موتور بخار DIY. تاریخچه موتورهای بخار موتورهای بخار موتورهای آب بخار

امکانات استفاده از انرژی بخار در آغاز عصر ما شناخته شده بود. این امر توسط دستگاهی به نام هرونی آئولیپیل، که توسط مکانیک یونان باستان، هیرون اسکندریه ساخته شده است، تأیید می شود. اختراع باستانی را می توان به توربین بخار نسبت داد که توپ آن به دلیل نیروی جت های بخار آب می چرخید.

استفاده از بخار برای کارکرد موتورها در قرن هفدهم ممکن شد. این اختراع برای مدت طولانی مورد استفاده قرار نگرفت، اما سهم قابل توجهی در توسعه بشر داشت. علاوه بر این، تاریخچه اختراع موتورهای بخار بسیار جذاب است.

مفهوم

یک موتور بخار از یک موتور حرارتی احتراق خارجی تشکیل شده است که از انرژی بخار آب برای ایجاد حرکت مکانیکی یک پیستون استفاده می کند که به نوبه خود شفت را می چرخاند. قدرت موتور بخار معمولاً بر حسب وات اندازه گیری می شود.

تاریخچه اختراع

تاریخچه اختراع موتورهای بخار با دانش تمدن یونان باستان مرتبط است. برای مدت طولانی هیچ کس از آثار این دوران استفاده نمی کرد. در قرن شانزدهم، تلاشی برای ایجاد یک توربین بخار انجام شد. فیزیکدان و مهندس ترک تاکی الدین الشامی در مصر روی این کار کار کرد.

علاقه به این مشکل در قرن هفدهم دوباره ظاهر شد. در سال 1629، جووانی برانکا نسخه خود را از یک توربین بخار پیشنهاد کرد. با این حال، اختراعات مقدار زیادی انرژی را از دست دادند. تحولات بیشتر مستلزم شرایط اقتصادی مناسبی بود که بعداً نمایان شد.

دنیس پاپین اولین کسی است که موتور بخار را اختراع کرد. این اختراع یک استوانه با پیستون بود که در اثر بخار بالا می‌آید و در نتیجه تراکم آن پایین می‌آید. دستگاه های Savery و Newcomen (1705) همان اصل کار را داشتند. این تجهیزات برای پمپاژ آب از محل کار در حین استخراج استفاده می شد.

وات سرانجام در سال 1769 موفق شد دستگاه را بهبود بخشد.

اختراعات دنیس پاپین

دنیس پاپین از نظر تحصیلی یک پزشک بود. او در فرانسه متولد شد و در سال 1675 به انگلستان رفت. او به خاطر بسیاری از اختراعاتش مشهور است. یکی از آنها زودپز است که به آن دیگ پاپن می گفتند.

او توانست رابطه بین دو پدیده یعنی نقطه جوش مایع (آب) و فشار حاصل را شناسایی کند. به همین دلیل او یک دیگ مهر و موم شده ایجاد کرد که فشار داخل آن افزایش یافت که باعث شد آب دیرتر از حد معمول بجوشد و دمای فرآوری محصولات قرار داده شده در آن افزایش یابد. این باعث افزایش سرعت پخت و پز شد.

در سال 1674، یک مخترع پزشکی یک موتور باروت ساخت. کار آن در این واقعیت بود که وقتی باروت در سیلندر مشتعل شد، پیستون حرکت کرد. خلاء ضعیفی در سیلندر ایجاد شد و فشار اتمسفر پیستون را به جای خود بازگرداند. عناصر گازی تشکیل شده در این مورد از طریق دریچه خارج می شوند و باقیمانده ها خنک می شوند.

تا سال 1698، پاپن موفق شد با استفاده از همان اصل واحدی ایجاد کند که نه بر روی باروت، بلکه بر روی آب کار می کرد. بدین ترتیب اولین موتور بخار ساخته شد. با وجود پیشرفت قابل توجهی که این ایده می توانست به آن منجر شود، مزایای قابل توجهی برای مخترع خود به همراه نداشت. این به این دلیل بود که قبلاً مکانیک دیگری به نام Savery قبلاً یک پمپ بخار را ثبت کرده بود و تا آن زمان هیچ برنامه دیگری برای چنین واحدهایی اختراع نشده بود.

دنیس پاپین در سال 1714 در لندن درگذشت. علیرغم این واقعیت که او اولین ماشین بخار را اختراع کرد، این دنیا را در نیاز و تنهایی ترک کرد.

اختراعات توماس نیوکامن

انگلیسی نیوکامن از نظر سود سهام موفق تر بود. وقتی پاپین ماشین خود را ساخت، توماس 35 سال داشت. او کار ساوری و پاپین را با دقت مطالعه کرد و توانست کاستی های هر دو طرح را درک کند. او بهترین ایده ها را از آنها گرفت.

قبلاً در سال 1712، با همکاری استاد شیشه و لوله کشی جان کالی، اولین مدل خود را ایجاد کرد. تاریخ اختراع موتورهای بخار اینگونه ادامه یافت.

مدل ایجاد شده را می توان به طور خلاصه به شرح زیر توضیح داد:

• این طرح ترکیبی از یک سیلندر عمودی و یک پیستون، مانند پاپین است.
• ایجاد بخار در یک دیگ بخار جداگانه انجام شد که بر اساس اصل دستگاه Savery کار می کرد.
• سفتی در سیلندر بخار به دلیل چرمی که پیستون با آن پوشانده شده بود به دست آمد.

واحد نیوکامن آب را از معادن با استفاده از فشار اتمسفر بالا آورد. اندازه دستگاه بزرگ بود و برای کار به مقدار زیادی زغال سنگ نیاز داشت. با وجود این کاستی ها، مدل نیوکامن به مدت نیم قرن در معادن مورد استفاده قرار گرفت. حتی اجازه بازگشایی معادنی را داد که به دلیل طغیان آب های زیرزمینی رها شده بودند.

در سال 1722، ایده نیوکامن کارایی خود را با پمپاژ آب از یک کشتی در کرونشتات تنها در دو هفته ثابت کرد. یک سیستم آسیاب بادی می تواند این کار را در یک سال انجام دهد.

با توجه به این واقعیت که این دستگاه بر اساس نسخه های قبلی ایجاد شده است، مکانیک انگلیسی نتوانست حق ثبت اختراع را برای آن به دست آورد. طراحان سعی کردند از این اختراع برای جابجایی وسیله نقلیه استفاده کنند، اما موفق نشدند. تاریخ اختراع موتورهای بخار به همین جا ختم نشد.

اختراع وات

جیمز وات اولین کسی بود که تجهیزاتی را اختراع کرد که اندازه جمع و جور اما به اندازه کافی قدرتمند بودند. موتور بخار اولین در نوع خود بود. یک مکانیک از دانشگاه گلاسکو در سال 1763 تعمیر واحد بخار نیوکامن را آغاز کرد. در نتیجه تعمیر، او متوجه شد که چگونه مصرف سوخت را کاهش دهد. برای انجام این کار، لازم بود سیلندر را در حالت گرمای دائمی نگه دارید. با این حال، موتور بخار وات تا زمانی که مشکل تراکم بخار حل نشده بود، نمی توانست آماده باشد.

راه حل زمانی پیش آمد که مکانیکی از کنار رختشویی ها عبور می کرد و متوجه شد که ابرهای بخار از زیر درب دیگ بیرون می زند. او متوجه شد که بخار یک گاز است و باید در یک سیلندر با فشار کم حرکت کند.

با آب بندی داخل سیلندر بخار با طناب کنفی آغشته به روغن، وات توانست فشار اتمسفر را از بین ببرد. این یک گام بزرگ به جلو بود.

در سال 1769، یک مکانیک حق امتیازی را دریافت کرد که بیان می کرد دمای موتور در یک موتور بخار همیشه با دمای بخار برابر است. با این حال، همه چیز آنطور که انتظار می رفت برای مخترع بدشانس پیش نرفت. او مجبور شد حق اختراع برای بدهی ها را به گرو بگذارد.

در سال 1772 با متیو بولتون که یک صنعتگر ثروتمند بود آشنا شد. او اختراعات وات را خرید و پس داد. مخترع با حمایت بولتون به کار بازگشت. در سال 1773، موتور بخار Watt مورد آزمایش قرار گرفت و نشان داد که زغال سنگ به میزان قابل توجهی کمتر از همتایان خود مصرف می کند. یک سال بعد تولید خودروهای او در انگلستان آغاز شد.

در سال 1781، مخترع موفق به ثبت اختراع بعدی خود شد - یک موتور بخار برای رانندگی ماشین های صنعتی. با گذشت زمان، تمام این فناوری ها امکان جابجایی قطارها و کشتی های بخار را با استفاده از بخار فراهم می کند. این به طور کامل زندگی یک فرد را تغییر می دهد.

یکی از افرادی که زندگی بسیاری را تغییر داد، جیمز وات بود که موتور بخارش پیشرفت تکنولوژی را تسریع کرد.

اختراع پولزونوف

طراحی اولین موتور بخار که می توانست انواع مکانیسم های کاری را نیرو دهد، در سال 1763 ایجاد شد. این توسط مکانیک روسی I. Polzunov که در کارخانه های معدن آلتای کار می کرد، توسعه داده شد.

