Garo varikliai buvo naudojami kaip variklis siurblinėse, lokomotyvuose, garo laivuose, traktoriuose, garo automobiliai mobiliuosius telefonus ir kitas transporto priemones. Garo varikliai prisidėjo prie plačiai paplitusio komercinio mašinų naudojimo įmonėse ir buvo XVIII amžiaus pramonės revoliucijos energetinis pagrindas. Vėliau garo variklius pakeitė vidaus degimo varikliai, garo turbinos, elektros varikliai ir branduoliniai reaktoriai, kurie yra efektyvesni.
Garo variklis veikia
išradimas ir plėtra
Pirmąjį žinomą prietaisą, varomą garais, Aleksandrijos Garnys aprašė dar pirmajame amžiuje, vadinamąją „Gerono vonią“ arba „eolipilį“. Iš ant rutulio pritvirtintų purkštukų tangentiškai išeinantys garai privertė pastarąjį suktis. Spėjama, kad apie garų pavertimą mechaniniu judesiu buvo žinoma Egipte Romos valdymo laikotarpiu ir jis buvo naudojamas paprastuose įrenginiuose.
Pirmieji pramoniniai varikliai
Nė vienas iš aprašytų prietaisų iš tikrųjų nebuvo naudojamas kaip priemonė naudingoms problemoms spręsti. Pirmasis gamyboje naudojamas garo variklis buvo „gaisrinis variklis“, kurį 1698 m. suprojektavo anglų karo inžinierius Thomas Savery. Savery gavo patentą savo įrenginiui 1698 m. Tai buvo stūmoklinis garų siurblys ir, aišku, nelabai efektyvus, nes kaskart aušinant konteinerį prarasdavo garų šiluma, o eksploatuojant jis buvo gana pavojingas, nes dėl didelio garų slėgio rezervuarai ir variklio vamzdynai kartais sprogo. Kadangi šiuo prietaisu buvo galima tiek sukti vandens malūno ratus, tiek išpumpuoti vandenį iš kasyklų, išradėjas jį pavadino „šachtininko draugu“.
Tada anglų kalvis Thomas Newcomen 1712 m. pademonstravo savo " natūralaus įsiurbimo variklis“, kuris buvo pirmasis garo variklis, kuriam galėjo kilti komercinė paklausa. Tai buvo Savery garo variklio patobulinimas, kuriame Newcomen žymiai sumažino garo darbinį slėgį. Newcomen galėjo būti pagrįstas Papino eksperimentų aprašymu, kurį atliko Londono karališkoji draugija, prie kurio jis galėjo patekti per draugijos narį Robertą Hooke'ą, dirbusį su Papinu.
Newcomen garo variklio schema.
– Garai rodomi purpurine spalva, vanduo – mėlyna spalva.
– Atviri vožtuvai rodomi žaliai, uždari – raudonai
Pirmasis „Newcomen“ variklio pritaikymas buvo vandens siurbimas iš gilios kasyklos. Kasyklos siurblyje rokeris buvo prijungtas prie strypo, kuris nusileido į kasyklą į siurblio kamerą. Stūmos judesiai buvo perduoti siurblio stūmokliui, kuris tiekė vandenį į viršų. vožtuvai ankstyvieji varikliai Newcomen atidaromas ir uždaromas rankiniu būdu. Pirmasis patobulinimas buvo vožtuvų, kuriuos varo pati mašina, automatizavimas. Legenda pasakoja, kad šį patobulinimą 1713 m. padarė berniukas Humphrey Potter, kuris turėjo atidaryti ir uždaryti vožtuvus; kai atsibodo, surišo virvėmis vožtuvų rankenas ir nuėjo žaisti su vaikais. 1715 metais jau buvo sukurta svirties valdymo sistema, varoma paties variklio mechanizmo.
Pirmąjį dviejų cilindrų vakuuminį garo variklį Rusijoje suprojektavo mechanikas I. I. Polzunovas 1763 m., o 1764 m. jis buvo pastatytas Barnaulo Kolyvano-Voskresensky gamyklų pūtimo dumplių varymui.
