станаха горещи теми. Здравей, забравен 19 век!
Сега има значително увеличение на интереса към двигатели, които са алтернатива на двигателите с вътрешно горене на бензин и дизелово гориво.
Британски инженер (отново Англия!) демонстрира новите възможности на парната машина. Той създаде своя Inspuration не само, за да демонстрира уместността на автомобилите с парно задвижване. Детето му е създадено за рекорди. 274 км / ч - това е скоростта, която се ускорява от дванадесет котли, монтирани на 7,6-метрова кола. Само 40 литра вода са достатъчни, за да може втечненият газ да доведе температурата на парата до 400 ° C само за миг. Само си помислете, отне 103 години на историята, за да счупи рекорда за скорост на автомобил с парно задвижване, поставен от Rocket!
В модерен парогенератор можете да използвате въглища на прах или други евтини горива, като мазут, втечнен газ. Ето защо парните коли винаги са били и ще бъдат популярни.
Но за да дойде едно екологично бъдеще, отново е необходимо да се преодолее съпротивата на петролните лобисти.
Натрупването на нови практически знания през 16-17 век доведе до нечувани подеми на човешката мисъл. Водните и вятърните колела въртят машинни инструменти, задвижват мехове, помагат на металурзите да издигат руда от мини, тоест там, където човешките ръце не могат да се справят с тежката работа, енергията на водата и вятъра им идва на помощ. Основните технологични постижения от онова време се дължат не толкова на учените и науката, колкото на усърдната работа на квалифицирани изобретатели. Особено големи бяха постиженията в минната технология, в добива на различни руди и минерали. Беше необходимо да се вдигне добитата руда или въглища от мината, да се изпомпват подпочвените води, които наводняваха мината през цялото време, постоянно да се подава въздух в мината и беше необходима много широка гама от трудоемка работа, така че минното дело нямаше да спре. Така развиващата се индустрия властно изискваше все повече и повече енергия и по това време основно водните колела можеха да я осигурят. Те вече са се научили да строят достатъчно мощни. Във връзка с увеличаването на мощността на колелата, металът все повече се използва за валове и някои други части. Във Франция, на река Сена през 1682 г., майстор Р. Салем, под ръководството на А. дьо Вил, построява най-голямата инсталация за това време, състояща се от 13 колела с диаметър 8 м, които служат за задвижване на повече от 200 бр. помпи, които доставят вода на височина над 160 m и осигуряват вода на фонтани във Версай и Марли. Първите мелници за памук са използвали хидравличен двигател. Предачните машини на Arkwright от самото начало се задвижваха с вода. Но водните колела могат да се монтират само на река, за предпочитане пълноводна и бърза. И ако на брега на реката все още можеше да се построи текстилна или металообработваща фабрика, тогава рудни находища или въглищни пластове трябваше да се разработват само на местата на поява. А за изпомпване на подпочвените води, които са наводнили мината и издигане на добитата руда или въглища на повърхността, също е била необходима енергия. Следователно в мините, отдалечени от реките, беше необходимо да се използва само силата на животните.
Собственикът на английска мина през 1702 г. трябваше да държи 500 коня, за да управлява помпите, които изпомпват вода от мината, което беше много нерентабилно.
Необходима е развиващата се индустрия мощни двигателинов тип, което ще ви позволи да създавате производство навсякъде. Първият тласък за създаването на нови двигатели, които могат да работят навсякъде, независимо дали наблизо има или не река, е именно необходимостта от помпи и асансьори в металургията и минното дело.
Способността на парата да произвежда механична работа е известна на хората отдавна. Първите следи от действителното интелигентно използване на парата в механиката се споменават през 1545 г. в Испания, когато военноморски капитан
Бласко де Гарай проектира машина, с която задвижва страничните гребни колела на кораб и която по заповед на Карл V е тествана за първи път в пристанището на Барселона при транспортиране на 4000 кинтала товар с кораб на три морски мили за две часа. Изобретателят беше награден, но самата машина беше оставена без употреба и беше предадена на забрава.