رئیس کارخانه ها با این پروژه آشنا شد و مجوز ساخت دستگاه را از سنت پترزبورگ دریافت کرد. موتور بخار Polzunov شناخته شد و کار بر روی ایجاد آن به نویسنده پروژه سپرده شد. دومی می خواست ابتدا مدل را به صورت مینیاتوری جمع آوری کند تا کاستی های احتمالی را که روی کاغذ قابل مشاهده نبود شناسایی و برطرف کند. با این حال، به او دستور داده شد که ساخت یک ماشین بزرگ و قدرتمند را آغاز کند.

به پولزونوف دستیارانی داده شد که دو نفر از آنها تمایل مکانیکی داشتند و دو نفر نیز ملزم به انجام کارهای کمکی بودند. ساخت موتور بخار یک سال و نه ماه طول کشید. هنگامی که موتور بخار پولزونوف تقریباً آماده بود، او از مصرف بیمار مبتلا شد. سازنده چند روز قبل از اولین آزمایش ها درگذشت.

تمام اقدامات در دستگاه به طور خودکار انجام می شود، می تواند به طور مداوم کار کند. این در سال 1766 ثابت شد، زمانی که دانش آموزان پولزونوف آخرین آزمایش ها را انجام دادند. یک ماه بعد این تجهیزات به بهره برداری رسید.

این خودرو نه تنها پول خرج شده را جبران کرد، بلکه سودی را نیز برای صاحبانش فراهم کرد. تا پاییز، دیگ بخار نشت کرد و کار متوقف شد. واحد قابل تعمیر بود اما مدیریت کارخانه علاقه ای به این کار نداشت. ماشین رها شد و یک دهه بعد به عنوان غیر ضروری برچیده شد.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

یک دیگ بخار برای راه اندازی کل سیستم مورد نیاز است. بخار حاصل منبسط شده و روی پیستون فشار می آورد و در نتیجه باعث حرکت قطعات مکانیکی می شود.

اصل عملکرد را می توان با استفاده از تصویر زیر بهتر مطالعه کرد.

بدون پرداختن به جزئیات، کار یک موتور بخار تبدیل انرژی بخار به حرکت مکانیکی یک پیستون است.

بهره وری

راندمان یک موتور بخار با نسبت کار مکانیکی مفید نسبت به مقدار گرمای صرف شده در سوخت تعیین می شود. انرژی آزاد شده در محیط به عنوان گرما در نظر گرفته نمی شود.

راندمان موتور بخار به صورت درصد اندازه گیری می شود. بازده عملی 1-8٪ خواهد بود. اگر کندانسور وجود داشته باشد و مسیر جریان گسترش یابد، این رقم می تواند تا 25٪ افزایش یابد.

مزایای

مزیت اصلی تجهیزات بخار این است که دیگ می تواند از هر منبع گرمایی اعم از زغال سنگ و اورانیوم به عنوان سوخت استفاده کند. این به طور قابل توجهی آن را از یک موتور احتراق داخلی متمایز می کند. بسته به نوع دومی، نوع خاصی از سوخت مورد نیاز است.

تاریخچه اختراع موتورهای بخار مزایایی را نشان داده است که امروزه نیز قابل توجه است، زیرا می توان از انرژی هسته ای برای معادل بخار استفاده کرد. یک راکتور هسته ای خود نمی تواند انرژی خود را به کار مکانیکی تبدیل کند، اما قادر است مقادیر زیادی گرما تولید کند. این همان چیزی است که برای تولید بخار استفاده می شود که ماشین را به حرکت در می آورد. از انرژی خورشیدی نیز می توان به همین روش استفاده کرد.

لکوموتیوهایی که با بخار نیرو می گیرند در ارتفاعات بالا عملکرد خوبی دارند. راندمان کار آنها از فشار کم اتمسفر در کوهستان رنج نمی برد. لوکوموتیو بخار هنوز در کوه های آمریکای لاتین استفاده می شود.

در اتریش و سوئیس، از نسخه های جدید لوکوموتیوهای بخار که بر روی بخار خشک کار می کنند استفاده می شود. آنها به لطف بسیاری از پیشرفت ها کارایی بالایی را نشان می دهند. آنها نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند و بخش های سبک نفت را به عنوان سوخت مصرف می کنند. از نظر شاخص های اقتصادی، آنها با لوکوموتیوهای برقی مدرن قابل مقایسه هستند. در عین حال، لوکوموتیوهای بخار بسیار سبک تر از همتایان دیزلی و الکتریکی خود هستند. این یک مزیت بزرگ در مناطق کوهستانی است.

ایرادات

معایب شامل، اول از همه، راندمان پایین است. به این باید بزرگی طراحی و سرعت کم را نیز اضافه کرد. این امر به ویژه پس از ظهور موتور احتراق داخلی قابل توجه بود.

کاربرد

قبلاً مشخص شده است که چه کسی موتور بخار را اختراع کرده است. باقی مانده است که بفهمیم کجا از آنها استفاده شده است. تا اواسط قرن بیستم از موتورهای بخار در صنعت استفاده می شد. آنها همچنین برای حمل و نقل ریلی و بخار استفاده می شدند.

کارخانه هایی که موتورهای بخار کار می کردند:

• قند؛
• همخوانی داشتن؛
• کارخانه های کاغذ؛
• منسوجات؛
• شرکت های مواد غذایی (در برخی موارد).

توربین های بخار نیز متعلق به این تجهیزات هستند. ژنراتورهای برق هنوز با کمک آنها کار می کنند. حدود 80 درصد از برق جهان با استفاده از توربین های بخار تولید می شود.

در یک زمان، انواع مختلفی از حمل و نقل با موتور بخار ایجاد شد. برخی به دلیل مشکلات حل نشده ریشه نگرفتند، در حالی که برخی دیگر امروز به کار خود ادامه می دهند.

حمل و نقل با بخار:

• خودرو؛
• تراکتور؛
• بیل مکانیکی;
• هواپیما؛
• لوکوموتیو;
• کشتی؛
• تراکتور

این تاریخچه اختراع موتورهای بخار است. اجازه دهید به طور خلاصه یک نمونه موفق از ماشین مسابقه ای Serpolle را که در سال 1902 ساخته شد، در نظر بگیریم. رکورد سرعت جهانی 120 کیلومتر در ساعت در خشکی را ثبت کرد. به همین دلیل است که ماشین های بخار با همتایان برقی و بنزینی قابل رقابت بودند.

بنابراین، در ایالات متحده آمریکا در سال 1900، بیشترین موتورهای بخار تولید شد. آنها تا دهه سی قرن بیستم در جاده ها یافت می شدند.

بیشتر این نوع حمل و نقل پس از ظهور موتور احتراق داخلی که بازدهی بسیار بالاتری دارد، محبوبیت چندانی نداشت. چنین خودروهایی در عین سبکی و سرعتی مقرون به صرفه تر بودند.

Steampunk به عنوان یک روند از عصر موتورهای بخار

در مورد موتورهای بخار صحبت می کنم، می خواهم به یک روند محبوب - steampunk اشاره کنم. این اصطلاح از دو کلمه انگلیسی - "steam" و "protest" تشکیل شده است. استیمپانک نوعی داستان علمی تخیلی است که در نیمه دوم قرن نوزدهم در انگلستان ویکتوریایی جریان دارد. این دوره در تاریخ اغلب به عنوان عصر بخار نامیده می شود.

همه آثار دارای یک ویژگی متمایز هستند - آنها در مورد زندگی در نیمه دوم قرن 19 می گویند، سبک روایت یادآور رمان "ماشین زمان" اچ جی ولز است. داستان ها مناظر شهر، ساختمان های عمومی و فناوری را توصیف می کنند. جایگاه ویژه ای به کشتی های هوایی، ماشین های باستانی و اختراعات عجیب و غریب داده شده است. تمام قطعات فلزی با پرچ بسته می شدند، زیرا هنوز از جوشکاری استفاده نشده بود.

اصطلاح Steampunk در سال 1987 به وجود آمد. محبوبیت آن با ظاهر رمان "موتور تفاوت" همراه است. در سال 1990 توسط ویلیام گیبسون و بروس استرلینگ نوشته شد.

در آغاز قرن بیست و یکم چندین فیلم معروف در این راستا منتشر شد:

• "ماشین زمان"؛
• "لیگ آقایان فوق العاده"؛
• "ون هلسینگ".

از پیشگامان استیمپانک می توان به آثار ژول ورن و گریگوری آداموف اشاره کرد. علاقه به این روند هر از گاهی در تمام زمینه های زندگی - از سینما تا لباس های روزمره - آشکار می شود.

اختراع موتورهای بخار نقطه عطفی در تاریخ بشر بود. جایی در آستانه قرن 17-18، جایگزینی کار دستی ناکارآمد، چرخ های آب و مکانیسم های کاملاً جدید و منحصر به فرد - موتورهای بخار آغاز شد. به لطف آنها بود که انقلاب های فنی و صنعتی و در واقع همه پیشرفت های بشر امکان پذیر شد.

اما چه کسی ماشین بخار را اختراع کرد؟ بشریت این را مدیون چه کسی است؟ و این کی بود؟ ما سعی خواهیم کرد پاسخی برای همه این سوالات پیدا کنیم.

حتی قبل از دوران ما

تاریخچه ایجاد ماشین بخار از قرن های اول قبل از میلاد آغاز می شود. هرون اسکندریه مکانیزمی را توصیف کرد که تنها زمانی شروع به کار کرد که در معرض بخار قرار گرفت. دستگاه توپی بود که نازل هایی روی آن وصل می شد. بخار به صورت مماس از نازل ها خارج می شود و در نتیجه باعث چرخش موتور می شود. این اولین وسیله ای بود که با بخار کار می کرد.