Humphrey'us Gainsborough'as XX amžiaus septintajame dešimtmetyje pastatė pavyzdinį kondensatorių garo variklį. 1769 m. škotų mechanikas Jamesas Wattas (galbūt naudodamasis Geinsboro idėjomis) užpatentavo pirmuosius didelius Newcomen vakuuminio variklio patobulinimus, dėl kurių jis tapo daug efektyvesnis. Watt padėjo atskirti vakuuminio variklio kondensacijos fazę atskiroje kameroje, kai stūmoklis ir cilindras buvo garų temperatūroje. Watt pridėjo dar keletą „Newcomen“ variklio svarbios detalės: į cilindro vidų įdėjo stūmoklį, kad išstumtų garus, ir pavertė stūmoklio grįžtamąjį judėjimą į varančiojo rato sukimosi judesį.
Remdamasis šiais patentais, Watt pastatė garo mašiną Birmingeme. Iki 1782 m. Watt garo variklis buvo daugiau nei 3 kartus efektyvesnis nei Newcomen. Padidėjęs vatų variklio efektyvumas paskatino garo galią naudoti pramonėje. Be to, skirtingai nei „Newcomen“ variklis, „Watt“ variklis leido perduoti sukimosi judesius, o ankstyvuosiuose garo variklių modeliuose stūmoklis buvo prijungtas prie svirties, o ne tiesiai prie švaistiklio. Šis variklis jau turėjo pagrindines šiuolaikinių garo mašinų savybes.
Tolimesnis efektyvumo padidėjimas buvo aukšto slėgio garų naudojimas (amerikietis Oliveris Evansas ir anglas Richardas Trevithickas). R. Trevithickas sėkmingai pastatė aukšto slėgio pramoninius vientakčius variklius, žinomus kaip „Kornvalio varikliai“. Jie veikė esant 50 psi arba 345 kPa (3 405 atmosferos) slėgiui. Tačiau, didėjant slėgiui, kilo ir didesnis mašinų bei katilų sprogimų pavojus, dėl kurių iš pradžių įvyko daug nelaimingų atsitikimų. Šiuo požiūriu svarbiausias aukšto slėgio mašinos elementas buvo apsauginis vožtuvas, išlaisvinantis perteklinį slėgį. Patikimas ir saugus eksploatavimas prasidėjo tik sukaupus patirtį ir standartizavus įrangos konstravimo, eksploatavimo ir priežiūros procedūras.
Prancūzų išradėjas Nicolas-Joseph Cugnot 1769 m. pademonstravo pirmąją veikiančią savaeigę garo transporto priemonę: „fardier à vapeur“ (garų vežimėlį). Galbūt jo išradimas gali būti laikomas pirmuoju automobiliu. Savaeigis garo traktorius pasirodė esąs labai naudingas kaip mobilus mechaninės energijos šaltinis, paleidžiantis kitas žemės ūkio mašinas: kūlimo mašinas, presus ir kt. 1788 m. Johno Fitcho pastatytas garlaivis jau važinėjo reguliariais maršrutais. Delavero upė tarp Filadelfijos (Pensilvanija) ir Burlingtono (Niujorko valstija). Jis pakėlė į lėktuvą 30 keleivių ir lėkė 7–8 mylių per valandą greičiu. J. Fitch garlaivis nebuvo komerciškai sėkmingas, nes geras sausumos kelias konkuravo su jo maršrutu. 1802 m. škotų inžinierius Williamas Symingtonas sukonstravo konkurencingą garlaivį, o 1807 m. amerikiečių inžinierius Robertas Fultonas panaudojo Watt garo variklį, kad galėtų varyti pirmąjį komerciškai sėkmingą garlaivį. 1804 m. vasario 21 d. pirmasis savaeigis geležinkelio garvežys, pastatytas Richardo Trevithicko, buvo eksponuojamas Penydarren geležies gamykloje Merthyr Tydfil mieste Pietų Velse.
Stūmokliniai garo varikliai
Stūmoklio stūmokliui sandarioje kameroje arba cilindre pajudinti naudojami stūmokliniai varikliai su garo jėga. Stūmoklio judesys gali būti mechaniškai paverstas tiesiniu judėjimu stūmokliniai siurbliai arba sukamaisiais judesiais varyti besisukančias staklių dalis arba transporto priemonės ratus.
vakuuminės mašinos
Ankstyvieji garo varikliai iš pradžių buvo vadinami „gaisriniais varikliais“, taip pat „atmosferiniais“ arba „kondensuojančiais“ vatų varikliais. Jie dirbo vakuumo principu ir todėl taip pat žinomi kaip " vakuuminiai varikliai“. Tokios mašinos dirbo varant stūmoklinius siurblius, bet kokiu atveju nėra įrodymų, kad jos buvo naudojamos kitiems tikslams. Vakuuminio tipo garo mašinos veikimo metu garo ciklo pradžioje žemas spaudimas patenka į darbo kamerą arba cilindrą. Tada įleidimo vožtuvas užsidaro, o garai atvėsta ir kondensuojasi. Newcomen variklyje aušinimo vanduo purškiamas tiesiai į cilindrą, o kondensatas nuteka į kondensato rinktuvą. Dėl to cilindre susidaro vakuumas. Atmosferos slėgis cilindro viršuje spaudžia stūmoklį ir sukelia jo judėjimą žemyn, tai yra galios eiga.