В края на 17 век в страни с най-развито манифактурно производство се раждат елементи на новата машинна технология, използвайки свойствата и силата на водната пара.
Ранните опити за създаване на топлинен двигател бяха свързани с необходимостта от изпомпване на вода от мини, където се добиваше гориво. През 1698 г. англичанинът Томас Сейвъри, бивш миньор и след това капитан на търговския флот, за първи път предлага изпомпване на вода с помощта на парен воден асансьор. Патентът, получен от Savery, гласи: „Това ново изобретение за повишаване на водата и получаване на задвижване за всички видове производство чрез движещата сила на огъня е от голямо значение за изсушаването на мини, водоснабдяването на градовете и производството на двигателна сила за фабрики от всякакъв вид които не могат да използват водната сила или постоянната работа на вятъра."Водният асансьор Severi работи на принципа на засмукване на вода за сметка на атмосферното налягане в камерата, където се създава разреждане при кондензация на парата със студена вода. Парните машини на Severi бяха изключително неикономични и неудобни за работа, не можеха да се адаптират за задвижване на металорежещи машини, консумираха огромно количество гориво, ефективността им не беше по-висока от 0,3%. Въпреки това, търсенето на изпомпване на вода от мините беше толкова голямо, че дори тези обемисти парни двигатели тип помпа спечелиха известна популярност.
Томас Нюкомен (1663-1729) - английски изобретател, ковач по професия. Заедно с калайджия Дж. Коули той построи парна помпа, експериментите за подобряване на която продължиха около 10 години, докато той започна да работи правилно. Парната машина на Нюкомен не беше универсален мотор. Заслугата на Newcomen е, че той е един от първите, които реализират идеята за използване на пара за получаване на механична работа. Обществото на британските технолози носи неговото име. През 1711 г. Нюкомен, Коули и Сейвъри сформират „Компанията на собствениците на права за изобретяване на апарат за повдигане на вода чрез огън“. Докато тези изобретатели са били притежатели на патенти за "използване на силата на огъня", цялата им работа по производството на парни машини се е извършвала при най-строга конфиденциалност. Шведът Тривалд, който участва в създаването на машините на Нюкомен, пише: „... изобретателите Нюкомен и Коули бяха много подозрителни и внимателни да запазят тайната на изграждането и използването на своето изобретение за себе си и за децата си. Испанският пратеник в английския двор, дошъл от Лондон с голяма свита от чужденци, за да разгледа новото изобретение, дори не бил допуснат до стаята, в която се намирали машините. Но през 20-те години на XVIII век патентът изтича и много инженери се заемат с производството на водоповдигащи инсталации. Появи се литература, която описва тези настройки.
Процесът на разпространение на универсални парни машини в Англия до началото на 19 век. потвърждава огромното значение на новото изобретение. Ако за едно десетилетие от 1775 до 1785г. Построени са 66 машини с двойно действие с обща мощност 1288 к.с., след което от 1785 до 1795 г. Вече са създадени 144 машини с двойно действие с обща мощност 2009 к.с., а през следващите пет години - от 1795 до 1800 г. - 79 автомобила с обща мощност 1296 к.с
Всъщност използването на парната машина в промишлеността започва през 1710 г., когато английските работници Нюкомен и Каули за първи път построяват парна машина, която задвижва помпа, инсталирана в мина, за да изпомпва вода от нея.
Машината на Нюкомен обаче не беше парна машина в съвременния смисъл на думата, тъй като движещата сила в нея все още не беше водна пара, а атмосферно налягане. Поради това тази машина беше наречена "атмосферна". Въпреки че в машината водната пара служи, както в машината на Севери, главно за създаване на вакуум в цилиндъра, тук вече беше предложено подвижно бутало - основната част на съвременната парна машина.
