Apibrėžimas
Garų variklis- variklis išorinis degimas, kuris paverčia garų energiją į mechaninis darbas.
Išradimas...
Garo variklių išradimo istorija pradeda skaičiuoti nuo pirmojo mūsų eros amžiaus. Sužinome apie Herono iš Aleksandrijos aprašytą įrenginį, kuris maitinamas garais. Garai, išeinantys iš ant rutulio pritvirtintų tangentinių purkštukų, paskatino variklį suktis. Tikroji garo turbina buvo išrasta viduramžių Egipte daug vėliau. Jo išradėjas yra arabų filosofas, astronomas ir XVI amžiaus Tagi al-Dinome inžinierius. Smeigtukas su ašmenimis pradėjo suktis dėl į jį nukreiptų garų srautų. 1629 metais panašų sprendimą pasiūlė italų inžinierius Giovanni Branca. Pagrindinis šių išradimų trūkumas buvo tai, kad garų srautai buvo išsklaidomi, o tai neabejotinai lemia didelius energijos nuostolius.
Tolimesnis vystymas garo variklius, negalėjo atsirasti be tinkamų sąlygų. Tai buvo būtina ir ekonominė gerovė, ir šių išradimų poreikis. Natūralu, kad tokių sąlygų nebuvo ir negalėjo egzistuoti iki XVI a žemas lygis plėtra. XVII amžiaus pabaigoje buvo sukurta pora šių išradimų kopijų, tačiau į tai nebuvo žiūrima rimtai. Pirmojo kūrėjas – ispanas Ayanz de Beaumont. Edvardas Somersetas – mokslininkas iš Anglijos 1663 metais paskelbė projektą ir sumontavo garu varomą įrenginį, skirtą vandeniui pakelti prie Raglano pilies Didžiojo bokšto sienos. Bet kadangi viskas, kas nauja, žmogui sunkiai suvokiama, šio projekto niekas nedrįso finansuoti. Garo katilo kūrėju laikomas prancūzas Denisas Papinas. Eksperimentų, susijusių su oro išstūmimu iš cilindro, metu, sprogus parakui, jis išsiaiškino, kad visišką vakuumą galima gauti tik verdančio vandens pagalba. O kad ciklas būtų automatinis, būtina, kad katile būtų gaminamas atskirai garas. Papenas priskiriamas išradęs valtį, kuri buvo varoma reaktyvine jėga, derinant Taghi-al-Din ir Severi koncepcijas; taip pat laikomas jo išradimas apsauginis vožtuvas.
Visi aprašyti įrenginiai nebuvo naudojami ir buvo praktiški. Net 1698 metais Thomaso Savery suprojektuota „ugnies gamykla“ gyvavo neilgai. Dėl didelio slėgio, kurį sukelia garai skysčio talpyklose, jie dažnai sprogdavo. Todėl jo išradimas buvo laikomas nesaugiu. Atsižvelgiant į visas šias nesėkmes garo mašinų išradimo istorija galėtų sustoti, bet ne.
Peržiūra – spustelėkite norėdami padidinti.
Nuotraukose pavaizduotas garo traktorius Cugno. Kaip matote, jis buvo labai didelis ir nepatogus valdyti.
Anglų kalvis Thomas Newcomenas 1712 m. pademonstravo savo " natūralaus įsiurbimo variklis“. Tai buvo patobulintas „Severi“ garo variklio modelis. Jis buvo naudojamas kaip vandens siurbimas iš kasyklų. Kasyklos siurblyje rokeris buvo prijungtas prie strypo, kuris nusileido į kasyklą į siurblio kamerą. Atbulinės eigos traukos judesiai buvo perduodami siurblio stūmokliui, kuris tiekė vandenį aukštyn. Newcomen variklis buvo populiarus ir paklausus. Taip yra su adventu šis variklisĮprasta susieti Anglijos pramonės revoliucijos pradžią. Rusijoje pirmasis vakuuminė mašina 1763 m. suprojektavo I. I. Polzunovas, o po metų projektas buvo įgyvendintas. Jis varė kailius Barnaulo Kolyvano-Voskresensky gamyklose. Oliverio Evanso ir Richardo Trevithicko idėja naudoti aukšto slėgio garus atnešė reikšmingų rezultatų. R. Trevithickas sėkmingai pastatė aukšto slėgio pramoninius vientakčius variklius, žinomus kaip „Kornvalio varikliai“. Nepaisant padidėjusio efektyvumo, katilų sprogimo atvejų skaičius negalėjo atlaikyti didžiulis spaudimas. Todėl pertekliniam slėgiui išleisti buvo įprasta naudoti apsauginį vožtuvą.
Prancūzų išradėjas Nicolas-Joseph Cugno 1769 metais pademonstravo pirmąjį veikiantį savaeigį garo variklį. transporto priemonė: "fardier à vapeur" (garų vežimėlis). Jo išradimas gali būti laikomas pirmuoju automobiliu. savaeigė garo traktorius naudojamas kaip mobilus mechaninės energijos šaltinis, pasirodė esąs efektyvus, paleido įvairias CX mašinas. 1788 m. John Fitch pastatė garlaivį, kuris reguliariai kursavo Delavero upe tarp Filadelfijos ir Burlingtono. Jis talpino tik 30 žmonių ir judėjo iki 12 km/h greičiu. 1804 m. vasario 21 d. Penydarren geležies gamykloje Merthyr Tydfil mieste Pietų Velse buvo parodytas pirmasis savaeigis geležinkelio garo traukinys, kurį pastatė Richardas Trevithickas.
15 neabejotina, kad viena pagrindinių progreso varomųjų jėgų yra žmogaus tingumas ir komforto troškimas. Tai patvirtina begalė pasakų, kur transportas juda „lydekai liepus“, o laimingieji turi magiškus pagalbininkus, kurie šeimininką gelbsti nuo bent kiek fizinių pastangų. Tačiau kadangi realybėje niekas nėra daroma „savaime“, per visą žmonijos istoriją geriausi protai svarstė išradimus, kurie padėtų įgyvendinti šias svajones.
Kalbant fizikos ir technologijų kalba, reikėjo išrasti įrenginį, kuris vieną ar kitą energijos rūšį galėtų paversti naudingu mechaniniu darbu. Nuo seniausių laikų pagrindinis ir pagrindinis energijos šaltinis buvo žmogaus ir gyvūnų raumenų jėga bei visi turimi techniniai prietaisai. geriausiu atveju padėjo jį panaudoti racionaliau ir produktyviau. Vėliau žmonės išmoko naudotis vėjo ir vandens, tekančio ar krintančio iš aukščio, galia, todėl jie dirbo vėjo ir vandens varikliuose. Tačiau tokių variklių galia nebuvo didelė, todėl reikėjo įvaldyti perspektyvesnes energijos rūšis – šiluminę, cheminę ir elektros.