Nuolatinis mašinos darbinio cilindro aušinimas ir šildymas buvo labai švaistomas ir neefektyvus, tačiau šie garo varikliai leido siurbti vandenį iš didesnio gylio, nei buvo įmanoma prieš jų atsiradimą. Tais metais pasirodė garo variklio versija, kurią Wattas sukūrė bendradarbiaudamas su Matthew Boulton, kurios pagrindinė naujovė buvo kondensacijos proceso pašalinimas specialioje atskiroje kameroje (kondensatoriuje). Ši kamera buvo patalpinta į šalto vandens vonią ir sujungta su cilindru vamzdžiu, uždarytu vožtuvu. Prie kondensato kameros buvo pritvirtintas specialus mažas vakuuminis siurblys (kondensato siurblio prototipas), varomas svirties ir naudojamas kondensatui pašalinti iš kondensatoriaus. Gautas karštas vanduo buvo tiekiamas specialiu siurbliu (tiekimo siurblio prototipu) atgal į katilą. Dar viena radikali naujovė buvo viršutinio darbinio cilindro galo uždarymas, kurio viršuje dabar buvo žemo slėgio garai. Tie patys garai buvo dvigubame cilindro apvalkale, palaikydami pastovią temperatūrą. Stūmoklio judėjimo aukštyn metu šie garai per specialius vamzdelius buvo pernešami į apatinę cilindro dalį, kad sekančio takto metu būtų kondensuotis. Mašina iš tikrųjų nustojo būti „atmosferinė“, o jos galia dabar priklausė nuo slėgio skirtumo tarp žemo slėgio garų ir vakuumo, kurį galima gauti. Newcomen garo variklyje stūmoklis buvo suteptas nedideliu kiekiu vandens, užpiltu ant jo, Watt variklyje tai tapo neįmanoma, nes garai dabar buvo viršutinėje cilindro dalyje, reikėjo pereiti prie tepimo riebalų ir alyvos mišinys. Tas pats tepalas buvo naudojamas cilindro strypo sandarinimo dėžėje.
Vakuuminiai garo varikliai, nepaisant akivaizdžių jų efektyvumo apribojimų, buvo gana saugūs, naudojo žemo slėgio garą, kuris visiškai atitiko bendrą žemą XVIII amžiaus katilų technologijos lygį. Mašinos galią ribojo mažas garų slėgis, cilindro dydis, kuro degimo ir vandens garavimo katile greitis bei kondensatoriaus dydis. Didžiausią teorinį efektyvumą ribojo palyginti mažas temperatūrų skirtumas abiejose stūmoklio pusėse; dėl to pramoniniam naudojimui skirtos vakuuminės mašinos tapo per didelės ir brangios.
Suspaudimas
Garo variklio cilindro išleidimo angos langas šiek tiek užsidaro, kol stūmoklis pasiekia savo kraštutinė padėtis, kuris palieka šiek tiek išmetamųjų garų cilindre. Tai reiškia, kad veikimo cikle yra suspaudimo fazė, kuri sudaro vadinamąją „garų pagalvę“, kuri sulėtina stūmoklio judėjimą kraštutinėse padėtyse. Taip pat pašalinamas staigus slėgio kritimas pačioje įsiurbimo fazės pradžioje, kai į cilindrą patenka švieži garai.