خالق موتور بخار (یا بهتر است بگوییم توربین) تقی الدینوم (فیلسوف، مهندس و ستاره شناس عرب) است. اختراع او در قرن شانزدهم به طور گسترده در مصر شناخته شد. این مکانیسم به شرح زیر طراحی شده است: جریان های بخار مستقیماً با تیغه ها به مکانیزم هدایت می شوند و هنگامی که دود بیرون می ریزد، تیغه ها می چرخند. مهندس ایتالیایی جیووانی برانکا چیزی مشابه را در سال 1629 پیشنهاد کرد. عیب اصلی همه این اختراعات مصرف بیش از حد بخار بود که به نوبه خود به انرژی زیادی نیاز داشت و عملی نبود. به دلیل اینکه دانش علمی و فنی بشر در آن زمان کافی نبود، تحولات به حالت تعلیق درآمد. به علاوه اصلا نیازی به چنین اختراعاتی نبود.

تحولات

تا قرن هفدهم، ایجاد یک موتور بخار غیرممکن بود. اما به محض اینکه سطح توسعه انسانی افزایش یافت، اولین نسخه ها و اختراعات بلافاصله ظاهر شدند. اگرچه در آن زمان هیچ کس آنها را جدی نمی گرفت. به عنوان مثال، در سال 1663، یک دانشمند انگلیسی پیش نویس اختراع خود را در مطبوعات منتشر کرد که او آن را در قلعه راگلان نصب کرد. دستگاه آن برای بالا بردن آب بر روی دیوارهای برج ها کار می کرد. با این حال، مانند هر چیز جدید و ناشناخته، این پروژه با شک و تردید پذیرفته شد و هیچ حامی برای توسعه بیشتر آن وجود نداشت.

تاریخچه ایجاد یک موتور بخار با اختراع موتور بخار-اتمسفر آغاز می شود. در سال 1681 یک دانشمند فرانسوی دستگاهی اختراع کرد که آب را از معادن پمپاژ می کرد. در ابتدا از باروت به عنوان نیروی محرکه استفاده می شد و سپس بخار آب جایگزین آن شد. اینگونه بود که دستگاه بخار-اتمسفر ظاهر شد. دانشمندان انگلیسی توماس نیوکامن و توماس سورن سهم بزرگی در بهبود آن داشتند. مخترع خودآموخته روسی ایوان پولزونوف نیز کمک های ارزنده ای ارائه کرد.

تلاش نافرجام پاپن

ماشین بخار-اتمسفر که در آن زمان بسیار عالی نبود، توجه ویژه ای را در زمینه کشتی سازی به خود جلب کرد. دی. پاپن آخرین پس انداز خود را صرف خرید یک کشتی کوچک کرد که روی آن شروع به نصب یک دستگاه بخار-اتمسفر بالابر آب ساخت خودش کرد. مکانیسم عمل این بود که با سقوط از ارتفاع، آب شروع به چرخش چرخ ها کرد.

این مخترع آزمایشات خود را در سال 1707 بر روی رودخانه فولدا انجام داد. بسیاری از مردم جمع شدند تا به معجزه نگاه کنند: کشتی بدون بادبان یا پارو در امتداد رودخانه حرکت می کند. با این حال، در طول آزمایشات، یک فاجعه رخ داد: موتور منفجر شد و چندین نفر کشته شدند. مقامات از مخترع ناموفق عصبانی بودند و او را از هرگونه کار و پروژه منع کردند. کشتی مصادره و منهدم شد و چند سال بعد خود پاپن درگذشت.

خطا

کشتی بخار پاپن اصول عملیاتی زیر را داشت. لازم بود مقدار کمی آب در ته سیلندر بریزید. زیر خود سیلندر یک منقل وجود داشت که برای گرم کردن مایع کار می کرد. وقتی آب شروع به جوشیدن کرد، بخار حاصل منبسط شد و پیستون را بلند کرد. هوا از فضای بالای پیستون از طریق یک دریچه مجهز به بیرون رانده می شد. بعد از اینکه آب جوش آمد و بخار شروع به بیرون ریختن کرد، لازم بود سرخ کن را خارج کرده، دریچه را برای خروج هوا ببندید و از آب خنک برای خنک کردن دیواره سیلندر استفاده کنید. به لطف چنین اقداماتی، بخار موجود در سیلندر متراکم شد، خلاء زیر پیستون ایجاد شد و به لطف نیروی فشار اتمسفر، پیستون به جای اصلی خود بازگشت. در طول حرکت نزولی آن کار مفیدی انجام شد. با این حال، راندمان موتور بخار پاپن منفی بود. موتور کشتی به شدت غیراقتصادی بود. و مهمتر از همه، استفاده از آن بسیار پیچیده و ناخوشایند بود. بنابراین اختراع پاپین از همان ابتدا آینده ای نداشت.

پیروان

با این حال، داستان ایجاد موتور بخار به همین جا ختم نشد. دانشمند انگلیسی توماس نیوکامن بعدی، بسیار موفق تر از پاپن بود. او آثار پیشینیان خود را برای مدت طولانی با تمرکز بر نقاط ضعف مطالعه کرد. و با استفاده از بهترین کار آنها، دستگاه خود را در سال 1712 ایجاد کرد. موتور بخار جدید (عکس ارائه شده) به شرح زیر طراحی شده است: یک سیلندر که در حالت عمودی قرار داشت و همچنین یک پیستون استفاده شد. نیوکامن این را از کار پاپین گرفته است. با این حال، بخار قبلاً در دیگ بخار دیگر تشکیل شده بود. یک پوسته جامد در اطراف پیستون محکم شده بود که به طور قابل توجهی سفتی داخل سیلندر بخار را افزایش داد. این دستگاه بخار اتمسفر نیز بود (آب از معدن با استفاده از فشار اتمسفر بالا می آمد). معایب اصلی اختراع حجیم و ناکارآمدی آن بود: دستگاه مقدار زیادی زغال سنگ "خورد". با این حال، مزایای بسیار بیشتری نسبت به اختراع Papen داشت. بنابراین تقریباً پنجاه سال در سیاه چال ها و معادن مورد استفاده قرار گرفت. از آن برای پمپاژ آب های زیرزمینی و همچنین برای تخلیه کشتی ها استفاده می شد. سعی کردم ماشینم را تغییر دهم تا بتوان از آن برای ترافیک استفاده کرد. با این حال، تمام تلاش های او ناموفق بود.

دانشمند بعدی که خود را اعلام کرد دی. هال از انگلستان بود. در سال 1736، او اختراع خود را به جهانیان ارائه کرد: یک ماشین بخار-اتمسفر، که دارای چرخ های پدال به عنوان نیروی محرکه بود. پیشرفت او موفق تر از پاپین بود. چندین کشتی از این دست بلافاصله آزاد شدند. آنها عمدتاً برای یدک کشی کشتی ها، کشتی ها و سایر کشتی ها استفاده می شدند. با این حال، قابلیت اطمینان موتور بخار-اتمسفر باعث اعتماد به نفس نمی شد و کشتی ها به بادبان ها به عنوان پیشران اصلی مجهز بودند.

و اگرچه هال از پاپین خوش شانس تر بود، اختراعات او به تدریج اهمیت خود را از دست دادند و رها شدند. با این حال، ماشین های بخار-اتمسفر آن زمان دارای کاستی های خاص زیادی بودند.

تاریخچه ایجاد موتور بخار در روسیه

پیشرفت بعدی در امپراتوری روسیه اتفاق افتاد. در سال 1766، اولین موتور بخار در کارخانه متالورژی بارنائول ساخته شد که با استفاده از دمنده های مخصوص، هوا را به کوره های ذوب می رساند. خالق آن ایوان ایوانوویچ پولزونوف بود که حتی به دلیل خدماتش به میهن خود درجه افسری نیز دریافت کرد. این مخترع به مافوق خود نقشه ها و نقشه هایی را برای یک "موتور آتش نشانی" ارائه کرد که قادر به کار با دمنده است.

با این حال، سرنوشت شوخی بی‌رحمانه‌ای را با پولزونوف انجام داد: هفت سال پس از پذیرفته شدن پروژه او و مونتاژ ماشین، او بیمار شد و در اثر مصرف درگذشت - فقط یک هفته قبل از شروع آزمایش موتورش. با این حال، دستورات او برای روشن کردن موتور کافی بود.

بنابراین، در 7 آگوست 1766، موتور بخار پولزونوف راه اندازی شد و تحت بار قرار گرفت. با این حال ، قبلاً در نوامبر همان سال خراب شد. دلیل مشخص شد که دیواره های بسیار نازک دیگ است که برای بار در نظر گرفته نشده است. علاوه بر این، مخترع در دستورالعمل خود نوشت که این دیگ فقط در هنگام آزمایش قابل استفاده است. تولید یک دیگ بخار جدید به راحتی هزینه خود را می پردازد، زیرا راندمان موتور بخار Polzunov مثبت بود. در 1023 ساعت کار، بیش از 14 پوند نقره با کمک آن ذوب شد!