На фиг. Фигура 4.1 показва парния асансьор Newcomen-Cowley. При спускане на смукателния прът 1 и натоварване 2, буталото 4 се издигна и парата влезе в цилиндъра 5 през отворения кран 7 от котела 8, чието налягане беше малко по-високо от атмосферното. Парата служеше за частично повдигане на буталото в отворения отгоре цилиндър, но основната й роля беше да създава вакуум в него. За тази цел, когато буталото на машината достигне горната си позиция, кран 7 се затваря и от резервоар 3 през кран 6 се впръсква студена вода в цилиндъра. Водната пара бързо се кондензира и атмосферното налягане връща буталото на дъното на цилиндъра, повдигайки смукателния прът. Кондензатът се изпуска от цилиндъра чрез тръба9, буталото се повдига отново поради подаването на пара и описаният по-горе процес се повтаря. Машината на Newcomen е партиден двигател.
Парната машина на Newcomen беше по-съвършена от тази на Savery, по-лесна за работа, по-икономична и производителна. Въпреки това, машините от първите версии работеха много неикономично, за да създадат мощност в едно конски силидо 25 кг въглища се изгарят на час, т.е. ефективността е около 0,5%. Въвеждането на автоматично разпределение на пара и водни потоци опрости поддръжката на машината, времето за ход на буталото намаля до 12–16 минути, което намали размерите на машината и направи дизайна по-евтин. Въпреки висок потокгориво, този тип машини бързо станаха широко разпространени. Още през двадесетте години на XVIII век тези машини работят не само в Англия, но и в много европейски страни - в Австрия, Белгия, Франция, Унгария, Швеция, те се използват почти век във въгледобивната промишленост и за водоснабдяване. към градовете. В Русия първата паро-атмосферна машина Newcomen е инсталирана през 1772 г. в Кронщат за изпомпване на вода от дока. Разпространението на машините Newcomen се доказва от факта, че последната машина от този тип в Англия е била демонтирана едва през 1934 г.
Иван Иванович Ползунов (1728-1766) е талантлив руски изобретател, роден в семейството на военен. През 1742 г. механикът на завода в Екатеринбург Никита Бахарев се нуждае от бързи ученици. Изборът падна върху четиринадесетгодишните И. Ползунов и С. Черемисинов, които все още учеха в аритметическото училище. Теоретично обучениев училище отстъпи място на практическото запознаване с работата на най-модерните машини и инсталации на Екатеринбургския завод в Русия по това време. През 1748 г. Ползунов е преместен в Барнаул, за да работи в Коливано-Воскресенските заводи. След самоподготовкакниги по металургия и минералогия през април 1763 г. Ползунов предлага проект за напълно оригинална парна машина, която се различава от всички познати по това време машини по това, че е проектирана да задвижва мехове на вентилатора и е непрекъсната единица. В своя меморандум за "пожарната машина" от 26 април 1763 г. Ползунов, по собствените си думи, иска " ... чрез добавяне на огнена машинаспрете управлението на водата и за тези случаи напълно я унищожете и вместо язовири за подвижната основа на централата я установете така, че да може да понесе всички натоварени върху себе си тежести, които обикновено са необходими за разпалване на пожара, носим и по наша воля, каквото е необходимо, да коригираме. И тогава той написа: „За да се постигне тази слава (ако силите позволяват) за Отечеството и така че в полза на целия народ, поради голямото знание за използването на неща, които все още не са много познати ( по примера на други науки), въвеждат в обичая. В бъдеще изобретателят мечтаеше да адаптира машината за други нужди. Проект I.I. Ползунов е въведен в царската канцелария в Санкт Петербург. Решението на Екатерина II беше следното: „Нейно императорско величество е не само Ползунов, милостиво доволен, но и за най-голямо насърчение, което благоволи да заповяда: добре дошъл Ево, Ползунов, при механиците с ранг и заплата на капитан-лейтенант , и му дайте 400 рубли като награда”.
Машините на Newcomen, които работеха перфектно като устройства за повдигане на вода, не можеха да задоволят спешната нужда от универсален двигател. Те само проправиха пътя за създаването на универсални непрекъснати парни двигатели.