Išankstinis
Apibūdintą „garų pagalvės“ efektą sustiprina ir tai, kad šviežių garų paėmimas į cilindrą prasideda šiek tiek anksčiau, nei stūmoklis pasiekia kraštinę padėtį, tai yra, yra tam tikras įsiurbimas. Šis pažanga reikalingas tam, kad prieš stūmokliui pradėdamas darbinį eigą veikiant šviežiam garui, garai spėtų užpildyti negyvąją erdvę, susidariusią dėl ankstesnės fazės, ty įsiurbimo-išmetimo kanalus ir stūmoklio judėjimui nepanaudotas cilindro tūris.
paprastas pratęsimas
Paprastas plėtimasis daro prielaidą, kad garai veikia tik tada, kai plečiasi cilindre, o išmetamieji garai išleidžiami tiesiai į atmosferą arba patenka į specialų kondensatorių. Likusią garų šilumą tuomet galima panaudoti, pavyzdžiui, patalpai ar transporto priemonei šildyti, taip pat į katilą patenkančiam vandeniui pašildyti.
Junginys
Vykstant plėtimosi procesui aukšto slėgio mašinos cilindre, garų temperatūra krenta proporcingai jo plėtimuisi. Kadangi nevyksta šilumos mainai (adiabatinis procesas), tai išeina, kad garai į cilindrą patenka aukštesnės temperatūros nei iš jo išeina. Tokie temperatūros svyravimai cilindre lemia proceso efektyvumo mažėjimą.
Vieną iš būdų, kaip kovoti su šiuo temperatūrų skirtumu, 1804 m. pasiūlė anglų inžinierius Arthuras Wolfe'as, kuris užpatentavo Wulff aukšto slėgio mišinio garo variklis. Šioje mašinoje aukštos temperatūros garai iš garo katilo pateko į aukšto slėgio cilindrą, o po to jame išleidžiami žemesnės temperatūros ir slėgio garai pateko į žemo slėgio cilindrą (ar cilindrus). Tai sumažino temperatūros kritimą kiekviename cilindre, o tai paprastai sumažino temperatūros nuostolius ir pagerino bendrą koeficientą naudingas veiksmas garų variklis. Žemo slėgio garai buvo didesnio tūrio, todėl reikėjo didesnio cilindro tūrio. Todėl sudėtinėse mašinose žemo slėgio cilindrai buvo didesnio skersmens (o kartais ir ilgesni) nei aukšto slėgio cilindrai.
Šis išdėstymas taip pat žinomas kaip „dvigubas plėtimasis“, nes garų plėtimasis vyksta dviem etapais. Kartais vienas aukšto slėgio balionas buvo prijungtas prie dviejų žemo slėgio cilindrų, todėl buvo trys maždaug vienodo dydžio cilindrai. Tokią schemą buvo lengviau subalansuoti.
Dviejų cilindrų maišymo mašinos gali būti klasifikuojamos kaip:
- Kryžminis junginys- Cilindrai išdėstyti vienas šalia kito, jų garo laidumo kanalai susikerta.
- Tandeminis junginys- Cilindrai yra išdėstyti nuosekliai ir naudoja vieną strypą.
- Kampinis junginys- Cilindrai yra vienas kito kampu, dažniausiai 90 laipsnių, ir veikia vienu švaistikliu.
Po 1880-ųjų sudėtiniai garo varikliai plačiai paplito gamyboje ir transporte ir tapo beveik vieninteliu garlaivių tipu. Jų naudojimas garo lokomotyvuose nebuvo toks plačiai paplitęs, nes pasirodė esąs pernelyg sudėtingas, iš dalies dėl sudėtingų garo variklių eksploatavimo sąlygų geležinkelių transporte. Nors sudėtiniai lokomotyvai niekada netapo pagrindiniu reiškiniu (ypač Jungtinėje Karalystėje, kur jie buvo labai reti ir po 1930-ųjų visai nenaudoti), jie įgijo tam tikrą populiarumą keliose šalyse.
Daugkartinis išplėtimas
Supaprastinta trigubo išsiplėtimo garo variklio schema.
Aukšto slėgio garai (raudoni) iš katilo praeina per mašiną, paliekant kondensatorių žemo slėgio (mėlyna).
Logiška sudėtinės schemos plėtra buvo papildomi išplėtimo etapai, kurie padidino darbo efektyvumą. Rezultatas buvo daugkartinio išplėtimo schema, žinoma kaip trigubos ar net keturios išplėtimo mašinos. Tokie garo varikliai naudojo cilindrų seriją dvigubas veiksmas, kurio tūris didėjo su kiekvienu etapu. Kartais, užuot padidinus žemo slėgio cilindrų tūrį, buvo naudojamas jų skaičiaus padidinimas, kaip ir kai kuriose sudėtinėse mašinose.