اما با وجود این، هیچ کس شروع به تعمیر مکانیسم نکرد. موتور بخار پولزونوف بیش از 15 سال در یک انبار گرد و غبار را جمع آوری کرد تا اینکه دنیای صنعت متوقف شد و توسعه یافت. و سپس برای قطعات کاملاً برچیده شد. ظاهراً در آن لحظه روسیه هنوز به بلوغ کافی برای استفاده از موتورهای بخار نرسیده بود.

خواسته های زمانه

در این میان زندگی از پا ننشست. و بشریت دائماً در مورد ایجاد مکانیزمی فکر کرده است که به ما امکان می دهد به طبیعت دمدمی مزاج وابسته نباشیم، بلکه سرنوشت خود را کنترل کنیم. همه می خواستند هر چه سریعتر بادبان را رها کنند. بنابراین، مسئله ایجاد مکانیزم بخار دائماً در هوا معلق بود. در سال 1753، رقابتی در پاریس بین صنعتگران، دانشمندان و مخترعان راه اندازی شد. آکادمی علوم برای هر کسی که بتواند مکانیزمی ایجاد کند که بتواند جایگزین نیروی باد شود، جایزه تعیین کرده است. اما با وجود این واقعیت که ذهن هایی مانند L. Euler، D. Bernoulli، Canton de Lacroix و دیگران در مسابقه شرکت کردند، هیچ کس پیشنهاد قابل قبولی ارائه نکرد.

سالها گذشت. و انقلاب صنعتی کشورهای بیشتری را در بر گرفت. اولويت و رهبري در ميان قدرت‌هاي ديگر همواره به انگلستان مي‌رفت. تا پایان قرن هجدهم، این بریتانیای کبیر بود که خالق صنایع بزرگ شد و به لطف آن عنوان انحصار جهانی را در این صنعت به دست آورد. موضوع موتور مکانیکی هر روز بیشتر و بیشتر مطرح می شد. و چنین موتوری ایجاد شد.

اولین موتور بخار در جهان

سال 1784 نقطه عطفی برای انگلستان و جهان در انقلاب صنعتی بود. و مسئول این امر مکانیک انگلیسی جیمز وات بود. موتور بخاری که او خلق کرد به معروف ترین کشف قرن تبدیل شد.

چندین سال نقشه ها، ساختار و اصول عملکرد ماشین های بخار-اتمسفر را مطالعه کردم. و بر اساس همه اینها، او به این نتیجه رسید که برای عملکرد موثر موتور، لازم است دمای آب موجود در سیلندر و بخاری که وارد مکانیسم می شود یکسان شود. عیب اصلی ماشین های بخار-اتمسفر نیاز مداوم به خنک کردن سیلندر با آب بود. گران و ناخوشایند بود.

موتور بخار جدید متفاوت طراحی شده بود. بنابراین، سیلندر در یک ژاکت بخار مخصوص محصور شد. بنابراین وات به حالت گرمای ثابت خود دست یافت. مخترع یک ​​ظرف مخصوص غوطه ور در آب سرد (کندانسور) ساخت. یک استوانه توسط لوله ای به آن متصل می شد. هنگامی که بخار در سیلندر تمام شد، از لوله به کندانسور عبور کرد و در آنجا دوباره به آب تبدیل شد. وات در حین کار بر روی بهبود ماشین خود، خلاء در کندانسور ایجاد کرد. بنابراین، تمام بخار خروجی از سیلندر در آن متراکم شد. به لطف این نوآوری، روند انبساط بخار بسیار افزایش یافت که به نوبه خود امکان استخراج انرژی بسیار بیشتری از همان مقدار بخار را فراهم کرد. این یک دستاورد بزرگ بود.

خالق موتور بخار نیز اصل تامین هوا را تغییر داد. اکنون بخار ابتدا زیر پیستون افتاد و در نتیجه آن را بالا برد و سپس بالای پیستون جمع شد و آن را پایین آورد. بنابراین، هر دو ضربه پیستون در مکانیزم عملیاتی شدند، که حتی قبلا امکان پذیر نبود. و مصرف زغال سنگ در هر اسب بخار به ترتیب چهار برابر کمتر از مصرف موتورهای بخار جوی بود، چیزی که جیمز وات به دنبال آن بود. موتور بخار خیلی سریع ابتدا بریتانیای کبیر و سپس کل جهان را فتح کرد.

"شارلوت دونداس"

پس از اینکه تمام دنیا از اختراع جیمز وات شگفت زده شدند، استفاده گسترده از موتورهای بخار آغاز شد. بنابراین، در سال 1802، اولین کشتی بخار در انگلستان ظاهر شد - شارلوت دونداس. ویلیام سیمینگتون را خالق آن می دانند. از این قایق برای یدک‌کشیدن بارج در طول کانال استفاده می‌شد. نقش نیروی محرکه کشتی را یک چرخ دست و پا زدن که بر روی عقب نصب شده بود بازی می کرد. این قایق اولین بار آزمایشات را با موفقیت پشت سر گذاشت: دو کشتی عظیم را در 6 ساعت 18 مایل یدک کشید. در همان زمان، باد مخالف او را به شدت مختل کرد. اما او آن را مدیریت کرد.

و با این حال چیده شد زیرا می ترسیدند در اثر امواج شدیدی که در زیر چرخ دست و پا زدن ایجاد می شد، کناره های کانال شسته شود. به هر حال، مردی که امروز تمام جهان او را خالق اولین کشتی بخار می دانند در آزمایشات شارلوت حضور داشت.

در جهان

کشتی ساز انگلیسی از دوران جوانی خود آرزوی کشتی با موتور بخار را داشت. و حالا رویای او محقق شد. از این گذشته، اختراع موتورهای بخار انگیزه جدیدی در کشتی سازی بود. فولتون به همراه فرستاده آمریکایی آر. این یک اختراع پیچیده بر اساس ایده پروانه پارو بود. در کناره‌های کشتی کاشی‌هایی در یک ردیف قرار داشت که به تقلید از پاروهای بسیار می‌پرداختند. در همان زمان، کاشی ها مدام با یکدیگر تداخل داشتند و می شکستند. امروزه به راحتی می توان گفت که همین اثر را می شد تنها با سه یا چهار پنل به دست آورد. اما از دیدگاه علم و فناوری آن زمان، دیدن این موضوع غیرواقعی بود. بنابراین کشتی سازان زمان بسیار سخت تری داشتند.

در سال 1803، اختراع فولتون به تمام جهان ارائه شد. کشتی بخار به آرامی و به طور مساوی در امتداد رود سن حرکت می کرد و ذهن و تخیل بسیاری از دانشمندان و شخصیت های پاریس را به خود جلب کرد. با این حال، دولت ناپلئون این پروژه را رد کرد و کشتی‌سازان ناراضی مجبور شدند به دنبال ثروت خود در آمریکا باشند.

و بنابراین در اوت 1807، اولین کشتی بخار جهان به نام Claremont، که توسط یک موتور بخار قدرتمند (عکس ارائه شده) کار می کرد، در امتداد خلیج هادسون حرکت کرد. بسیاری در آن زمان به سادگی به موفقیت اعتقاد نداشتند.

کلرمونت اولین سفر خود را بدون بار و بدون مسافر آغاز کرد. هیچ کس نمی خواست با یک کشتی آتش گیر سفر کند. اما قبلاً در راه بازگشت ، اولین مسافر ظاهر شد - یک کشاورز محلی که شش دلار برای بلیط پرداخت کرد. او اولین مسافر تاریخ شرکت کشتیرانی شد. فولتون به قدری متاثر شد که تمام اختراعاتش را به مجرد یک عمر سوار کرد.

در طول تاریخ خود، موتور بخار تغییرات زیادی در تجسم فلز داشته است. یکی از این تجسم ها موتور دوار بخار مهندس مکانیک N.N. Tverskoy. این موتور دوار بخار (موتور بخار) به طور فعال در زمینه های مختلف فناوری و حمل و نقل استفاده می شد. در سنت فنی روسیه در قرن 19، چنین موتور چرخشی ماشین دوار نامیده می شد. این موتور با دوام، کارایی و گشتاور بالا مشخص می شد. اما با ظهور توربین های بخار فراموش شد. در زیر مطالب آرشیوی مطرح شده توسط نویسنده این سایت آمده است. مواد بسیار گسترده هستند، بنابراین تنها بخشی از آنها تا کنون در اینجا ارائه شده است.

تست چرخش موتور دوار بخار با هوای فشرده (3.5 اتمسفر).
این مدل برای 10 کیلو وات قدرت در 1500 دور در دقیقه با فشار بخار 28-30 اتمسفر طراحی شده است.

در پایان قرن نوزدهم، موتورهای بخار - "موتورهای دوار N. Tverskoy" فراموش شدند زیرا موتورهای بخار پیستونی ساده تر و از نظر فنی پیشرفته تر برای ساخت (برای صنایع آن زمان) بودند و توربین های بخار قدرت بیشتری را ارائه می کردند. .
اما نکته در مورد توربین های بخار تنها در وزن زیاد و ابعاد کلی آنها صادق است. در واقع، با قدرت بیش از 1.5-2 هزار کیلو وات، توربین های بخار چند سیلندر از همه جهات از موتورهای دوار بخار بهتر عمل می کنند، حتی با قیمت بالای توربین ها. و در آغاز قرن بیستم، زمانی که نیروگاه های کشتی و واحدهای نیروگاهی نیروگاه ها شروع به داشتن توان ده ها هزار کیلووات کردند، فقط توربین ها می توانستند چنین قابلیت هایی را ارائه دهند.