Pirmąjį žinomą šiluminį įrenginį, varomą garais, sukūrė graikų mokslininkas Archimedas III amžiuje prieš Kristų. pr. Kr e. Tai buvo patranka, kurios vienas galas buvo kaitinamas, o tada į jį pilamas vanduo. Akimirksniu įkaitęs vanduo virto garais, kurie išsiplėsdami išstūmė šerdį iš ventiliacijos angos. Po dviejų šimtmečių kitas graikų mokslininkas Heronas iš Aleksandrijos sukūrė ir aprašė kitą šilumos variklį – tuščiavidurį geležinį rutulį, galintį suktis apie horizontalią ašį. Iš uždaro katilo su verdančiu vandeniu garai pateko į rutulį per vamzdelį, iš kurio išėjo pro išlenktus purkštukus, o rutulys sukosi.
Garlaivis Mayflower Misisipės upėje. 1855 m
Pusantro tūkstantmečio „Garnio rutulys“ tebuvo smagus žaislas, o tik XVI a. mokslininkai mąstė apie galimybę praktiškai pritaikyti šiluminę energiją. Garsusis išradėjas Leonardo da Vinci pirmasis pasiūlė, kad garas galėtų veikti naudingo darbo. Tai liudija jo rankraščių piešiniai, kuriuose pavaizduotas cilindras ir stūmoklis. Da Vinci teigė, kad jei po cilindre esančiu stūmokliu bus dedamas vanduo, o pats cilindras pašildomas, susidarę vandens garai išsiplės, o tai privers ieškoti išeities ir kilnoti stūmoklį aukštyn. Tuo pačiu metu arabų inžinierius Tagi al Dinas sukūrė prietaiso dizainą, kuriame garai, nukreipti į ašmenis, pritvirtintus išilgai rato krašto, suko iešmą. XVII amžiuje panašią mašiną sukonstravo italų išradėjas Džovanis Branka. Garu varomas inkarinis įtaisas grūstuvėse pakaitomis keldavo ir nuleisdavo porą grūstuvų, dėl to grūdai galėjo būti sutraiškyti. Tačiau šiuose garo turbinų prototipuose garo srautas buvo per daug difuzinis, todėl buvo prarasta daug energijos.
Iki XVII amžiaus pabaigos. sukurti garo varikliai buvo gana pavieniai techniniai įdomybės, nes masiniam jų naudojimui dar nebuvo ekonominių prielaidų. 1670-aisiais prancūzų išradėjas Denisas Papinas ir olandų fizikas Christianas Huygensas dirbo su mašina, kurios stūmoklis pakilo dėl dujų plėtimosi, kai sprogo parakas. 1680 m. Papinas sukūrė variklio versiją, kurioje vietoj parako buvo naudojamas vanduo. Jis buvo pilamas į cilindrą po stūmokliu, o pats cilindras buvo šildomas iš apačios, o susidarę garai pakeldavo stūmoklį. Tada cilindras buvo atvėsintas, o jame esantys garai kondensavosi, vėl virsdami vandeniu.
Garo mašina D. Papinas.
Stūmoklis, kaip ir miltelinio variklio atveju, nukrito dėl savo svorio ir atmosferos slėgio. Papenas taip pat laikomas garo katilo išradėju, nes būtent jis suprato, kad norint automatizuoti ciklą, garai turi būti tiekiami į cilindrą iš išorės (todėl garo variklis laikomas išorinio degimo varikliu: degalai). kuris šildo vandenį, deginamas už darbinio cilindro ribų).
Pirmasis garo variklis, kuris ne be sėkmės buvo naudojamas gamyboje, buvo 1698 metais anglų karo inžinieriaus Thomaso Savery suprojektuota „gaisrinė instaliacija“. Šis prietaisas, paties išradėjo vadinamas „šakasio draugu“, buvo garo siurblys, kuriuo buvo sukiojami vandens malūno ratai ir iš kasyklų buvo pumpuojamas vanduo. Mašina nebuvo labai efektyvi dėl to didelių nuostoliųšiluma aušinant konteinerį ir gana pavojinga eksploatuojant, nes dėl didelio garų slėgio dažnai sprogdavo vamzdynai ir variklio bakai.
1712 metais anglų kalvis Thomas Newcomen pademonstravo savo „atmosferinį variklį“. Tai buvo patobulintas Severi garo variklis, kuriame darbinis slėgisžymiai sumažėjo garų, todėl variklis tapo saugesnis. Garai iš katilo pateko į cilindro pagrindą ir pakėlė stūmoklį.
Kiek arklių?
Arklio galių, kaip garo mašinos galios vieneto, sąvoką pristatė J. Wattas. Tačiau T. Severis pirmasis šį terminą pavartojo dar 1698 m. Tuo pat metu jų požiūris buvo kitoks. Saveris įvertino savo siurblio galią, remdamasis tuo, kad per dieną prireiktų 10 arklių, kai jie pavargsta. Watt atsižvelgė tik į tuos, kurie dirba Šis momentas pakinkintų arklių pora. Dėl to paaiškėjo, kad Severi beveik identiškų garo mašinų galią įvertino 10 „arklių“, o Watt – tik dviem.
Vandens siurbimas iš anglių kasyklos naudojant garo mašiną T. Newcomen. Iliustracija iš žurnalo „Universal“. 1747 m
K. F. von Breda. Jameso Watto portretas. 1792 m
Į cilindrą įpurškus šaltą vandenį, garai kondensavosi, susidarė vakuumas, o veikiamas atmosferos slėgio stūmoklis nukrito. Šis grįžtamasis smūgis pašalino vandenį iš cilindro ir grandine, sujungta su svirtimi, pakėlė siurblio strypą. Būtent Newcomen mašina buvo pirmasis garo variklis, su kuriuo įprasta sieti pramonės revoliucijos pradžią Anglijoje. Jis buvo toks sėkmingas, kad Europoje buvo naudojamas daugiau nei 50 metų. Nepaisant to, buvo padaryta keletas svarbių dizaino pakeitimų. Visų pirma, 1718 m. anglas Henry Baytonas išrado paskirstymo mechanizmą, kuris automatiškai įjungdavo arba išjungdavo garus ir įleisdavo vandenį. Prie garo katilo jis taip pat pridėjo apsauginį vožtuvą.
Pirmojo pasaulyje garo variklio, galinčio tiesiogiai įjungti bet kokius veikiančius mechanizmus, projektą 1763 m. pasiūlė rusų išradėjas Ivanas Ivanovičius Polzunovas, Altajaus Kolyvano-Voskresensky kalnakasybos gamyklų mechanikas. Jo automobilis buvo dviejų cilindrų vakuuminis blokas su stūmokliais, sujungtais grandine, permesta ant skriemulio. Visi veiksmai jame buvo atlikti automatiškai. Vietoj prototipo gamyklos valdžia pareikalavo nedelsiant pastatyti didelę mašiną galingam pūstuvui. Variklis buvo gaminamas beveik dvejus metus, o išradėjas nesulaukė paleidimo. Mašina buvo sėkmingai išbandyta ir pradėta eksploatuoti. Per tris mėnesius jis ne tik pateisino išlaidas, bet ir uždirbo pelno. Tačiau po kurio laiko katilas pradėjo bėgti, ir dėl neaiškios priežasties automobilis nebuvo suremontuotas.