Paveikslėlyje dešinėje pavaizduotas veikiantis trigubo išsiplėtimo garo variklis. Garai teka per mašiną iš kairės į dešinę. Kiekvieno cilindro vožtuvų blokas yra kairėje nuo atitinkamo cilindro.
Šio tipo garo variklių išvaizda tapo ypač aktuali laivynui, nes laivų variklių dydžio ir svorio reikalavimai nebuvo labai griežti, o svarbiausia, kad ši schema leido lengvai naudoti kondensatorių, kuris grąžina išmetamuosius garus forma. gėlo vandens atgal į katilą (katilams maitinti nebuvo įmanoma naudoti sūraus jūros vandens). Antžeminiai garo varikliai paprastai nepatirdavo vandens tiekimo problemų, todėl galėjo išmesti išmetamuosius garus į atmosferą. Todėl tokia schema jiems buvo mažiau aktuali, ypač atsižvelgiant į jos sudėtingumą, dydį ir svorį. Daugkartinio išsiplėtimo garo variklių dominavimas baigėsi tik atsiradus ir plačiai pradėjus naudoti garo turbinas. Tačiau šiuolaikinėje garo turbinos naudojamas tas pats srauto padalijimo į aukšto, vidutinio ir žemo slėgio cilindrus principas.
Tiesioginio srauto garo varikliai
Vienkartiniai garo varikliai atsirado dėl bandymo įveikti vieną trūkumą, būdingą garo varikliams su tradiciniu garo paskirstymu. Faktas yra tas, kad įprastame garo variklyje garai nuolat keičia savo judėjimo kryptį, nes tas pats langas kiekvienoje cilindro pusėje naudojamas tiek garų įleidimui, tiek išleidimui. Kai išmetamieji garai palieka cilindrą, jis aušina jo sieneles ir garo paskirstymo kanalus. Švieži garai atitinkamai išleidžia tam tikrą energijos dalį jų šildymui, todėl sumažėja efektyvumas. Vienkartiniai garo varikliai turi papildomą angą, kuri kiekvienos fazės pabaigoje atidaroma stūmokliu ir per kurią garai išeina iš cilindro. Tai pagerina mašinos efektyvumą, nes garai juda viena kryptimi, o cilindro sienelių temperatūros gradientas išlieka daugiau ar mažiau pastovus. Vienkartinės staklės su vienu išsiplėtimu pasižymi maždaug tokiu pat efektyvumu kaip sudėtinės mašinos su įprastiniu garo paskirstymu. Be to, jie gali veikti didesniu greičiu, todėl prieš atsirandant garo turbinoms dažnai buvo naudojami elektros generatoriams, kuriems reikia didelio sukimosi greičio, varyti.
Vienkartiniai garo varikliai yra vieno arba dvigubo veikimo.
Garo turbinos
Garo turbina – tai prie vienos ašies pritvirtintų besisukančių diskų, vadinamų turbinos rotoriumi, serija ir su jais besikeičiančių fiksuotų diskų, pritvirtintų prie pagrindo, vadinamo statoriumi, serija. Rotoriaus diskai turi mentes išorinėje pusėje, į šias mentes tiekiamas garas ir suka diskus. Statoriaus diskuose yra panašios mentės, išdėstytos priešingais kampais, kurios padeda nukreipti garo srautą į kitus rotoriaus diskus. Kiekvienas rotoriaus diskas ir jį atitinkantis statoriaus diskas vadinamas turbinos pakopa. Kiekvienos turbinos pakopų skaičius ir dydis parenkami taip, kad maksimaliai padidintų jai tiekiamo greičio ir slėgio garo naudingąją energiją. Iš turbinos išmetami garai patenka į kondensatorių. Turbinos sukasi su labai didelis greitis, todėl, perkeliant sukimąsi į kitą įrangą, dažniausiai naudojamos specialios pakopinės transmisijos. Be to, turbinos negali keisti sukimosi krypties, dažnai reikalauja papildomų atbulinės eigos mechanizmų (kartais naudojami papildomi atvirkštinio sukimosi etapai).
Turbinos paverčia garo energiją tiesiai į sukimąsi ir nereikalauja papildomų mechanizmų, skirtų grįžtamąjį judėjimą paversti sukimu. Be to, turbinos yra kompaktiškesnės nei stūmoklinės mašinos ir turi pastovią jėgą išėjimo velenui. Nes turbinos turi daugiau paprastas dizainas jiems paprastai reikia mažiau priežiūros.