В началния етап от развитието на парните двигатели е необходимо да се открои „огнената машина“ на руския минен майстор Ползунов. Двигателят е предназначен да задвижва механизмите на една от топилните пещи на завода в Барнаул.
Според проекта на Ползунов (фиг. 4.2), парата от котела (1) се подава към един, да речем, ляв цилиндър (2), където повдига буталото (3) до най-високата му позиция. След това струя студена вода (4) се инжектира от резервоара в цилиндъра, което доведе до кондензация на пара. В резултат на атмосферното налягане върху буталото то се спусна, докато в десния цилиндър в резултат на налягането на парата буталото се издигна. Разпределението на вода и пара в машината Polzunov се извършва от специален автоматично устройство(5). Постоянната работна сила от буталата на машината се предаваше на шайба (6), монтирана на вал, от която движението се предаваше на устройството за разпределение на вода и пара, захранващата помпа, а също и на работния вал, от който меховете на вентилатора бяха задвижени.
Двигателят на Ползунов принадлежи към "атмосферния" тип, но в него изобретателят за първи път въвежда сумирането на работата на два цилиндъра с бутала за един общ вал, което осигури по-равномерна работа на двигателя. Когато единият цилиндър работеше на празен ход, другият имаше работен ход. Двигателят имаше автоматично разпределение на парата и за първи път не беше директно свързан работеща машина. И.И. Ползунов създава своя автомобил в изключително трудни условия, със собствените си ръце, без необходимите средства и специални машини. Той нямаше на разположение квалифицирани занаятчии: ръководството на завода изпрати четирима студенти на Ползунов и разпредели двама пенсионирани работници. Брадвата и други прости инструменти, използвани в производството на тогавашните конвенционални машини, не са били полезни тук. Ползунов трябваше самостоятелно да проектира и изгради ново оборудване за своето изобретение. Строителство голяма кола, висок около 11 метра, веднага от листа, дори не е тестван на модел, без специалисти, изискваше огромни усилия. Колата е построена, но на 27 май 1766 г. I.I. Ползунов почина от преходна консумация, без да е живял седмица преди тестовете на "голямата машина". Самата машина, тествана от учениците на Ползунов, която не само се изплати, но и донесе печалба, работи 2 месеца, не получи допълнителни подобрения и след повреда беше изоставена и забравена. След двигателя Ползунов измина половин век, преди парните двигатели да започнат да се използват в Русия.
Джеймс Уат - английски изобретател, създател на универсалната парна машина, член на Лондонското кралско общество - е роден в Гринок, Шотландия. От 1757 г. той работи като механик в университета в Глазгоу, където се запознава със свойствата на водната пара и провежда изследвания върху зависимостта на температурата на наситената пара от налягането. През 1763-1764 г., докато коригира модела на парната машина на Нюкомен, той предложи да се намали консумацията на пара чрез отделяне на парния кондензатор от цилиндъра. От този момент нататък започва работата му по подобряване на парните машини, изследване на свойствата на парата, изграждане на нови машини и т.н., която продължава през целия му живот. На паметника на Уат в Уестминстърското абатство е издълбан надписът: „... прилагайки силата на творческия гений за усъвършенстването на парната машина, той разшири производителността на своята страна, увеличи властта на човека над природата и зае изключително място сред най-известните хора на науката и истинските благодетели на човечеството." В търсене на средства за изграждането на своя двигател, Уат започва да мечтае печеливша работаизвън Англия. В началото на 70-те години той каза на приятелите си, че "му е писнало от отечеството" и сериозно започна да говори за преместване в Русия. Руското правителство предлага на английския инженер „професия според неговия вкус и знания“ и с годишна заплата от 1000 лири стерлинги. Заминаването на Уат за Русия беше предотвратено от договор, който той сключи през 1772 г. с капиталиста Болтън, собственик на машиностроително предприятие в Сохо близо до Бирмингам. Болтън отдавна знаеше за изобретяването на нова "огнена" машина, но се колебаеше да субсидира нейното изграждане, съмнявайки се в практическата стойност на машината. Той побърза да сключи споразумение с Уат само когато имаше реална заплаха от заминаването на изобретателя в Русия. Споразумението, свързващо Уот и Болтън, се оказа много ефективно. Болтън се оказа интелигентен и далновиден човек. Той не се ограничи в разходите за изграждане на машината. Болтън осъзна, че геният на Уат, освободен от дребната, изтощителна грижа за парче хляб, ще се разкрие в пълна мощности обогатяват предприемчивия капиталист. Освен това самият Болтън беше основен машинен инженер. Техническите идеи на Уат също го пленяват. Заводът в Сохо беше известен с първокласното си оборудване за онези времена и имаше квалифицирани работници. Затова Уат с ентусиазъм прие предложението на Болтън да създаде в завода производство на парни двигатели с нов дизайн. От началото на 70-те години до края на живота си Уат остава главен механик на завода. В края на 1774 г. фабриката в Сохо построява първата машина с двойно действие.