Maždaug tuo pačiu metu škotas Jamesas Wattas dirbo kurdamas garo mašiną Anglijoje. Jis užsiėmė „Newcomen“ variklio tobulinimu. Buvo aišku, kad pagrindinis Newcomen mašinos trūkumas buvo kintamasis cilindro šildymas ir aušinimas. Wattas pasiūlė, kad balionas galėtų visą laiką išlikti karštas, jei garai būtų nukreipiami į atskirą rezervuarą vamzdynu su vožtuvu prieš kondensaciją. Be to, cilindras gali likti karštas, o kondensatorius šaltas, jei iš išorės jie yra padengti šilumą izoliuojančia medžiaga. 1768 m. jis gavo patentą savo išradimui, tačiau mašiną jis sugebėjo sukurti tik 1776 m. Paaiškėjo, kad tai buvo du kartus efektyvesnis nei automobilis Naujokai.
Polzunovo garo mašina.
I. I. Polzunovas.
1782 m. pasirodė pirmasis universalus garo variklis, kurį sukūrė Watt dvigubas veiksmas. Jo dangtis buvo aprūpintas alyvos sandarikliu, kuris užtikrino stūmoklio laisvą koto judėjimą ir tuo pačiu neleido garams išeiti iš cilindro. Garai į cilindrą patekdavo iš abiejų stūmoklio pusių pakaitomis, todėl stūmoklis garų pagalba darydavo ir darbinį, ir atbulinį eigą, ko ankstesnėse mašinose nebūdavo. Wattas gavo patentą savo „rotaciniam garo varikliui“, jis buvo plačiai naudojamas staklėms ir mašinoms varyti, pirmiausia verpimo ir audimo staklėse, o vėliau ir kitose pramonės įmonėse.
Lokomotyvas „Puffing Billy“.
J. Watt garo mašinos modelis.
Be pramonės, garo varikliai tvirtai užėmė savo vietą Žemdirbystė ir transporte. Dar 1850 metais anglų išradėjas Williamas Howardas arimui naudojo kompaktišką mobilią garo mašiną. 1879 m. valstietis Fiodoras Blinovas iš Saratovo provincijos pastatė ir užpatentavo pirmąjį pasaulyje. vikšrinis varomas 20 AG garo varikliu. Su.
Pirmąjį automobilio modelį su garo varikliu 1769 metais išbandė prancūzų išradėjas Nicolas José Cugno, jo kūrinys tapo žinomas kaip „mažasis Cugno garo vežimėlis“. Po metų visuomenei buvo pristatytas „didelis Cugno garų vežimėlis“. 1788 m. JAV buvo organizuota garlaivių paslauga palei Delavero upę tarp Filadelfijos ir Burlingtono miestų. Johno Fitcho sukurtas garlaivis galėjo priimti 30 keleivių ir gabenti juos 7–8 mylių per valandą greičiu. O 1804 m. Richardas Trevithickas pademonstravo pirmąjį garu varomą savaeigį geležinkelio lokomotyvą, pastatytą Penydarren geležies gamykloje Mer Tyr Tydville (Pietų Velse).
Nepaisant visų inžinierių pastangų, gana žemo garo mašinų efektyvumo padidinti nepavyko, o iki XIX a. su visišku atsidavimu technikos pažangai tarnavusios mašinos ėmė pamažu nusileisti. Įjungta kelių transportas jie užleido vietą varikliams vidaus degimas, geležinkelyje ir elektros variklių pramonėje. Tačiau garo varikliai (ypač garo turbinos) vis dar plačiai naudojami šilumos energetikoje ir tam tikrų rūšių transporte.
Plieno gamyklos garo turbina.
Garo mašinų istorija siekia I mūsų eros amžių, kai Heronas iš Aleksandrijos pirmą kartą aprašė eolipilį. Po daugiau nei 1500 metų, 1551 m., Osmanų mokslininkas Takiyuddin al-Shami aprašė primityvias turbinas, varomas garais, o 1629 m. panašų atradimą padarė Džovanis Branca. Šie prietaisai buvo garuose skrudinami iešmai arba maži krumpliaračiai. Iš esmės tokius dizainus išradėjai naudojo norėdami parodyti garo galią ir įrodyti, kad jos nereikėtų nuvertinti.
1700-aisiais kalnakasiai susidūrė su rimtu iššūkiu – būtinybe išsiurbti vandenį iš gilių kasyklų. Į pagalbą atėjo ta pati garo galia. Garo energijos pagalba buvo galima išsiurbti vandenį iš kasyklų. Ši programa atrakino potencialią garo galią ir paskatino išrasti garo variklį. Vėliau atsirado garo jėgainės. Pagrindinis principas, kuriame veikia garo varikliai, yra „kondensuoti vandens garus, kad būtų sukurtas dalinis vakuumas“.
Thomas Savery ir pirmieji pramoniniai varikliai
Thomas Savery pirmą kartą išrado garo siurblį vandeniui siurbti 1698 m. Šis išradimas dažnai vadinamas „gaisriniu varikliu“ arba varikliu „vandeniui pakelti ugnimi“. Garo siurblys, patentuotas Severi, veikė verdant vandenį, kol jis visiškai virto garais. Tada kiekvienas garų lašelis pakilo į baką, o talpykloje, kurioje iš pradžių buvo vanduo, susidarė vakuumas. Šis vakuumas buvo naudojamas siurbti vandenį iš gilių kasyklų. Tačiau sprendimas pasirodė laikinas, nes garų energijos užteko tik išsiurbti vandenį iš kelių metrų gylio. Kitas šios konstrukcijos trūkumas buvo garų slėgio naudojimas, norint ištraukti į baką įsiurbtą vandenį. Slėgis katilams buvo per aukštas, todėl įvyko daugybė smarkių sprogimų.
Žemo slėgio mašinos
Didelis Newcomen garo variklių anglies sąnaudas sumažino James Watt naujovės. mašinos cilindras žemas spaudimas buvo įrengta šiluminė apsauga, atskiras kondensatorius ir kondensuoto vandens nuleidimo mechanizmas. Taigi anglies suvartojimas žemo slėgio mašinose sumažėjo daugiau nei 50%.
Ivanas Polzunovas ir pirmasis dviejų cilindrų garo variklis
Ivanas Polzunovas išrado pirmąjį garo variklį Rusijoje. Jo dviejų cilindrų garo variklis buvo galingesnis nei britų atmosferiniai varikliai. Jie pasiekė 24 kW galią. Barnaulo muziejuje eksponuojamas Polzunovo dviejų cilindrų garo variklio modelis.
Thomas Newcomen garo variklis
1712 m. Thomas Newcomen išrado garo mašiną, kuri buvo labai sėkminga praktiniu požiūriu. Jo modelį sudarė stūmoklis arba cilindras, kuris varė didžiulį medinį denį vandens siurbliui paleisti. Atvirkštinis smūgis mašinoje įvyko dėl gravitacijos, kuri nustūmė denio galą iš siurblio šono. Newcomen mašina buvo aktyviai naudojama 50 metų. Tada jis buvo pripažintas neveiksmingu, nes aktyviai veikti reikėjo daug energijos. Reikėjo šildyti cilindrą, nes jis nuolat atvėso, dėl to sudegė daug kuro.