اما - توربین های بخار یک اشکال دیگر دارند. هنگامی که پارامترهای ابعاد جرمی آنها به سمت پایین کاهش می یابد، ویژگی های عملکرد توربین های بخار به شدت بدتر می شود. قدرت ویژه به طور قابل توجهی کاهش می یابد، راندمان کاهش می یابد، در حالی که هزینه بالای ساخت و سرعت های بالای شفت اصلی (نیاز به گیربکس) باقی می ماند. به همین دلیل - در منطقه ای با توان کمتر از 1.5 هزار کیلووات (1.5 مگاوات)، تقریباً غیرممکن است که توربین بخاری را پیدا کنید که از همه جهات کارآمد باشد، حتی برای پول زیاد ...

به همین دلیل است که یک "دسته" کامل از طرح های عجیب و غریب و کمتر شناخته شده در این محدوده قدرت ظاهر شد. اما اکثراً گران و بی اثر هستند... توربین های پیچی، توربین های تسلا، توربین های محوری و غیره.
اما به دلایلی همه "ماشین های دوار" بخار - موتورهای بخار دوار را فراموش کردند. در ضمن، این موتورهای بخار چند برابر از هر مکانیزم تیغه و پیچی ارزانتر هستند (این را با علم به موضوع می گویم، به عنوان فردی که تاکنون بیش از ده ها دستگاه از این دست را با پول خود ساخته است). در عین حال، "ماشین های دوار دوار" بخار N. Tverskoy دارای گشتاور قدرتمندی از سرعت های بسیار پایین هستند و دارای سرعت متوسط ​​چرخش شفت اصلی در سرعت کامل از 1000 تا 3000 دور در دقیقه هستند. آن ها چنین ماشین هایی چه برای ژنراتور برقی و چه ماشین بخار (کامیون، تراکتور، تراکتور) نیازی به گیربکس، کلاچ و غیره ندارند، بلکه مستقیماً با محور خود به دینام، چرخ های ماشین بخار و غیره متصل می شوند. .
بنابراین، در قالب یک موتور دوار بخار - سیستم "ماشین دوار N. Tverskoy"، ما یک موتور بخار جهانی داریم که به طور کامل برق تولید می کند که توسط یک دیگ سوخت جامد در یک جنگلداری دورافتاده یا روستای تایگا در یک اردوگاه صحرایی تولید می شود. یا تولید برق در یک اتاق دیگ بخار در یک سکونتگاه روستایی یا "ریسندگی" بر روی ضایعات حرارتی فرآیند (هوای گرم) در یک کارخانه آجر یا سیمان، در یک ریخته گری و غیره.
همه این منابع حرارتی دارای قدرت کمتر از 1 مگاوات هستند، به همین دلیل است که توربین های معمولی در اینجا کاربرد کمی دارند. اما رویه فنی عمومی هنوز ماشین های دیگری برای بازیافت گرما با تبدیل فشار بخار حاصل به کار نمی شناسد. بنابراین این گرما به هیچ وجه استفاده نمی شود - به سادگی به طور احمقانه و غیرقابل جبرانی از دست می رود.
من قبلاً یک "ماشین دوار بخار" برای راندن یک ژنراتور الکتریکی 3.5 - 5 کیلو وات (بسته به فشار بخار) ایجاد کرده ام، اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، به زودی یک دستگاه 25 و 40 کیلووات وجود خواهد داشت. فقط آنچه برای تامین برق ارزان قیمت از دیگ بخار سوخت جامد یا پردازش ضایعات حرارتی به یک شهرک روستایی، مزرعه کوچک، اردوگاه صحرایی و غیره لازم است.
در اصل، موتورهای دوار به خوبی به سمت بالا مقیاس می شوند، بنابراین، با قرار دادن بسیاری از بخش های روتور روی یک شفت، می توان به سادگی با افزایش تعداد ماژول های روتور استاندارد، به طور مکرر قدرت چنین ماشین هایی را افزایش داد. یعنی ساخت ماشین های دوار بخار با توان 80-160-240-320 کیلووات یا بیشتر امکان پذیر است...

اما علاوه بر نیروگاه های بخار متوسط ​​و نسبتا بزرگ، مدارهای قدرت بخار با موتورهای دوار بخار کوچک نیز در نیروگاه های کوچک مورد تقاضا خواهند بود.
به عنوان مثال، یکی از اختراعات من "ژنراتور برق کمپینگ و توریستی با استفاده از سوخت جامد محلی" است.
در زیر ویدیویی وجود دارد که در آن نمونه اولیه ساده شده چنین دستگاهی آزمایش می شود.
اما موتور بخار کوچک در حال حاضر با شادی و انرژی مولد برق خود را می چرخد ​​و با استفاده از چوب و سایر سوخت های مرتع برق تولید می کند.

جهت اصلی کاربرد تجاری و فنی موتورهای دوار بخار (موتورهای بخار دوار) تولید برق ارزان با استفاده از سوخت جامد ارزان قیمت و پسماندهای قابل احتراق است. آن ها انرژی در مقیاس کوچک - تولید برق توزیع شده با استفاده از موتورهای دوار بخار. تصور کنید که چگونه یک موتور بخار دوار کاملاً در طرح عملکرد یک کارخانه چوب بری قرار می گیرد، جایی در شمال روسیه یا سیبری (خاور دور) که منبع تغذیه مرکزی وجود ندارد، برق با قیمت گرانی توسط یک دیزل ژنراتور با دیزل تامین می شود. سوخت وارداتی از راه دور اما خود کارخانه چوب بری روزانه حداقل نیم تن تراشه خاک اره تولید می کند - تخته ای که جایی برای گذاشتن ندارد...

چنین ضایعات چوبی مسیر مستقیمی به داخل کوره دیگ دارد، دیگ بخار بخار پرفشار تولید می کند، بخار یک موتور بخار دوار را به حرکت در می آورد و یک ژنراتور الکتریکی را می چرخاند.

به همین ترتیب می توان میلیون ها تن ضایعات کشاورزی و غیره را به صورت نامحدود سوزاند. و همچنین ذغال سنگ نارس ارزان قیمت، زغال سنگ حرارتی ارزان و غیره وجود دارد. نویسنده سایت محاسبه کرده است که هزینه سوخت هنگام تولید برق از طریق یک نیروگاه بخار کوچک (موتور بخار) با موتور دوار بخار با قدرت 500 کیلو وات از 0.8 تا 1 خواهد بود.

2 روبل در هر کیلووات.

یکی دیگر از گزینه های جالب برای استفاده از موتور دوار بخار، نصب چنین موتور بخاری بر روی ماشین بخار است. این کامیون یک وسیله نقلیه بخار تراکتور، با گشتاور قوی و با استفاده از سوخت جامد ارزان قیمت - یک موتور بخار بسیار ضروری در کشاورزی و صنعت جنگلداری است. با استفاده از فناوری‌ها و مواد مدرن و همچنین استفاده از «چرخه رانکین آلی» در چرخه ترمودینامیکی، می‌توان با استفاده از سوخت جامد ارزان قیمت (یا سوخت مایع ارزان قیمت) راندمان مؤثر را به ۲۶ تا ۲۸ درصد افزایش داد. مانند "سوخت کوره" یا روغن موتور استفاده شده). آن ها کامیون - تراکتور با موتور بخار

و یک موتور بخار دوار با قدرت حدود 100 کیلو وات، حدود 25-28 کیلوگرم زغال سنگ حرارتی در هر 100 کیلومتر (هزینه 5-6 روبل به ازای هر کیلوگرم) یا حدود 40-45 کیلوگرم تراشه خاک اره (قیمت آن در شمال آزاد است)...

زمینه های بسیار جالب و امیدوارکننده تری برای کاربرد موتور بخار دوار وجود دارد، اما اندازه این صفحه به ما اجازه نمی دهد همه آنها را با جزئیات در نظر بگیریم. در نتیجه، موتور بخار هنوز هم می تواند جایگاه بسیار برجسته ای را در بسیاری از زمینه های فناوری مدرن و در بسیاری از بخش های اقتصاد ملی اشغال کند.

راه اندازی یک مدل آزمایشی ژنراتور برق بخار با موتور بخار

مه -2018 پس از آزمایش های طولانی و نمونه های اولیه، یک دیگ بخار فشار قوی کوچک ساخته شد. دیگ تا فشار 80 اتمسفر تحت فشار است، بنابراین فشار کاری 40-60 اتمسفر را بدون مشکل حفظ می کند. با یک نمونه اولیه از موتور پیستونی محوری بخار طرح من به بهره برداری رسید. عالی کار می کند - ویدیو را تماشا کنید. در 12-14 دقیقه از احتراق روی چوب آماده تولید بخار با فشار بالا می باشد.

اکنون من شروع به آماده شدن برای تولید قطعه چنین واحدهایی می کنم - یک دیگ بخار فشار بالا، یک موتور بخار (پیستون چرخشی یا محوری) و یک کندانسور. تاسیسات در مدار بسته با گردش آب - بخار - میعانات کار خواهند کرد.

تقاضا برای چنین ژنراتورهایی بسیار زیاد است، زیرا 60 درصد از خاک روسیه منبع تغذیه مرکزی ندارد و به تولید دیزل متکی است. و قیمت سوخت دیزل همیشه در حال رشد است و در حال حاضر به 41-42 روبل در هر لیتر رسیده است. و حتی در جایی که برق وجود دارد، شرکت‌های انرژی همچنان تعرفه‌ها را افزایش می‌دهند و برای اتصال ظرفیت‌های جدید پول زیادی می‌خواهند.