Машината на Newcomen беше значително подобрена през века на своето съществуване, но остана "атмосферна" и не отговаряше на нуждите на бързо развиващата се производствена технология, която изискваше организация на ротационно движение с висока скорост.
Търсенето на много изобретатели беше насочено към постигане на целта. Само в Англия през последната четвърт на 18 век са издадени повече от дузина патенти за универсални двигатели на различни системи. Само Джеймс Уат обаче успя да предложи на индустрията универсална парна машина.
Уат започва работата си върху парната машина почти едновременно с Ползунов, но през различни условия. По това време в Англия промишлеността процъфтява. Уат беше активно подкрепен от Болтън, собственик на няколко фабрики в Англия, който по-късно стана негов партньор Парламента и имаше възможност да използва висококвалифициран инженерен персонал. През 1769 г. Ват патентова парна машина с отделен кондензатор, а след това и използването на свръхналягане на парата в двигателя, което значително намалява разхода на гориво. Уат с право беше създателят на парната бутална машина.
На фиг. 4.3 е показана диаграма на една от първите парни машини на Watt. Парният котел 1 е свързан с буталния цилиндър 3 чрез паропровод 2, през който парата периодично се пропуска в горната кухина над буталото 4 и в долната кухина под буталото на цилиндъра. Тези кухини са свързани с кондензатора чрез тръба5, където отработената пара се кондензира със студена вода и се създава вакуум. Машината има балансьор 6, който свързва буталото с колянов вал с помощта на свързващ прът 7, в края на който е монтиран маховик 8.
За първи път в машината е приложен принципът на двойното действие на парата, който се състои в това, че свежа пара се пропуска в цилиндъра на машината последователно в камерите от двете страни на буталото. Въвеждането на принципа на разширяване на парата от Watt се състои в това, че прясна пара се пропуска в цилиндъра само за част от хода на буталото, след което парата се прекъсва и по-нататъшното движение на буталото се извършва поради разширяване на парата и спад в неговото налягане.
Така в машината на Ват решаващата движеща сила не е атмосферното налягане, а налягането на парите. високо кръвно наляганекойто задвижва буталото. Нов принципработата с пара изисква пълна промяна в устройството на машината, особено цилиндъра и разпределението на парата. За да елиминира кондензацията на пара в цилиндъра, Уат първо въвежда парна риза на цилиндъра, с помощта на която започва да загрява работните му стени с пара и изолира външната страна на парната риза. Тъй като Уат не можеше да използва в своята машина, за да създаде равномерно въртеливо движение. колянов механизъм(защитен патент за такова предаване е взет от френския изобретател Пикар), след което през 1781 г. той издава патент за пет метода за превръщане на люлеещо се движение в непрекъснато въртеливо. Първоначално за тази цел той използва планетарно или слънчево колело. Накрая Watt въведе центробежен регулатор на скоростта, за да промени количеството пара, подавано към цилиндъра на машината с промяна в броя на оборотите. Така Ват в своята парна машина излага основните принципи на дизайна и работата на съвременната парна машина.