Kitų tipų garo varikliai
Taikymas
Garo varikliai gali būti klasifikuojami pagal jų paskirtį:
Stacionarios mašinos
garo plaktukas
Garo variklis sename cukraus fabrike, Kuboje
Stacionarūs garo varikliai gali būti suskirstyti į du tipus pagal naudojimo būdą:
- Kintamos galios mašinos, tokios kaip valcavimo staklės, garo gervės ir panašūs įtaisai, kurie turi dažnai sustoti ir keisti kryptį.
- Jėgos mašinos, kurios retai sustoja ir neturi keisti sukimosi krypties. Tai galios varikliai elektrinėse, taip pat pramoniniai varikliai, naudojami gamyklose, gamyklose ir lyniniuose geležinkuose prieš plačiai naudojant elektrinę trauką. Varikliai mažai energijos naudojamas laivų modeliuose ir specialiuose įrenginiuose.
Garo gervė iš esmės yra stacionarus variklis, tačiau sumontuotas ant pagrindinio rėmo, kad jį būtų galima perkelti. Jis gali būti pritvirtintas trosu prie inkaro ir savo trauka perkelti į naują vietą.
Transporto priemonės
Važiuoti buvo naudojami garo varikliai įvairių tipų transporto priemonės, įskaitant:
- Žemė transporto priemonių:
- garo mašina
- garo traktorius
- Garo ekskavatorius, ir net
- Garo lėktuvas.
Rusijoje pirmąjį veikiantį garvežį E. A. ir M. E. Čerepanovai pastatė Nižnij Tagilo gamykloje rūdai gabenti 1834 m. Jis išvystė 13 mylių per valandą greitį ir gabeno daugiau nei 200 svarų (3,2 tonos) krovinių. Pirmojo geležinkelio ilgis siekė 850 m.
Garo variklių privalumai
Pagrindinis garo variklių privalumas yra tai, kad jie gali naudoti beveik bet kokį šilumos šaltinį, kad jį paverstų mechaniniu darbu. Tai išskiria juos nuo variklių vidaus degimas, kurių kiekvienai rūšiai reikia naudoti tam tikros rūšies kurą. Šis pranašumas labiausiai pastebimas naudojant branduolinę energiją, nes branduolinis reaktorius negali generuoti mechaninės energijos, o tik šilumą, kuri naudojama garui, kuris varo garo variklius (dažniausiai garo turbinos). Be to, yra ir kitų šilumos šaltinių, kurių negalima naudoti vidaus degimo varikliuose, pavyzdžiui, saulės energija. Įdomi kryptis – Pasaulio vandenyno temperatūrų skirtumo energijos panaudojimas skirtinguose gyliuose.
Kitų tipų varikliai taip pat turi panašias savybes. išorinis degimas, pavyzdžiui, Stirlingo variklis, kuris gali suteikti labai daug didelis efektyvumas, tačiau turi žymiai didesnį svorį ir matmenis nei šiuolaikinių tipų garo varikliai.
Garvežiai gerai veikia dideliame aukštyje, nes jų efektyvumas nesumažėja dėl žemo atmosferos slėgio. Garvežiai vis dar naudojami kalnuotuose Lotynų Amerikos regionuose, nepaisant to, kad žemumose juos jau seniai pakeitė modernesni lokomotyvų tipai.
Šveicarijoje (Brienz Rothhorn) ir Austrijoje (Schafberg Bahn) pasiteisino nauji garvežiai, naudojantys sausą garą. Šio tipo garvežiai buvo sukurti iš Šveicarijos lokomotyvų ir mašinų gamyklų (SLM) modelių, su daugybe modernių patobulinimų, pvz. ritininiai guoliai, moderni šilumos izoliacija, lengvųjų alyvos frakcijų kaip kuro deginimas, patobulinti garo vamzdynai ir kt. Dėl to šie lokomotyvai turi 60% mažesnės degalų sąnaudos ir žymiai mažesni priežiūros reikalavimai. Tokių lokomotyvų ekonominės savybės yra panašios į šiuolaikinius dyzelinius ir elektrinius lokomotyvus.
Be to, garvežiai yra žymiai lengvesni už dyzelinius ir elektrinius lokomotyvus, o tai ypač pasakytina apie kalnų geležinkelius. Garo variklių ypatybė yra ta, kad jiems nereikia transmisijos, kuri perduoda galią tiesiai į ratus.