در ذهن اکثر مردم در عصر گوشی‌های هوشمند، ماشین‌های بخاردار چیزی قدیمی هستند که باعث می‌شود ما لبخند بزنیم. صفحات بخار در تاریخ صنعت خودرو بسیار روشن بودند و بدون آنها تصور حمل و نقل مدرن به طور کلی دشوار است. هر چقدر هم که بدبینان قانون‌گذاری و همچنین لابی‌های نفتی از کشورهای مختلف تلاش کردند تا توسعه ماشین بخار را محدود کنند، آنها فقط به طور موقت موفق شدند. به هر حال، ماشین بخار مانند ابوالهول است. ایده ماشین بخار (یعنی با موتور احتراق خارجی کار می کند) امروزه نیز مطرح است.

در ذهن اکثر مردم در عصر گوشی‌های هوشمند، ماشین‌های بخاردار چیزی قدیمی هستند که باعث می‌شود ما لبخند بزنیم.

بنابراین در سال 1865، انگلستان ممنوعیت حرکت واگن های بخار پرسرعت خودکششی را معرفی کرد. آنها از حرکت با سرعت بیشتر از 3 کیلومتر در ساعت در اطراف شهر منع شده بودند و ابرهای بخار را رها نمی کردند تا اسب هایی را که به کالسکه های معمولی مهار می کردند نترسانند. جدی ترین و ملموس ترین ضربه به کامیون های بخاری قبلاً در سال 1933 توسط قانون مالیات بر وسایل نقلیه سنگین وارد شد. تنها در سال 1934، زمانی که عوارض واردات فرآورده های نفتی کاهش یافت، پیروزی موتورهای بنزینی و دیزلی بر موتورهای بخار در افق ظاهر شد.

فقط انگلستان می توانست پیشرفت را به این زیبایی و آرامی به سخره بگیرد. در ایالات متحده آمریکا، فرانسه و ایتالیا، محیط مخترعان مشتاق به معنای واقعی کلمه مملو از ایده ها بود و ماشین بخار شکل ها و ویژگی های جدیدی پیدا کرد. اگرچه اختراعات انگلیسی سهم قابل توجهی در توسعه وسایل نقلیه بخار داشتند، اما قوانین و تعصبات مقامات اجازه نمی داد آنها به طور کامل در نبرد با موتورهای احتراق داخلی شرکت کنند. اما بیایید در مورد همه چیز به ترتیب صحبت کنیم.

مرجع ماقبل تاریخ

تاریخچه توسعه ماشین بخار به طور جدایی ناپذیری با تاریخ پیدایش و بهبود موتور بخار مرتبط است. هنگامی که در قرن اول ق. ه. هرون از اسکندریه ایده خود را برای چرخاندن بخار یک توپ فلزی مطرح کرد، اما ایده او چیزی جز سرگرمی تلقی نشد. خواه این ایده های دیگری بود که مخترعان را بیشتر نگران می کرد، اولین کسی که دیگ بخار را روی چرخ ها قرار داد راهب فردیناند وربست بود. در سال 1672م. "اسباب بازی" او نیز به عنوان سرگرمی تلقی می شد. اما چهل سال آینده برای تاریخچه ماشین بخار بیهوده نبود.

طراحی کالسکه خودکششی ایزاک نیوتن (1680)، دستگاه آتش نشانی مکانیک توماس ساوری (1698) و موتور جوی توماس نیوکامن (1712) پتانسیل عظیم استفاده از بخار برای انجام کارهای مکانیکی را نشان دادند. در ابتدا، موتورهای بخار آب را از معادن پمپ می‌کردند و بارها را بلند می‌کردند، اما در اواسط قرن هجدهم چندین صد تأسیسات بخار در شرکت‌های انگلستان وجود داشت.

موتور بخار چیست؟ بخار چگونه می تواند چرخ ها را حرکت دهد؟ اصل موتور بخار ساده است. آب در یک مخزن بسته تا حالت بخار گرم می شود. بخار از طریق لوله ها به داخل یک سیلندر بسته تخلیه می شود و توسط یک پیستون به بیرون فشرده می شود. از طریق یک شاتون میانی، این حرکت انتقالی به محور چرخ فلایویل منتقل می شود.

این نمودار اصلی عملکرد دیگ بخار در عمل دارای اشکالات قابل توجهی بود.

اولین قسمت بخار در ابرها ترکید و پیستون خنک شده، تحت وزن خود، برای ضربه بعدی پایین افتاد. این نمودار اصلی عملکرد دیگ بخار در عمل دارای اشکالات قابل توجهی بود. فقدان سیستم تنظیم فشار بخار اغلب منجر به انفجار دیگ می شد. رساندن دیگ به شرایط کار نیاز به زمان و سوخت زیادی داشت. سوخت گیری مداوم و اندازه غول پیکر کارخانه بخار فقط لیست کاستی های آن را افزایش می دهد.

ماشین جدیدی در سال 1765 توسط جیمز وات پیشنهاد شد. او بخار فشرده شده توسط پیستون را به یک محفظه تراکم اضافی هدایت کرد و نیاز به اضافه کردن مداوم آب به دیگ را از بین برد. سرانجام، در سال 1784، او مشکل چگونگی توزیع مجدد حرکت بخار را حل کرد، به طوری که پیستون را در هر دو جهت هل داد. به لطف قرقره ای که او ایجاد کرد، موتور بخار می توانست بدون وقفه بین ضربات کار کند. این اصل یک موتور حرارتی دو اثره اساس بیشتر فناوری بخار را تشکیل می دهد.

بسیاری از افراد باهوش روی ایجاد موتورهای بخار کار کردند. از این گذشته، این یک راه ساده و ارزان برای به دست آوردن انرژی از هیچ چیز است.

گشتی کوتاه در تاریخ ماشین های بخار

با این حال، مهم نیست که موفقیت های انگلیسی ها در این زمینه چقدر بزرگ بود، اولین کسی که یک موتور بخار را روی چرخ ها قرار داد، نیکلاس جوزف کاگنوت فرانسوی بود.

اولین ماشین بخار کوگنو

ماشین او در سال 1765 در جاده ها ظاهر شد. سرعت کالسکه یک رکورد بود - 9.5 کیلومتر در ساعت. در آن، مخترع چهار صندلی برای مسافران فراهم کرد که می‌توانستند با سرعت متوسط ​​3.5 کیلومتر در ساعت سوار شوند. این موفقیت برای مخترع کافی به نظر نمی رسید.

نیاز به توقف برای پر کردن آب و افروختن آتشی جدید در هر کیلومتر از سفر یک نقطه ضعف مهم نبود، بلکه فقط وضعیت هنر آن زمان بود.

او تصمیم گرفت یک تراکتور توپ اختراع کند. بنابراین، یک گاری سه چرخ با یک دیگ بزرگ در جلو متولد شد. نیاز به توقف برای پر کردن آب و افروختن آتشی جدید در هر کیلومتر از سفر یک نقطه ضعف مهم نبود، بلکه فقط وضعیت هنر آن زمان بود.

مدل بعدی کوگنو از سال 1770 حدود یک و نیم تن وزن داشت. گاری جدید می تواند حدود دو تن بار را با سرعت 7 کیلومتر در ساعت حمل کند.

Maestro Cugno بیشتر به ایده ایجاد یک موتور بخار پرفشار علاقه مند بود. او حتی از این واقعیت که دیگ بخار می تواند منفجر شود ناراحت نشد. این کونهو بود که به این فکر افتاد که جعبه آتش را زیر دیگ قرار دهد و "آتش" را با خود حمل کند. علاوه بر این ، "سبد" او را به حق می توان اولین کامیون نامید. استعفای حامی و مجموعه ای از انقلاب ها به استاد این فرصت را نداد که مدل را به یک کامیون تمام عیار توسعه دهد.

الیور ایوانز خودآموخته و دوزیستش

ایده ایجاد موتورهای بخار ابعاد جهانی داشت. در ایالات آمریکای شمالی، مخترع الیور ایوانز حدود پنجاه تاسیسات بخار را بر اساس ماشین وات ایجاد کرد. او در تلاش برای کاهش اندازه نصب جیمز وات، موتورهای بخار را برای کارخانه های آرد طراحی کرد. با این حال، الیور ایوانز با ماشین بخار آبی خاکی خود به شهرت جهانی دست یافت. در سال 1789، اولین خودروی او در ایالات متحده آزمایشات زمین و آب را با موفقیت پشت سر گذاشت.

ایوانز روی دوزیستان خود که می توان آن را نمونه اولیه وسایل نقلیه تمام زمینی نامید، دستگاهی با فشار بخار ده اتمسفر نصب کرد!

این قایق ماشینی نه متری حدود 15 تن وزن داشت. موتور بخار چرخ های عقب و ملخ را به حرکت در می آورد. به هر حال، الیور ایوانز نیز از حامیان ایجاد یک موتور بخار پرفشار بود. ایوانز روی دوزیستان خود که می توان آن را نمونه اولیه وسایل نقلیه تمام زمینی نامید، دستگاهی با فشار بخار ده اتمسفر نصب کرد!

اگر مخترعان قرن 18 و 19 فناوری قرن 21 را در دست داشتند، می توانید تصور کنید که چقدر فناوری به دست می آوردند!؟ و چه تکنولوژی!