Парните машини на Watt работят с наситена пара с ниско налягане от 0,2–0,3 MPa, при малък брой обороти в минута. Така модифицираните парни двигатели дадоха отлични резултати, намалявайки разхода на въглища на к.с./ч (конски сили на час) няколко пъти в сравнение с машините на Newcomen и изместиха водното колело от минната индустрия. В средата на 80-те години на XVIII век. Дизайнът на парната машина най-накрая беше разработен и парната машина с двойно действие се превърна в универсален топлинен двигател, който намери широко приложение в почти всички сектори на икономиката на много страни. През 19 век широко разпространение получават шахтови парни електроцентрали, парни вентилатори, валцовани парни електроцентрали, парни чукове, парни помпи и др.
Допълнително повишаване на ефективността Парната електроцентрала е постигната от съвременника на Уат Артър Волф в Англия чрез въвеждане на многократно разширяване на парата последователно в 2, 3 и дори 4 стъпки, докато парата преминава от един цилиндър на машината в друг.
Отхвърлянето на балансира и използването на многократно парно разширение доведе до създаването на нови конструктивни форми на машини. Двигателите с двойно разширение започват да се оформят под формата на два цилиндъра - цилиндър с високо налягане (HPC) и цилиндър с ниско налягане (LPC), които получават отработената пара след HPC. Цилиндрите са разположени или хоризонтално (комбинирана машина, фиг. 4.4, а), или последователно, когато двете бутала са разположени на общ прът (тандемна машина, фиг. 4.4, б).
От голямо значение за повишаване на ефективността. парните двигатели започнаха да използват прегрята пара с температура до 350 ° C в средата на 19 век, което направи възможно намаляването на разхода на гориво до 4,5 kg на к.с. / ч. Използването на прегрята пара е предложено за първи път от френския учен G.A. Гирном.
Роден в семейство от работническата класа, Джордж Стивънсън (1781–1848) работи във въглищните мини в Нюкасъл, където са работили и баща му и дядо му. Той се занимаваше много със самообразование, изучаваше физика, механика и други науки, интересуваше се от изобретателска дейност. Изключителните способности на Стивънсън го доведоха до позицията на механик и през 1823 г. той беше назначен за главен инженер на компанията за изграждането на първата железопътна линия. обща употребаСтоктън-Дарлингтън; това му отваря големи възможности за проектиране и изобретателска работа.
В Русия първите парни локомотиви са построени от руските механици и изобретатели Черепанови - Ефим Алексеевич (баща, 1774–1842) и Мирон Ефимович (син, 1803–1849), които са работили в заводите в Нижни Тагил и са бивши крепостни селяни на Демидовите собственици на фабрики. Черепанови чрез самообразование станаха образовани хора, посетиха фабриките в Санкт Петербург и Москва, Англия и Швеция. За изобретателска дейност Мирон Черепанов и съпругата му получават свобода през 1833 г. Ефим Черепанов и съпругата му получават свобода през 1836 г. Черепанови създават около 20 различни парни машини, които работят във фабриките в Нижни Тагил.
Високото парно налягане за парни машини е използвано за първи път от Оливър Еванс в Америка. Това доведе до допълнително намаляване на разхода на гориво до 3 кг на к.с./ч. По-късно дизайнерите на парни локомотиви започнаха да използват многоцилиндрови парни двигатели, пара под свръхналягане и реверсивно устройство.
През XVIII век. имаше напълно разбираемо желание да се използва парната машина за сухопътен и воден транспорт. В развитието на парните двигатели независимо направление бяха локомотивите - мобилни парни електроцентрали. Първата инсталация от този тип е разработена от английския строител Джон Смит. Всъщност развитието на парния транспорт започва с инсталирането на огнетръбни тръби в огнетръбни котли, което значително увеличава тяхната паропроизводителност.
Бяха направени много опити за разработване на парни локомотиви - парни локомотиви, построени са работещи модели (фиг. 4.5, 4.6). От тях се откроява парният локомотив Rocket, построен от талантливия английски изобретател Джордж Стивънсън (1781–1848) през 1825 г. (виж фиг. 4.6, a, b).