Efektyvumas
Šilumos variklio našumo koeficientas (COP) gali būti apibrėžiamas kaip naudingo mechaninio darbo ir kure esančios panaudotos šilumos kiekio santykis. Likusi energijos dalis išleidžiama į aplinką šilumos pavidalu. Šilumos variklio efektyvumas yra
Cugno pirmasis garo automobilis
Prancūzija. Steam automobilių lenktynės
Anglija. Po tūkstančio mylių
JAV. Garo sunkvežimiai Denverio gatvėse
1925–1935 m. keleivinis garas „Doblbesler“ su dviejų cilindrų dvigubo išsiplėtimo garo varikliu, kurio galia 80 AG (1925−1932).
Turistinis automobilis su 120 AG keturių cilindrų garo varikliu. išvystė maksimalų 150 km/val. greitį.
1953 m. Marlow (Anglija). Ūkininkas Artūras Naperis garo traktoriumi leidžiasi į traktorininkų varžybas
Kasybos garo sunkvežimis darbe
1769 metais Paryžiaus gatvėse pasirodė keistas savaeigis vagonas, kurį vairavo jo kūrėjas, artilerijos inžinierius Nikolas Džozefas Cugno. Konstrukcijos esmė buvo keistas garo variklis, kuris veikė medicininės skardinės principu – varinis cilindras buvo pripildytas garų, po to buvo įpurškiamas vanduo, o susidaręs vakuumas traukė stūmoklį. Nepaisant archajiško dizaino, universalas išvystė neblogą greitį, ką liudija ir pirmųjų istorijoje lenktynių pabaiga: vairuotojas nesuvaldė ir trenkėsi į sieną.
Po šimto metų garo automobiliai su jėga veržėsi miesto gatvėmis, išvystydamas neblogą greitį net pagal šiandienos standartus.
1906 m. sausio mėn. Fredas Mariotte'as, naudodamas garo variklį stebėtinai kukliu pavadinimu „Rocket“, kurį pastatė broliai Stanley'iai, pirmą kartą pasaulyje įveikė 200 kilometrų ribą, pasiekdamas 205,4 km/h greitį. „Raketa“ aplenkė ne tik bet kurį to meto automobilį, bet net ir lėktuvą. Kitais metais garsusis lenktynininkas pateko į avariją – vėl garo automobiliu. Kaip parodė tyrimas, važiuojant 240 km/val. Prisiminkite, tai buvo 1907 m. XX amžiaus pradžioje keliais jau važinėjo dešimtys tūkstančių garo automobilių, daugiausia sunkvežimių. Jie skyrėsi nuo savo benzininių analogų ypatingu patvarumu ir patikimumu ir galėjo dirbti su viskuo, kas dega – anglimis, mediena, šiaudais. Šios mašinos turėjo mažą greitį (iki 50 km / h), jos paėmė šimtus litrų vandens ir išleido į atmosferą garus. Europoje garo automobiliai gyvavo iki Antrojo pasaulinio karo pradžios, o Brazilijoje buvo masiškai gaminami dar šeštajame dešimtmetyje. Tačiau nuostabios mašinos turėjo ir rimtų trūkumų: po kietojo kuro jo dūmuose lieka daug pelenų ir šlako.
yra suodžių ir sieros, o tai visiškai nepriimtina miesto gatvėms. Tačiau net suodžiai nepadėjo taško tokiems automobiliams. Faktas yra tas, kad kieto kuro katilo užkūrimas truko apie dvi valandas. Todėl stengtasi jų visai negesinti – naktį katilas buvo prijungtas prie pastato, kuriam reikėjo šilumos, o ryte po 10-15 minučių automobilis buvo paruoštas važiuoti į kelią. Geležinkelio garvežiai buvo naudojami panašiai – mažiems kaimams šildyti.
automobilis apsvaigęs nuo alkoholio
Alternatyva buvo garo automobilis, varomas skystu kuru: benzinu, žibalu ir alkoholiu. Atrodytų, kam naudoti garo katilą, jei skystasis kuras puikiai dega vidaus degimo variklyje (ICE)?
Tačiau to meto inžinieriai samprotavo kitaip. Daugeliui jų atrodė, kad vidaus degimo variklis netinkamas transportuoti: jo neužvesti neatidarant pavarų dėžės, užtenka pristabdyti, ir jis užstringa. Vidaus degimo variklis neišvysto pakankamos traukos visame greičio diapazone, jį tenka papildyti pavarų dėže. Dabar pažiūrėkite į garo variklį. Jis turi galimybę automatiškai prisitaikyti prie kelio sąlygų. Jei pasipriešinimas judėjimui didėja, tai sulėtina sukimąsi ir padidina sukimo momentą. Jei pasipriešinimas judėjimui mažėja, jis sukasi vis greičiau.