قرن بیستم و 204 کیلومتر در ساعت در ماشین بخار استنلی

آره! قرن هجدهم انگیزه قدرتمندی به توسعه حمل و نقل بخار داد. طرح‌های متعدد و متنوع کالسکه‌های بخار خودکششی به طور فزاینده‌ای باعث کاهش حمل‌ونقل اسب‌کشی در جاده‌های اروپا و آمریکا شد. در آغاز قرن بیستم، اتومبیل های بخار به طور قابل توجهی گسترش یافتند و به نمادی آشنا در زمان خود تبدیل شدند. درست مثل عکاسی.

قرن هجدهم انگیزه قدرتمندی به توسعه حمل و نقل بخار داد

این شرکت عکاسی آنها بود که برادران استنلی در سال 1897 تصمیم گرفتند به طور جدی در تولید اتومبیل های بخار در ایالات متحده شرکت کنند. آنها ماشین های بخار پرفروش را ایجاد کردند. اما این برای آنها کافی نبود تا برنامه های بلندپروازانه خود را برآورده سازند. به هر حال، آنها تنها یکی از بسیاری از خودروسازان مشابه بودند. این تا زمانی بود که آنها "موشک" خود را طراحی کردند.

این شرکت عکاسی آنها بود که برادران استنلی در سال 1897 تصمیم گرفتند به طور جدی در تولید اتومبیل های بخار در ایالات متحده شرکت کنند.

البته خودروهای استنلی به عنوان خودروهای قابل اعتماد شهرت داشتند. واحد بخار در عقب قرار داشت و دیگ با استفاده از مشعل های بنزین یا نفت سفید گرم می شد. چرخ لنگر یک موتور دو سیلندر بخار دو کاره از طریق یک درایو زنجیره ای به محور عقب می چرخد. هیچ موردی از انفجار دیگ بخار در استنلی بخار وجود نداشت. اما آنها به یک حس نیاز داشتند.

البته خودروهای استنلی به عنوان خودروهای قابل اعتماد شهرت داشتند.

آنها با "موشک" خود در سراسر جهان حس و حال ایجاد کردند. 205.4 کیلومتر در ساعت در سال 1906! هیچ کس تا به حال به این سرعت رانندگی نکرده است! خودرویی با موتور احتراق داخلی تنها 5 سال بعد این رکورد را شکست. بخار تخته سه لا "راکت" استنلی شکل ماشین های مسابقه ای را برای سال های آینده مشخص کرد. اما پس از سال 1917، استنلی استیمر به طور فزاینده ای از رقابت فورد T ارزان قیمت ناامید شد و استعفا داد.

ماشین های بخار بی نظیر برادران دوبل

این خانواده مشهور تا اوایل دهه 30 قرن بیستم توانستند مقاومت مناسبی در برابر موتورهای بنزینی ارائه دهند. آنها ماشین برای رکورد نمی ساختند. برادران واقعاً ماشین های بخار خود را دوست داشتند. در غیر این صورت، رادیاتور لانه زنبوری و دکمه احتراق را که اختراع کرده اند را چگونه توضیح دهیم؟ مدل های آنها شبیه لوکوموتیوهای کوچک نبود.

برادران آبنر و جان انقلابی در حمل و نقل بخار ایجاد کردند.

برادران آبنر و جان انقلابی در حمل و نقل بخار ایجاد کردند. ماشینش برای حرکت نیازی به 10-20 دقیقه گرم کردن نداشت. دکمه احتراق نفت سفید را از کاربراتور به داخل محفظه احتراق پمپ می کرد. او پس از احتراق با شمع به آنجا رسید. آب در عرض چند ثانیه گرم شد و بعد از یک دقیقه و نیم بخار فشار لازم را ایجاد کرد و می توانستید بروید.

بخار خروجی برای تراکم و آماده سازی برای سیکل های بعدی به رادیاتور فرستاده شد. بنابراین، برای یک دویدن روان به طول 2000 کیلومتر، خودروهای Doblov تنها به نود لیتر آب در سیستم و چند لیتر نفت سفید نیاز داشتند. هیچ کس نمی توانست چنین کارایی ارائه دهد! شاید در نمایشگاه خودرو دیترویت در سال 1917 بود که استنلی ها با مدل برادران دوبل آشنا شدند و شروع به کاهش تولید خود کردند.

مدل E لوکس ترین ماشین نیمه دوم دهه 20 و آخرین نسخه ماشین بخار Doblov شد. چرم داخلی، چوب صیقلی و عناصر استخوان فیل صاحبان ثروتمند داخل ماشین را خوشحال می کرد. در چنین کابینی می توان از مسافت پیموده شده با سرعت 160 کیلومتر در ساعت لذت برد. تنها 25 ثانیه لحظه احتراق را از لحظه شروع جدا می کرد. 10 ثانیه دیگر طول کشید تا خودرویی با وزن 1.2 تن به سرعت 120 کیلومتر بر ساعت برسد!

تمام این ویژگی های سرعت در یک موتور چهار سیلندر تعبیه شده بود. دو پیستون بخار را تحت فشار بالای 140 اتمسفر بیرون می راندند و دو پیستون دیگر بخار کم فشار خنک شده را به یک کندانسور-رادیاتور لانه زنبوری فرستادند. اما در نیمه اول دهه 30 دیگر این زیبایی های برادران دوبل تولید نشد.

کامیون های بخار

با این حال، ما نباید فراموش کنیم که کشش بخار در حمل و نقل بار نیز به سرعت در حال توسعه بود. در شهرها بود که ماشین های بخار باعث ایجاد آلرژی در بین اسنوب ها شد. اما بار باید در هر آب و هوایی و نه تنها در داخل شهر تحویل داده شود. اتوبوس های بین شهری و تجهیزات نظامی چطور؟ در آنجا با ماشین های کوچک فرار نخواهید کرد.

حمل و نقل بار یک مزیت قابل توجه نسبت به حمل و نقل مسافر دارد - ابعاد آن.

حمل و نقل بار یک مزیت قابل توجه نسبت به حمل و نقل مسافر دارد - ابعاد آن. آنها به شما این امکان را می دهند که نیروگاه های قدرتمند را در هر جایی از ماشین قرار دهید. علاوه بر این، تنها ظرفیت بار و توانایی عبور از کشور را افزایش می دهد. در مورد اینکه کامیون چگونه خواهد بود، مردم همیشه به این توجه نمی کردند.

در میان کامیون های بخار، من می خواهم سنتینل انگلیسی و NAMI شوروی را برجسته کنم. البته بسیاری دیگر نیز وجود داشتند، برای مثال فودن، فاولر، یورکشایر. اما این Sentinel و NAMI بودند که بادوام ترین بودند و تا پایان دهه 50 قرن گذشته تولید شدند. آنها می توانند روی هر سوخت جامد - زغال سنگ، چوب، ذغال سنگ نارس کار کنند. ماهیت "همه چیزخوار" این کامیون های بخار آنها را خارج از تأثیر قیمت فرآورده های نفتی قرار می دهد و همچنین استفاده از آنها را در مکان های صعب العبور امکان پذیر می کند.

سنتینل سختکوش با لهجه انگلیسی

این دو کامیون نه تنها در کشور سازنده تفاوت دارند. اصول مکان یابی مولدهای بخار نیز متفاوت بود. سنتینل ها با محل بالایی و پایینی موتورهای بخار نسبت به دیگ مشخص می شوند. هنگامی که مولد بخار در بالا قرار می گرفت، بخار داغ را مستقیماً به محفظه موتور می رساند، که توسط سیستمی از شفت های کاردان به محورها متصل می شد. هنگامی که موتور بخار در پایین، یعنی روی شاسی قرار داشت، دیگ آب را گرم می‌کرد و بخار را از طریق لوله‌ها به موتور می‌رساند که کاهش دما را تضمین می‌کرد.

سنتینل ها با محل بالایی و پایینی موتورهای بخار نسبت به دیگ مشخص می شوند.

وجود یک انتقال زنجیره ای از چرخ طیار موتور بخار به کاردان ها برای هر دو نوع معمولی بود. این به طراحان اجازه داد تا تولید سنتینل را بسته به مشتری یکسان کنند. برای کشورهای گرم مانند هند، کامیون های بخار با دیگ و موتور پایین تر و جدا از هم تولید می شدند. برای کشورهایی با زمستان های سرد - با نوع فوقانی، ترکیبی.

برای کشورهای گرم مانند هند، کامیون های بخار با دیگ و موتور پایین تر و جدا از هم تولید می شدند.

این کامیون ها از فناوری های اثبات شده زیادی استفاده می کردند. قرقره ها و سوپاپ های توزیع بخار، موتورهای تک و دو کاره، فشار قوی یا کم، با یا بدون گیربکس. با این حال، این باعث افزایش عمر کامیون‌های بخار انگلیسی نشد. اگرچه آنها تا پایان دهه 50 قرن بیستم تولید می شدند و حتی قبل و در طول جنگ جهانی دوم در خدمت سربازی بودند، اما هنوز هم حجیم بودند و تا حدودی یادآور لوکوموتیوهای بخار بودند. و از آنجایی که هیچ علاقه‌ای به نوسازی رادیکال آنها وجود نداشت، سرنوشت آنها به پایان رسید.