Ракетата не беше първият парен локомотив, проектиран и построен от Стивънсън, но този беше по-добър в много отношения и беше избран за най-добрия локомотив на специално изложение в Rayhill и препоръчан за новата железопътна линия Ливърпул-Манчестър, която стана образцова по това време . През 1823 г. Стивънсън организира първия завод за локомотиви в Нюкасъл. През 1829 г. в Англия е организиран конкурс за най-добър парен локомотив, победител в който е машината на Дж. Стивънсън. Неговият парен локомотив "Ракета", разработен на базата на огнен котел, с влакова маса от 17 тона, развива скорост от 21 км / ч. По-късно скоростта на "Ракетата" беше увеличена до 45 км / ч.
Железниците започват да играят през XVIII век. огромна роля. Първи пътник Железопътна линияв Русия, с дължина 27 км, по решение на царското правителство е построена от чуждестранни предприемачи през 1837 г. между Санкт Петербург и Павловск. Двурелсовата железопътна линия Петербург-Москва започва да функционира през 1851 г.
През 1834 г. бащата и синът Черепанови построяват първия руски парен локомотив (виж фиг. 4.6, c, d), носещ товар от 3,5 тона със скорост 15 km / h. Следващите им парни локомотиви превозват товар с тегло 17 тона.
От началото на 18 век се правят опити за използване на парна машина във водния транспорт. Известно е например, че френският физик Д. Папен (1647–1714) е построил лодка, задвижвана от парен двигател. Вярно е, че Папен не постигна успех по този въпрос.
Проблема решен американски изобретателРобърт Фултън (1765–1815), роден в Литъл Бритън (сега Фултън), Пенсилвания. Любопитно е да се отбележи, че първите големи успехи в създаването на парни машини за промишлеността, железниците и воден транспортпадна на жребия талантливи хоракоито са придобили знания чрез самообучение. Фултън не беше изключение в това отношение. Фултън, който по-късно става машинен инженер, идва от бедно семейство и отначало много се самообучава. Фултън живее в Англия, където се занимава с изграждането на хидротехнически съоръжения и решаването на редица други технически проблеми. Докато е във Франция (в Париж), той построява подводницата Nautilus и парен кораб, който е тестван на река Сена. Но всичко това беше само началото.
Истинският успех идва при Фултън през 1807 г.: връщайки се в Америка, той построява гребния параход Clermont с товароподемност 15 тона, задвижван от парна машина с мощност 20 к.с. с., който през август 1807 г. извършва първия полет от Ню Йорк до Олбани с дължина около 280 км.
По-нататъшното развитие на корабоплаването, както речно, така и морско, вървеше доста бързо. Това беше улеснено от прехода от дървени към стоманени корабни конструкции, нарастването на мощността и скоростта на парните двигатели, въвеждането витлои редица други фактори.
С изобретяването на парната машина човекът се научи да превръща енергията, концентрирана в горивото, в движение, в работа.
Парната машина е едно от малкото изобретения в историята, които драстично промениха картината на света, революционизираха индустрията, транспорта и дадоха тласък на нов възход на научното познание. Той е универсалният двигател на промишлеността и транспорта през целия 19 век, но неговите възможности вече не отговарят на изискванията за двигатели, възникнали във връзка с изграждането на електроцентрали и използването на механизми с високи скоростив края на 19 век.
Вместо нискооборотна парна машина, високоскоростна турбина с по-висока ефективност навлиза на техническата сцена като нов топлинен двигател.
Първата двуцилиндрова вакуумна парна машина в Русия е проектирана от механика I.I. Ползунов през 1763 г. и построен през 1764 г. в Барнаул. Джеймс Уат, който беше член на комисията за приемане на изобретението на Ползунов, получи патент за парна машина в Лондон през април 1784 г. и се смята за неин изобретател!