Jameso Watto patobulinimai
James Watt padarė tikrą revoliuciją garo variklių kūrimo istorijoje, į originalų dizainą įtraukdamas atskirą kondensatorių. Šią naujovę jis pristatė 1765 m. Tačiau tik po 11 metų pavyko sukurti dizainą, kuris galėtų būti naudojamas pramoniniu mastu. Labiausiai didelė problemaįgyvendinant Watto idėją buvo sukurta didžiulio stūmoklio, reikalingo vakuumo palaikymui, technologija. Tačiau netrukus technologija padarė didelę pažangą ir kai tik patentas gavo pakankamai lėšų, Watt garo variklis buvo pradėtas aktyviai naudoti geležinkeliai ir laivai. JAV nuo 1897 iki 1927 m. daugiau nei 60 000 automobilių buvo varomi garo varikliais.
Aukšto slėgio mašinos
1800 m. Richardas Trevithickas išrado aukšto slėgio garo variklį. Palyginti su visų anksčiau išrastų garo variklių konstrukcijomis, ši parinktis buvo pati galingiausia. Tačiau Oliverio Evanso pasiūlytas dizainas buvo tikrai sėkmingas. Jis buvo pagrįstas idėja varyti variklį su garais, o ne kondensuoti garus, kad susidarytų vakuumas. Evansas išrado pirmąjį nekondensuojantį garo variklį, varomą aukštas spaudimas, 1805 m. Mašina stovėjo ir kūrė 30 apsisukimų per minutę. Iš pradžių ši mašina buvo naudojama pjūklams varyti. Tokias mašinas palaikė didžiuliai vandens rezervuarai, kuriuos šildė tiesiai po rezervuaru esančiu šilumos šaltiniu, kuris leido efektyviai generuoti reikiamą kiekį garų.
Netrukus šie garo varikliai buvo plačiai naudojami motorinės valtys o geležinkeliuose – atitinkamai 1802 ir 1829 m. Beveik po pusės amžiaus pasirodė pirmieji garo automobiliai. Charlesas Algernonas Parsonsas išrado pirmąją garo turbiną 1880 m. Iki XX amžiaus pradžios garo varikliai buvo plačiai naudojami automobilių ir laivų statyboje.
Kornvalio garo varikliai
Richardas Trevetickas bandė patobulinti Watto išrastą garų siurblį. Jis buvo modifikuotas naudoti Kornvalio katiluose, kuriuos išrado Trevetick. Kornvalio garo mašinos efektyvumą labai pagerino Williamas Simsas, Arthuras Woolfas ir Samuelis Gruzas. Atnaujintus Kornvalio garo variklius sudarė izoliuoti vamzdžiai, variklis ir katilai, siekiant padidinti efektyvumą.
WATT, JAMES (Watt, James, 1736-1819), škotų inžinierius ir išradėjas. Gimė 1736 m. sausio 19 d. Greenock mieste, netoli Glazgo (Škotija), pirklio šeimoje. Dėl prastos sveikatos Wattas formaliai mažai mokėsi, bet daug išmoko pats. Paauglystėje jis mėgo astronomiją, cheminius eksperimentus, išmoko viską daryti savo rankomis ir net iš aplinkinių pelnė „visų amatų jako“ titulą.
Daugelis žmonių jį laiko garo mašinos išradėju, tačiau tai nėra visiškai tiesa.
D. Papino, T. Severio, I. Polzunovo, T. Newcomeno pastatyti garo varikliai kasyklose pradėjo dirbti gerokai anksčiau nei D. Vatą. Jie skyrėsi konstruktyviai, tačiau pagrindinis dalykas juose buvo tai, kad stūmoklio judėjimą lėmė kintamas darbinio cilindro šildymas ir aušinimas. Dėl šios priežasties jie buvo lėti ir sunaudojo daug kuro.
1736 m. sausio 19 d. gimė James Watt (James Watt, 1736–1819), puikus škotų inžinierius ir išradėjas, išgarsėjęs pirmiausia kaip patobulintos garo mašinos kūrėjas. Tačiau jis taip pat paliko ryškų pėdsaką kritinės priežiūros medicinos istorijoje, bendradarbiaudamas su Thomas Beddoes pneumatinės medicinos institutu (Beddoes, Thomas, 1760–1808). James Watt aprūpino instituto laboratorijas reikiama įranga. Jo dalyvavimo dėka Pneumatikos institute buvo sukurti ir išbandyti pirmieji inhaliatoriai, spirometrai, dujų skaitikliai ir kt.
Pats Jamesas Wattas, taip pat jo žmona ir vienas iš jo sūnų ne kartą dalyvavo moksliniuose eksperimentuose. „Pneumatinis institutas“ tapo tikru mokslo centras, kurioje buvo tiriamos įvairių dujų savybės ir poveikis žmogaus organizmui. Galima sakyti, kad Thomas Beddoe ir jo bendradarbiai buvo šiuolaikinės kvėpavimo terapijos pradininkai ir pirmtakai. Deja, Thomas Beddoe klaidingai manė, kad tuberkuliozę sukelia deguonies perteklius.
Todėl Jameso Watto sūnui Gregory Pneumatiniame institute buvo atliktas visiškai nenaudingas gydymo anglies dioksido inhaliacijomis kursas. Tačiau būtent Pneumatiniame institute deguonis pirmą kartą buvo panaudotas gydymo tikslais; sukurti aerozolių terapijos pagrindai; pirmą kartą vandenilio skiedimo metodu buvo matuojamas bendras plaučių tūris (G. Davy) ir kt. Watt ir Beddoe bendradarbiavimą įvairių dujų terapinio naudojimo srityje vainikavo jų bendra knyga „Medžiagos apie dirbtinio oro medicininį panaudojimą“, išleista dviem leidimais (1794, 1795), ir tapo pirmuoju specialiu deguonies terapijos vadovėliu.
1755 m. Watt išvyko į Londoną mokytis mechaniko ir matematinių bei astronominių instrumentų gamybos meistro. Per metus baigęs septynerių metų mokymo programą, Wattas grįžo į Škotiją ir įsidarbino mechaniku Glazgo universitete. Tuo pačiu metu jis atidarė savo remonto dirbtuves.
Universitete Wattas susitiko su puikiu škotų chemiku Josephu Blacku (1728–1799), kuris 1754 m. atrado anglies dioksidą. Šis susitikimas prisidėjo prie daugelio naujų cheminių instrumentų, reikalingų tolesnis tyrimas Juodas, pavyzdžiui, ledo kalorimetras. Tuo metu Josephas Blackas sprendė garavimo šilumos nustatymo problemą, o Wattas dalyvavo teikiant techninė pusė eksperimentai.
1763 m., kaip universiteto mechanikas, jis buvo paprašytas suremontuoti universitetinį T. Newcomen garo mašinos modelį.