اگرچه آنها تا پایان دهه 50 قرن بیستم تولید می شدند و حتی قبل و در طول جنگ جهانی دوم در خدمت سربازی بودند، اما هنوز هم حجیم بودند و تا حدودی یادآور لوکوموتیوهای بخار بودند.

چه کسی به چه چیزی اهمیت می دهد، اما برای ما - ایالات متحده

برای احیای اقتصاد ویران شده از جنگ اتحاد جماهیر شوروی، لازم بود راهی برای هدر ندادن منابع نفتی، حداقل در مکان‌های صعب العبور - در شمال کشور و در سیبری، پیدا شود. به مهندسان شوروی این فرصت داده شد تا طراحی موتور بخار مستقیم چهار سیلندر نصب شده در بالای سر Sentinel را مطالعه کنند و "پاسخ خود به چمبرلین" را توسعه دهند.

در دهه 30، موسسات و دفاتر طراحی روسیه تلاش های مکرری برای ایجاد یک کامیون جایگزین برای صنعت چوب انجام دادند.

در دهه 30، موسسات و دفاتر طراحی روسیه تلاش های مکرری برای ایجاد یک کامیون جایگزین برای صنعت چوب انجام دادند. اما هر بار موضوع در مرحله آزمایش متوقف شد. مهندسان با استفاده از تجربه خود و فرصت مطالعه وسایل نقلیه بخار دستگیر شده، رهبری کشور را در مورد نیاز به چنین کامیون بخار متقاعد کردند. همچنین قیمت بنزین 24 برابر زغال سنگ است. و هزینه هیزم در تایگا اصلاً لازم نیست ذکر شود.

گروهی از طراحان به رهبری یو شبالین واحد بخار را تا حد ممکن ساده کردند. آنها یک موتور چهار سیلندر و دیگ بخار را در یک واحد ترکیب کردند و آن را بین بدنه و کابین قرار دادند. ما این نصب را روی شاسی سریال YaAZ (MAZ)-200 نصب کردیم. کار بخار و چگالش آن در یک چرخه بسته با هم ترکیب شدند. تامین شمش چوب از پناهگاه به صورت خودکار انجام شد.

اینگونه بود که NAMI-012 یا بهتر است بگوییم در جاده های جنگلی متولد شد. بدیهی است که اصل تامین سوخت جامد در پناهگاه و محل قرارگیری موتور بخار روی یک کامیون از رویه کارخانه های تولید کننده گاز وام گرفته شده است.

سرنوشت صاحب جنگل ها – NAMI-012

مشخصات کامیون بخار داخلی و حامل چوب NAMI-012 به شرح زیر بود.

• ظرفیت بار - 6 تن
• سرعت - 45 کیلومتر در ساعت
• برد بدون سوخت گیری 80 کیلومتر است، اگر امکان تجدید منبع آب وجود داشت، 150 کیلومتر
• گشتاور در سرعت های پایین - 240 کیلوگرم بر متر، که تقریباً 5 برابر بیشتر از YaAZ-200 پایه بود.
• یک دیگ با گردش طبیعی فشاری معادل 25 اتمسفر ایجاد کرد و بخار را به دمای 420 درجه سانتی گراد رساند.
• امکان پر کردن منابع آب مستقیماً از مخزن از طریق اجکتورها وجود داشت
• کابین تمام فلزی کاپوت نداشت و به جلو رانده شد
• سرعت توسط حجم بخار در موتور با استفاده از اهرم تغذیه/قطع کنترل می شد. با کمک آن، سیلندرها تا 25/40/75٪ پر شدند.
• یک دنده عقب و سه پدال کنترل.

معایب جدی کامیون بخار مصرف 400 کیلوگرم هیزم در 100 کیلومتر مسافت و نیاز به خلاص شدن از شر آب دیگ در هوای سرد بود.

معایب جدی کامیون بخار مصرف 400 کیلوگرم هیزم در 100 کیلومتر مسافت و نیاز به خلاص شدن از شر آب دیگ در هوای سرد بود. اما نقطه ضعف اصلی که در نمونه اول وجود داشت، توانایی ضعیف بین کشوری هنگام تخلیه بود. سپس معلوم شد که محور جلو در مقایسه با عقب با کابین و واحد بخار بارگذاری شده است. آنها با نصب یک نیروگاه بخار مدرن بر روی چهار چرخ متحرک YaAZ-214 با این کار کنار آمدند. اکنون قدرت کامیون الوار NAMI-018 به 125 اسب بخار افزایش یافته است.

اما از آنجایی که زمان پخش در سراسر کشور نداشت، کامیون های ژنراتور بخار همه در نیمه دوم دهه 50 قرن گذشته از بین رفتند.

اما از آنجایی که زمان پخش در سراسر کشور نداشت، کامیون های ژنراتور بخار همه در نیمه دوم دهه 50 قرن گذشته از بین رفتند. با این حال، همراه با ژنراتورهای گاز. از آنجا که هزینه تبدیل وسایل نقلیه، تاثیر اقتصادی و سهولت استفاده در مقایسه با کامیون های بنزینی و دیزلی، کار فشرده و سوال برانگیز بود. علاوه بر این، در این زمان تولید نفت از قبل در اتحاد جماهیر شوروی ایجاد شده بود.

یک ماشین بخار مدرن سریع و مقرون به صرفه

فکر نکنید که ایده یک ماشین بخار برای همیشه فراموش شده است. در حال حاضر علاقه به موتورهای جایگزین موتورهای احتراق داخلی که با بنزین و گازوئیل کار می کنند افزایش قابل توجهی دارد. ذخایر نفت جهان نامحدود نیست. بله، و هزینه فرآورده های نفتی به طور مداوم در حال افزایش است. طراحان آنقدر تلاش کردند که موتور احتراق داخلی را بهبود بخشند که ایده هایشان تقریباً به حد خود رسید.

خودروهای برقی، خودروهای هیدروژنی، خودروهای گازسوز و بخار بار دیگر به موضوعات داغ تبدیل شده اند. سلام، فراموش شده قرن 19!

در حال حاضر علاقه به موتورهای جایگزین موتورهای احتراق داخلی که با بنزین و گازوئیل کار می کنند افزایش قابل توجهی دارد.

یک مهندس بریتانیایی (باز هم انگلیس!) قابلیت های جدید موتور بخار را به نمایش گذاشت. او Inspuration خود را نه تنها برای نشان دادن ارتباط خودروهای بخارپز ایجاد کرد. زاده فکر او برای ضبط ساخته شده است. 274 کیلومتر در ساعت - این سرعتی است که توسط دوازده دیگ بخار نصب شده روی یک ماشین 7.6 متری شتاب می شود. تنها 40 لیتر آب برای گاز مایع کافی است تا دمای بخار را تنها در یک لحظه به 400 درجه سانتیگراد برساند. فقط فکر کنید، 103 سال طول کشید تا رکورد سرعت یک ماشین بخار که توسط Rocket ثبت شده است را شکست!

در یک مولد بخار مدرن، می توانید از زغال سنگ به شکل پودر یا سایر سوخت های ارزان قیمت، به عنوان مثال، نفت کوره، گاز مایع استفاده کنید. به همین دلیل است که ماشین های بخار همیشه محبوب بوده و خواهند بود.

اما برای آینده ای دوستدار محیط زیست، دوباره باید بر مقاومت لابیگران نفت غلبه کرد.

در اینترنت به مقاله جالبی برخوردم.

"مخترع آمریکایی رابرت گرین فناوری کاملا جدیدی را توسعه داده است که با تبدیل انرژی باقیمانده (مانند سایر انواع سوخت) انرژی جنبشی تولید می کند. موتورهای بخار گرین با پیستون تقویت شده اند و برای طیف وسیعی از اهداف کاربردی طراحی شده اند."
همین است، نه بیشتر و نه کمتر: یک فناوری کاملاً جدید. خب، طبیعتاً شروع به تماشا کردم و سعی کردم بفهمم. همه جا نوشته شده یکی از منحصربفردترین مزایای این موتور، توانایی تولید نیرو از انرژی باقیمانده موتورها است. به طور دقیق تر، انرژی خروجی باقی مانده از موتور می تواند به انرژی برای پمپ ها و سیستم های خنک کننده واحد تبدیل شود.بنابراین، آن‌طور که من می‌فهمم، از گازهای خروجی استفاده کنید تا آب را به جوش بیاورید و سپس بخار را به حرکت تبدیل کنید. چقدر این کار لازم و کم هزینه است چون... با اینکه این موتور به قول خودشان از حداقل قطعات به طور خاص طراحی شده است، باز هم هزینه زیادی دارد و آیا اصلاً حصار باغ به خصوص فایده ای دارد. از آنجایی که من اساساً چیز جدیدی در این اختراع نمی بینم. و مکانیسم های زیادی برای تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت چرخشی قبلاً اختراع شده است. در وب سایت نویسنده، یک مدل دو سیلندر به فروش می رسد، در اصل، گران نیست
فقط 46 دلار
در وب سایت نویسنده ویدیویی با استفاده از انرژی خورشیدی وجود دارد و همچنین عکسی از شخصی در قایق با استفاده از این موتور وجود دارد.
اما در هر دو مورد به وضوح گرمای باقیمانده نیست. به طور خلاصه، من به قابلیت اطمینان چنین موتوری شک دارم: اتصالات توپ در عین حال کانال های توخالی هستند که از طریق آن بخار به سیلندرها می رسد.نظر شما کاربران محترم سایت چیست؟
مقالات به زبان روسی