Ползунов, Иван Иванович
- механик, който организира първата парна машина в Русия; син на войник от Екатеринбургските минни компании, на десет години той влезе в Екатеринбургското аритметично училище, където завърши курса със званието механичен ученик. Сред няколко млади хора Ползунов е изпратен в Барнаул в държавните минни фабрики, където през 1763 г. е главен майстор. Като се занимава с конструирането на машини с водни двигатели, използвани в топилни заводи и мини, Ползунов обърна внимание на трудността при организирането на такива машини в райони, отдалечени от реките, и се спря на идеята да използва пара като двигател. Има някои доказателства, които предполагат, че тази мисъл не е дошла при него самостоятелно, а под влиянието на книгата на Шлатер: „Подробно указание за минното дело“ (Санкт Петербург, 1760 г.), в десетата глава на която е първото руско описание на парен двигател, а именно машина Newcomen. Ползунов енергично се зае с изпълнението на идеята си, започна да изучава силата и свойствата на водната пара, рисува чертежи и прави модели. Убеден, след продължителни изследвания и експерименти, във възможността да се замени движещата сила на водата със силата на парата и доказвайки това на модели, Ползунов през април 1763 г. се обърна към началника на Коливано-Воскресенските фабрики, генерал-майор А. И. Порошин, с писмо, в което, очертавайки мотивите, които го подтикнаха да намери нова сила, поиска средства за изграждането на изобретената от него "огнена машина". Проектът на Ползунов беше докладван на кабинета на Нейно Величество с искане за освобождаване на сумата, необходима за изграждането на машината. Според доклада на кабинета последвал указ на Екатерина II, с който тя „за по-голямо насърчение“ предоставила Ползунов на механиците със заплата и чин инженерен капитан-лейтенант, заповядал да издаде 400 рубли като награда. и посочи, „ако не е необходим във фабриките, изпратете го в Санкт Петербург, със сребро“ за две или три години в Академията на науките, за да попълни образованието. Но властите не пуснаха Ползунов и поискаха той да бъде изпратен за известно време в Академията на науките, за да бъде отменен, "защото тук има крайна нужда от него, за да приведе в практиката тази машина, работеща по двойки". С оглед на това Ползунов трябваше да остане в Сибир до края на делото. Дотогава беше отложено и издаването на гореспоменатите 400 рубли. Бяха му освободени, според представената му оценка, необходимите суми и материали и той получи възможност да започне строителството. На 20 май 1765 г. Ползунов вече докладва, че подготвителната работа е завършена и че машината ще бъде пусната в действие през октомври същата година. Но по това време колата не беше готова. Маса от непредвидени трудности и неопитността на работниците забавиха хода на работата. Освен това много от материалите, необходими за изграждането на машината, не могат да бъдат получени в Сибир. Трябваше да ги изпиша от Екатеринбург и да очаквам да бъдат изпратени до няколко месеца. През декември 1765 г. Ползунов завършва колата, като е похарчил 7435 рубли за нея. 51 коп. Той обаче не успя да види изобретението си в действие. Тестът на колата е насрочен в Барнаул за 20 май 1766 г., а на 16 май същата година Ползунов вече е починал „от тежко ларингеално кървене“. Машината на Ползунов, под ръководството на неговите ученици Левзин и Черницин, разтопи 9335 единици змеиногорски руди в Барнаул в рамките на два месеца, но скоро работата й в Барнаул беше прекратена „като ненужна“ и няма информация дали е използвана върху тези, нямаше водни двигатели Змеиногорски завод и мина Семеновски, където първоначално беше предвиден от самия изобретател и неговите началници, През 1780 г. "машината, построена от Ползунов, работеше с пара и структурата беше счупена." В Музея на минното дело в Барнаул има модел на машината на Ползунов. На Ползунов не може да се припише, както правят някои, честта да изобрети първата парна машина. Независимо от това, машината на Ползунов всъщност е първата парна машина, построена в Русия, а не поръчана от чужбина; използването през 1765 г. на парна машина не за повдигане на вода, а за друга промишлена цел, трябва да се счита за независимо изобретение, тъй като в Англия първото използване на парна машина за изпомпване на въздух е направено едва през 1765 г.