Čia turėtume padaryti nedidelį nukrypimą į garo mašinų kūrimo istoriją. Kadaise mus mokė mokykloje, ugdant „didžiosios galios šovinizmą“, kad garo mašiną išrado rusų baudžiauninkas mechanikas Ivanas Polzunovas, o ne koks Jamesas Wattas, kurio vaidmenį kuriant garo mašinas kartais galima perskaityti. „neteisingai“ su patriotiniu knygų požiūriu. Tačiau iš tikrųjų garo mašinos išradėjas yra ne Ivanas Polzunovas ir ne Jamesas Wattas, o anglų inžinierius Thomas Newcomenas (Thomas Newcomen, 1663-1729).
Be to, pirmasis bandymas padėti žmogui pasitarnauti Anglijoje buvo atliktas dar 1698 m. karo inžinieriaus Thomaso Savery (1650–1715 m.). Jis sukūrė garo vandens keltuvą, skirtą kasykloms nusausinti ir vandeniui siurbti, ir tapo garo mašinos prototipu.
Savery aparatas veikė taip: iš pradžių sandarus bakas buvo pripildytas garų, tada išorinis rezervuaro paviršius buvo aušinamas šaltu vandeniu, todėl garai kondensavosi, o rezervuare buvo sukurtas dalinis vakuumas. Po to vanduo, pavyzdžiui, iš kasyklos dugno per įsiurbimo vamzdį buvo įsiurbiamas į rezervuarą ir, įleidus kitą garų porciją, išleidžiamas per išleidimo vamzdį. Tada ciklas buvo kartojamas, tačiau vandenį pavyko pakelti tik iš mažesnio nei 10,36 m gylio, nes iš tikrųjų jį išstūmė atmosferos slėgis.
Ši mašina nebuvo labai sėkminga, tačiau ji suteikė Papenui ryškią idėją paraką pakeisti vandeniu. O 1698 metais sukonstravo garo mašiną (tais pačiais metais anglas Saveris pastatė savo „ugningą variklį“). Vanduo buvo šildomas vertikaliame cilindre, kurio viduje buvo stūmoklis, o susidarę garai stūmoklį stūmė aukštyn. Garams vėsstant ir kondensuojantis, stūmoklis buvo stumiamas žemyn dėl atmosferos slėgio. Taigi per blokų sistemą Papino mašina galėjo valdyti įvairius mechanizmus, pavyzdžiui, siurblius.
Anglų išradėjas Thomas Newcomen (Thomas Newcomen, 1663 - 1729), dažnai lankęsis Vakarų šalies kasyklose, kur dirbo kalviu, buvo susipažinęs su Savery ir Papen garo varikliais, todėl gerai suprato, kaip patikimi siurbliai kad būtų išvengta kasyklų potvynių. Jis suvienijo jėgas su santechniku ir stiklininku Johnu Calley, siekdamas sukurti geresnį modelį. Pirmasis jų garo variklis buvo sumontuotas kolonoje Stafordšyre 1712 m.
Kaip ir Papeno mašinoje, stūmoklis judėjo vertikaliu cilindru, tačiau visumoje Newcomen mašina buvo daug pažangesnė. Siekdamas pašalinti tarpą tarp cilindro ir stūmoklio, Newcomen pastarojo gale pritvirtino lankstų odinį diską ir užpylė šiek tiek vandens.
Garai iš katilo pateko į cilindro pagrindą ir pakėlė stūmoklį aukštyn. Į cilindrą įpurškus šaltą vandenį, garai kondensavosi, cilindre susidarė vakuumas, o veikiamas atmosferos slėgio stūmoklis nusileido žemyn. Šis grįžtamasis eiga pašalino vandenį iš cilindro ir grandinės pagalba, sujungta su svirtimi, judančia kaip sūpynės, pakėlė siurblio strypą į viršų. Kai stūmoklis buvo savo eigos apačioje, į cilindrą vėl pateko garai, o ant siurblio strypo arba ant svirties sumontuoto atsvaro pagalba stūmoklis pakilo į pradinę padėtį. Po to ciklas kartojamas.
Newcomen mašina buvo nepaprastai sėkminga savo laiku ir buvo naudojama visoje Europoje daugiau nei 50 metų. Jis buvo naudojamas siurbti vandenį iš daugelio JK kasyklų. Tai buvo pirmasis didelio masto gaminys technikos istorijoje (pagaminta keli tūkstančiai vienetų).
1740 metais mašina su cilindru 2,74 m ilgio ir 76 cm skersmens per vieną dieną atliko darbą, kurį anksčiau per savaitę atlikdavo 25 žmonių ir 10 arklių komandos, dirbusios pamainomis.
1775 metais dar daugiau didelis automobilis, pastatytas Johno Smeatono (Eddystone švyturio kūrėjo), per dvi savaites nusausino doką Kronštate (Rusija). Anksčiau, naudojant aukštus vėjo malūnus, tai užtrukdavo ištisus metus.
Ir vis dėlto Newcomen mašina toli gražu nebuvo tobula. Jis tik apie 1% šiluminės energijos pavertė mechanine energija ir dėl to suvalgė didžiulį kuro kiekį, kuris, tačiau ypatingą reikšmę kai mašina dirbo anglies kasyklose.
Apskritai Newcomen mašinos suvaidino didžiulį vaidmenį išsaugant anglies pramonę. Su jų pagalba buvo galima atnaujinti anglies kasybą daugelyje užtvindytų kasyklų.
Apie Newcomen išradimą galime pasakyti, kad tai tikrai buvo garo variklis, tiksliau, garų-atmosferos variklis. Iš ankstesnių garo variklių prototipų jis išsiskyrė taip:
* varomoji jėga jame buvo atmosferos slėgis, o retėjimas buvo pasiektas kondensuojantis garams;
* cilindre buvo stūmoklis, kuris, veikiant garams, padarė darbinį eigą;
* vakuumas buvo pasiektas dėl garų kondensacijos, kai į cilindrą buvo įpurškiamas šaltas vanduo.
Todėl iš tikrųjų garo variklio išradėjas teisėtai yra anglas Thomas Newcomenas, kuris sukūrė savo garo-atmosferinį variklį 1712 m. (pusė amžiaus prieš Wattą).
Gaminimas trumpas nukrypimas garo mašinų kūrimo istorijoje negalima ignoruoti mūsų išskirtinio tautiečio Ivano Ivanovičiaus Polzunovo (1729–1766), kuris garo atmosferinį variklį sukonstravo anksčiau nei Jamesas Wattas, asmenybės. Kaip mechanikas Kolyvano-Voskresensky kalnakasybos gamyklose Altajuje, 1763 m. balandžio 25 d. jis pasiūlė "ugnį veikiančios mašinos" projektą ir aprašymą. Projektas pateko ant stalo gamyklų vadovui, kuris jį patvirtino ir išsiuntė į Sankt Peterburgą, iš kur netrukus atėjo atsakymas: „... Šis jo išradimas turi būti pagerbtas už naują išradimą“.
Iš pradžių Polzunovas pasiūlė statyti mažas automobilis, ant kurio būtų galima nustatyti ir pašalinti visus naujojo išradimo trūkumus, kurie yra neišvengiami. Gamyklos valdžia su tuo nesutiko ir nusprendė statyti iš karto didžiulis automobilis galingam pūstuvui. 1764 m. balandį Polzunovas pradėjo statyti mašiną, kuri buvo 15 kartų galingesnė už 1763 m. projektą.
Garo-atmosferinio variklio idėją jis perėmė iš I. Schlatterio knygos „Išsami instrukcija kasybos verslui...“ (Sankt Peterburgas, 1760).
Tačiau Polzunovo variklis iš esmės skyrėsi nuo Angliški automobiliai Savery ir Newcomen. Jie buvo vieno cilindro ir tinkami tik siurbti vandenį iš kasyklų. Dviejų cilindrų variklis nuolatinis veiksmas Polzunova galėjo tiekti sprogimą krosnyje ir išsiurbti vandenį. Ateityje išradėjas tikėjosi jį pritaikyti kitiems poreikiams.
Mašinos statyba buvo patikėta Polzunovui, kuriam buvo skirti „nežinantys, o tik vienas polinkis, du vietiniai amatininkai“ ir net keli pagalbiniai darbininkai. Su šiuo „darbuotoju“ Polzunovas ėmėsi statyti savo automobilį. Jis buvo pastatytas metus ir devynis mėnesius. Kai mašina jau buvo išlaikiusi pirmąjį bandymą, išradėjas susirgo trumpalaikiu vartojimu ir 1766 m. gegužės 16 (28) d., likus kelioms dienoms iki paskutinių bandymų, mirė.
1766 m. gegužės 23 d. Polzunovo mokiniai Levzinas ir Černicynas iškeliavo vieni. paskutinis testas garų variklis. Liepos 4 dienos „Dienos užraše“ buvo pažymėta „teisinga variklio veikla“, o 1766 m. rugpjūčio 7 d. buvo pradėta eksploatuoti visa instaliacija, garo mašina ir galingas pūstuvas. Vos per tris darbo mėnesius Polzunovo mašina ne tik pateisino visas 7233 rublių 55 kapeikų statybos išlaidas, bet ir davė 12640 rublių 28 kapeikų grynojo pelno. Tačiau 1766 m. lapkričio 10 d., kai prie mašinos perdegė katilas, jis prastovėjo 15 metų, 5 mėnesius ir 10 dienų. 1782 metais automobilis buvo išardytas. (Altajaus krašto enciklopedija. Barnaulas. 1996. T. 2. S. 281-282; Barnaulas. Miesto kronika. Barnaulas. 1994. dalis 1. p. 30).
Tuo pačiu metu Jamesas Wattas taip pat dirbo kurdamas garo mašiną Anglijoje. 1763 m., kaip universiteto mechanikas, jis buvo paprašytas suremontuoti universitetinį T. Newcomen garo mašinos modelį.
Derindamas universitetinį T. Newcomeno garo-atmosferinės mašinos modelį, Wattas įsitikino menku tokių mašinų efektyvumu. Jis ėmėsi bandyti pagerinti garo mašinos parametrus. Jam buvo aišku, kad pagrindinis Newcomen mašinos trūkumas – kintamasis cilindro šildymas ir aušinimas. Kaip to galima išvengti? Atsakymą Watt gavo 1765 m. sekmadienio pavasario popietę. Jis suprato, kad cilindras gali išlikti karštas visą laiką, jei prieš kondensaciją garai būtų nukreipiami į atskirą rezervuarą vamzdynu su vožtuvu. Tokiu atveju garų kondensacijos proceso perkėlimas už cilindro ribų turėtų padėti sumažinti garo sąnaudas. Be to, cilindras gali likti karštas, o kondensatorius šaltas, jei iš išorės jie yra padengti šilumą izoliuojančia medžiaga.
Patobulinimai, kuriuos Watt padarė garo variklyje ( išcentrinis reguliatorius, atskiras garo kondensatorius, sandarikliai ir pan.), ne tik pakėlė koeficientą naudingas veiksmas mašinos, bet ir pagaliau garo-atmosferinę mašiną pavertė garine, o svarbiausia – mašina tapo lengvai valdoma.
1768 m. jis kreipėsi dėl savo išradimo patento. Patentą gavo 1769 m., tačiau ilgai nespėjo sukonstruoti garo mašinos. Ir tik 1776 m., finansiškai remiant daktarui Rebeckui, pirmosios metalurgijos gamyklos Škotijoje įkūrėjui, Watt garo mašina pagaliau buvo pagaminta ir sėkmingai išlaikė testą.
Pirmoji „Watt“ mašina buvo dvigubai efektyvesnė nei „Newcomen“. Įdomu tai, kad po originalaus Newcomeno išradimo įvykę pokyčiai buvo pagrįsti variklio „talpos“ sąvoka, o tai reiškė, kiek svarų vandens buvo pumpuojama į bušelį anglies. Kam priklausė šio padalinio idėja, dabar nežinoma. Šis žmogus neįėjo į mokslo istoriją, bet tikriausiai buvo koks nors griežtas kasyklos savininkas, pastebėjęs, kad vieni varikliai veikia efektyviau nei kiti, ir negalėjo leisti, kad kaimyninėje kasykloje būtų didelis gamybos tempas.
Ir nors mašinos bandymai buvo sėkmingi, tolimesnės jos eksploatacijos metu paaiškėjo, kad pirmasis Watto modelis nebuvo visiškai sėkmingas, o bendradarbiavimas su Rebeck nutrūko. Nepaisant lėšų trūkumo, Watt toliau tobulino garo mašiną. Jo darbai sudomino Matthew Boulton (Matthew Boulton), inžinierių ir turtingą gamintoją, metalo apdirbimo gamyklos Soho mieste netoli Birmingamo savininką. 1775 m. Watt ir Boulton sudarė partnerystės sutartį.
1781 m. James Watt gavo patentą išradęs antrąjį savo mašinos modelį. Tarp jo ir vėlesnių modelių naujovių buvo:
* dvigubo veikimo cilindras, kuriame garai buvo tiekiami pakaitomis skirtingos pusės iš stūmoklio, o išmetamieji garai pateko į kondensatorių;
* šilumos striukė, kuri apjuosė darbinį cilindrą, kad sumažintų šilumos nuostolius, ir ritė;
* stūmoklio stūmoklio judesio pavertimas sukamuoju veleno judesiu, pirmiausia naudojant švaistiklio ir švaistiklio mechanizmą, o tada pavarų dėžę, kuri buvo prototipas planetinė pavara;
* išcentrinis reguliatorius, užtikrinantis pastovų veleno greitį, ir smagratis, kad būtų sumažintas netolygus sukimasis.
1782 m. buvo pastatyta ši nuostabi mašina, pirmasis universalus „dvigubo veikimo“ garo variklis. Vatas cilindro dangtį aprūpino prieš pat tai išrasta riebokšle, kuri užtikrino laisvą stūmoklio koto judėjimą, tačiau neleido iš cilindro išeiti garams. Garai į cilindrą pateko pakaitomis iš vienos stūmoklio pusės, paskui iš kitos, sukurdami vakuumą priešingoje cilindro pusėje. Todėl stūmoklis garų pagalba padarė ir darbinį, ir grįžtamąjį eigą, o ankstesnėse mašinose to nebuvo.
Be to, 1782 m. James Watt įvedė plėtimosi principą, padalijant garų srautą cilindre jo srauto pradžioje taip, kad likusį ciklą jis pradėjo plėsti savo slėgiu. Išsiplėtimo veiksmas reiškia tam tikrą galios praradimą, bet „našumo“ padidėjimą. Iš visų šių Watto idėjų naudingiausia buvo ekspansyvus veiksmas. Tai labai padėjo tolesniam praktiniam jos įgyvendinimui. indikatoriaus diagrama, sukurta apie 1790 m. Watto padėjėjo Jameso Southerno.
Indikatorius buvo registravimo įtaisas, kuris gali būti pritvirtintas prie variklio, kad būtų galima pažymėti slėgį cilindre, priklausomai nuo garų, patenkančių tam tikru taktu, tūrio. Plotas po tokia kreive buvo tam tikrame cikle atlikto darbo matas. Indikatorius buvo naudojamas siekiant kuo efektyviau sureguliuoti variklį. Vėliau ši diagrama tapo garsiojo Carnot ciklo (Sadie Carnot, 1796–1832) dalimi teorinėje termodinamikoje.
Kadangi dvigubo veikimo garo variklyje stūmoklio kotas atliko traukimo ir stūmimo veiksmą, teko perdaryti seną grandinių ir svirties pavarų sistemą, kuri reagavo tik į trauką. Watt sukūrė susietų strypų sistemą ir naudojo planetinį mechanizmą, kad stūmoklio strypo judesys paverstų sukamąjį judesį, naudojo sunkų smagratį, išcentrinį greičio reguliatorių, diskinį vožtuvą ir manometrą garų slėgiui matuoti.
Universalus nuolat besisukantis dvigubo veikimo garo variklis (Watt garo variklis) tapo plačiai paplitęs ir suvaidino svarbų vaidmenį pereinant prie mašinų gamyba.
Jameso Watto patentuotas „rotacinis garo variklis“ iš pradžių buvo plačiai naudojamas verpimo ir audimo staklių, o vėliau ir kitų pramonės įmonių mašinoms ir staklėms varyti. Tai paskatino staigus padidėjimas darbo našumas. Būtent nuo šios akimirkos britai laikė didžiosios pramonės revoliucijos pradžią, atvedusią Angliją į pirmaujančią poziciją pasaulyje.
James Watt variklis tiko bet kokiam automobiliui, o savaeigių mechanizmų išradėjai neskubėjo tuo pasinaudoti. Taigi garo mašina atkeliavo transportuoti (Fultono garlaivis, 1807 m.; Stephensono garvežys, 1815 m.). Dėl transporto priemonių pranašumo Anglija tapo pirmaujančia galia pasaulyje.
1785 m. Watt užpatentavo naujos katilinės krosnies išradimą, o tais pačiais metais viena iš Watto mašinų buvo sumontuota Londone Samuelio Whitbreado alaus darykloje salyklui malti. Mašina darbą atliko vietoj 24 arklių. Jo cilindro skersmuo buvo 63 cm, stūmoklio eiga – 1,83 m, smagračio skersmuo siekė 4,27 m.Mašina išliko iki šių dienų, šiandien ją galima pamatyti veikiant Sidnėjaus jėgainių muziejuje.
„Boulton and Watt“, įkurta 1775 m., patyrė visas gyvenimo peripetijas – nuo mažėjančios savo produktų paklausos iki išradėjo teisių gynimo teismuose. Tačiau nuo 1783 metų šios įmonės, monopolizavusios garo mašinų gamybą, verslas kilo į viršų. Taigi Jamesas Wattas tapo labai turtingu žmogumi, o pagalba Thomaso Beddoes (Beddoes, Thomas, 1760–1808) „Pneumatinės medicinos institutui“, su kuriuo jis pradėjo bendradarbiauti, Wattas suteikė labai, labai reikšmingą pagalbą.
Nepaisant audringos veiklos kuriant garo mašinas, Wattas iš pareigų Glazgo universitete pasitraukė tik 1800 m. Praėjus aštuoneriems metams po atsistatydinimo, jis įsteigė Watt prizą geriausiems universiteto studentams ir dėstytojams. Jo vardą pradėjo vadinti universiteto techninė laboratorija, kurioje jis pradėjo savo veiklą. James Watt taip pat yra kolegija Greenock mieste (Škotija), gimtajame išradėjo mieste.
Garo mašinos raida J. Watt
1774 Steam
karterio siurblys 1781 Garo variklis
su sukimo momentu ant veleno 1784 Garo variklis
dvigubas veiksmas su KShM
Įdomu tai, kad vienu metu, kaip galios vienetą, Watt pasiūlė tokį vienetą kaip " Arklio jėgos“. Šis matavimo vienetas išliko iki šių dienų. Tačiau Anglijoje, kur Wattas yra gerbiamas kaip pramonės revoliucijos pradininkas, jie nusprendė kitaip. 1882 m. Britanijos inžinierių asociacija nusprendė pavadinti jėgos vienetą jo vardu. Dabar Jameso Watto vardą galima perskaityti ant bet kurios lemputės. Tai buvo pirmas atvejis priskyrimo technologijos istorijoje savo vardą matavimo vienetas. Nuo šio įvykio ir prasidėjo tikrinių vardų skyrimo matavimo vienetams tradicija.
vatas gyveno ilgas gyvenimas ir mirė 1819 m. rugpjūčio 19 d. Hitfilde netoli Birmingamo. Ant paminklo Jamesui Wattui parašyta: „Padidino žmogaus galią prieš gamtą“. Taip garsaus anglų išradėjo veiklą įvertino amžininkai.
Garo mašinos išradimas buvo lūžio taškas pramoninė ir bendroji žmonijos istorija. XVII–XVIII amžių sandūroje atsirado prielaidos mažos galios ir neefektyvius gyvuosius „variklius“, vėjo malūnus ir vandens ratus pakeisti visiškai naujo tipo mechanizmais – garo varikliai. Būtent garo varikliai lėmė pramonės revoliuciją ir jos pasiekimus modernaus lygio technologijų plėtra.
Manoma, kad išrado pirmąjį garo variklįŠkotų mechanikas Jamesas Wattas – juk ne veltui jo vardu pavadintas tarptautinis galios vienetas Vatas! Tačiau iš tikrųjų Wattas padarė daug patobulinimų ir pasiūlė naujo tipo variklis, o garo mašinų istorija siekia daug seniau.
Garų panaudojimą mechanizmui suaktyvinti pirmasis aprašė senovės graikų mokslininkas Heronas iš Aleksandrijos, dirbęs maždaug I mūsų eros amžiuje. e. Būtent Heronas išrado garsųjį Eolipilį (arba „Eolio rutulį“) – ant ašies pritvirtintą sferą, iš kurios išeina purkštukai. Vandens pripildytas rutulys buvo kaitinamas ant ugnies, o iš purkštukų sklindantys garai privertė sferą suktis.
Žinoma, visa tai yra ne kas kita, kaip žaislas, tačiau jau daugiau nei pusantro tūkstantmečio tai buvo pamiršta. Pirmą kartą po Herono arabų inžinierius ir filosofas Tagi al-Dinome bandė panaudoti garo galią – XVI amžiuje jis sukūrė prototipą. garo turbina, sukant iešmą. Beveik po šimtmečio – 1615 m. – prancūzas Solomonas de Caux aprašo įrenginį, kuris garų pagalba gali pakelti vandenį. O 1629 metais kuria ir italas Džovanis Branka į turbiną panaši mašina, - iš vamzdžio išėjo įkaitęs garas ir atsitrenkė į rato ašmenis, todėl šis ratas sukasi.
Maždaug tuo pačiu metu sukūrė ispanų inžinierius Jeronimo Ayanz de Beaumont garo variklis su cilindru- šis mechanizmas turėjo tam tikros įtakos įvykių raidai garo variklių tobulinimo srityje. O 1663 m. anglas Edwardas Somersetas aprašo garo mašiną, skirtą vandeniui iš šulinių ir kasyklų pakelti, ir vėliau gauna šio išradimo patentą. Somerset sukurta mašina kurį laiką dirbo vienoje Anglijos pilių, tačiau rodė toli gražu ne pačius geriausius rezultatus.
Didžiulį vaidmenį kuriant garo variklius atliko du žmonės: prancūzas Denisas Papinas ir anglas Thomas Savery. XVII amžiaus aštuntojo dešimtmečio viduryje Pa-penas išrado cilindrą, kuriame sprogus parakui susidaro vakuumas, o vėliau (1680 m.) jis pritaikė šį cilindrą darbui iš garų. Amžiaus pabaigoje prancūzų mokslininkas priartėjo prie pramoninio garo variklio modelio sukūrimo, tačiau Savery jį aplenkė – 1698 metais anglas gavo mašinos patentą, o 1702 metais pradėjo kurtis jos konstrukcijos mechanizmas. naudojamas vandeniui pakelti ir išpumpuoti. Tačiau šios garo mašinos gavo labai ribotą platinimą – jos buvo per daug netobulos.
Bet jei Papino ir Savery įrenginiai praktiškai buvo mažai naudojami, kodėl šie žmonės žaidė svarbus vaidmuo technologijų istorijoje? Reikalas tas, kad šių inžinierių-išradėjų idėjos sudarė pagrindą garo mašinai, kurią 1712 m. sukūrė anglas Thomas Newcomenas. Išradėjas sujungė Savery sukurtą mašiną su Papin cilindru, todėl gavosi gana tobulas garu varomas variklis. Įdomi detalė: mašina buvo valdoma rankiniu būdu – šiems tikslams buvo pasamdytas specialus žmogus, kurio užduotys apėmė vožtuvų atidarymą ir uždarymą tam tikrais intervalais. Pasak legendos, 1713 metais berniukas, vardu Humphrey Potter, dirbęs prie vienos iš mašinų, sugalvojo, kaip priversti vožtuvus veikti savarankiškai. Ir tik 1715 m garo varikliai Newcomen sistema atsirado visiškai automatine sistema garų paskirstymas.
Čia reikia padaryti dvi svarbias pastabas. Pirma, visa tai, kas išdėstyta aukščiau garo varikliai yra vakuuminiai(arba atmosferos). Tokio tipo mašinose garai buvo naudojami tik cilindrui, kuriame judėjo stūmoklis, šildyti. Principas paprastas: į cilindrą patenka garai, įkaitinami iki aukštos temperatūros, po to ant cilindro pilamas šaltas vanduo. Dėl to įvyksta staigus aušinimas, o cilindre susidaro retėjimas (vakuumas), dėl kurio, veikiamas atmosferos slėgio, stūmoklis, dirbdamas darbą, patenka giliai į cilindrą. Antra, visos šios mašinos buvo naudojamos tik vandeniui kelti ir judinti – išradėjams nė į galvą neatėjo mintis, kad garų pagalba galima paleisti įvairius mechanizmus. Taigi net Naujokų automobilis dažnai vadinamas garo siurbliu.
Daugiau nei pusę amžiaus Newcomen garo varikliai buvo vienintelės mašinos, tinkamos pramoniniam naudojimui. Pažanga šioje srityje įvyko tik 1760-ųjų pradžioje – Humphrey'us Gainsborough'as sukūrė patobulintas garo variklis, kuris, tačiau, didelio pasiskirstymo nesulaukė. O škotų inžinieriui ir išradėjui Jamesui Wattui buvo lemta šioje srityje padaryti tikrą revoliuciją.
1765 metais Wattas iškėlė idėją, kad nebūtina aušinti cilindro, bet geriau naudoti garų slėgio jėgą, o ne vakuumą. Jau 1769 metais gavo patentą šiam išradimui, bet pačiai mašinai Naujas dizainas buvo sukurtas tik 1776 m. – Vatas tuo metu buvo prispaustas pinigų ir jis tiesiog neturėjo kuo įgyvendinti savo sumanymų.
Tačiau svarbiausias Jameso Watto išradimas, išgarsinęs jį, pasirodė tik 1781 m.: būtent tada inžinierius sukūrė garo mašina, galinti atlikti bet kokį darbą. Tai tapo įmanoma paverčiant stūmoklio grįžtamąjį judėjimą į smagračio sukimąsi naudojant vadinamąjį. planetinė pavara. O 1784 metais Watt garo mašina įgavo galutinę formą – pasirodė patogesnė ir paprastesnė. alkūninis mechanizmas ir daug smulkių patobulinimų. Būtent šis vystymasis tapo žinomas kaip universalus garo variklis, ir ne veltui: mašina netrukus pasirodė gamyklose ir gamyklose, o XIX amžiaus pradžioje Watt sistemos varikliai buvo sumontuoti pirmajame garvežyje ir garlaive.
Įdomu tai, kad veikiantis garo variklis (ir net ne vienas) buvo sukurtas ir Rusijoje – tiek garsių automobilių Ivanas Polzunovas, pastatytas 1763–1766 m. Pirmieji Polzunovo varikliai parodė gerų rezultatų, o 1764 metais pradėtas statyti didelis garo variklis metalo liejyklai. Statyba baigta 1766 m., o paleidimas buvo atliktas po išradėjo mirties. Deja, Polzunovo garo mašina dirbo tik 42 dienas - po gedimo nustojo naudoti, o po kurio laiko buvo išmontuotas.
Kaip matote, garo variklių istorija prasideda ne nuo Jameso Watto atradimo, tačiau būtent šis išradėjas sukūrė tikrai efektyvų ir patogus automobilis kurie turėjo didžiulę įtaką pramonės ir technologijų raidai. Už šiuos nuopelnus 1882 m. galios vienetas, mums žinomas kaip vatas, buvo pradėtas vadinti Vato vardu.