Prisiminkime garvežį. Jo garo mašinos stūmoklis buvo prijungtas švaistikliu tiesiai prie ratų. Sankabos ir pavarų dėžės nesimatė. Paprasčiausiai tiekdami garą į cilindrą, garvežiai paleisdavo tūkstančio tonų sveriančius traukinius, palaipsniui didindami greitį, kartais iki dviejų šimtų kilometrų. Ir visa tai be jokių tarpinių elementų padarė paprasčiausias (lyginant su vidaus degimo varikliais) variklis.
Todėl inžinieriai norėjo pagaminti lengvą kompaktišką garo generatorių ir apsieiti su vienu garo varikliu, nenaudodami pavarų dėžės ir sankabos.
Pirmieji skystu kuru varomi garo automobiliai pajudėjo vos po 23 minučių. Jie į atmosferą išmetė garus, o 100 kilometrų jiems prireikė apie 30 litrų benzino ir daugiau nei 70 litrų vandens. Būtent šis variklis stovėjo ant čempionės „Raketos“.
automobilis milijonieriams
1935 m., Maskvos automobilių gamykloje. Pasirodė Stalino (dabar ZIL) automobilis aukštesnioji klasė su raudonmedžio korpusu ant Packard važiuoklės, pagamintos iš chromo-nikelio plieno. Šis automobilis, pagamintas Amerikos kompanijos Besler pagal Doble kompanijos licenciją 1924 m., buvo garo automobilis. Po jo gaubtu buvo garų generatorius ir du (vienas po kito) radiatoriai. Ant galinės ašies buvo mažas garo variklis, pagamintas iš vieno bloko su diferencialu. Ant automobilio nebuvo sankabos, pavarų dėžės ir kardaninio veleno. Variklis buvo valdomas garų pedalu. Retkarčiais reikėdavo pakeisti ribą – garo paėmimo į cilindrą sustabdymo fazę. Įprastas užvedimo raktelio pasukimas – ir po 45 sekundžių automobilis pajuda. Dar pora minučių - ir jis yra pasirengęs pradėti įsibėgėti iki 150 km / h greičio su 2,7 m / s2 pagreičiu.
Važiuoti garo automobiliu yra vienas malonumas. Jis juda tyliai ir sklandžiai. Tas pats Doble-Besler ir toliau buvo bandomas po karo. Štai ką automobilio inžinierius bandytojas A.N. Malininas.
Automobilių pramonėje plačiai naudojami bandymų stendai su veikiančiais būgnais. Prie tokio stovo automobilis sumontuotas su varomaisiais ratais ant specialių, kelią imituojančių būgnų: variklis veikia, ratai sukasi, „kelias“ juda, o automobilis stovi vietoje.
Ir tada vieną dieną Malininas ir profesorius Chudakovas (pasaulyje žinomas automobilių teorijos veikėjas) pateko į tokio stovo stovinčio garo variklio kabiną. Jie atsisėdo ir sėdėjo visiškoje tyloje. Tik profesorius spaudžia mygtukus ir žvilgteli į instrumentus. Inžinierius nusibodo ir paklausė: „Ar ne laikas eiti? „Ir mes važiuojame jau seniai“, – atsako profesorius. Spidometras rodė 20 km/h – tais laikais tinkama reikšmė.
Pagal mūsų sampratą, tada gatvės buvo apleistos. Tačiau norint išgirsti garo mašinos triukšmą, net ir tokioje gatvėje reikėjo prikišti ausį prie garo generatoriaus išmetimo vamzdžio. Čia taip pat reikia paaiškinimo. Doble-Besler automobilio variklis veikė uždaru ciklu su garų kondensacija.
500 km nuvažiuoti pakako 70 litrų vandens. Nuleisti garą gatvėje reikėjo tik retais atvejais. Todėl su gerai pagamintais mechanizmais automobilyje niekas negalėjo skleisti triukšmo, o iš garų generatoriaus buvo girdėti tik liepsnos triukšmas.
Važiuokite ant visko, kas dega
Degalų degimas vidaus degimo variklio (ICE) cilindre vyksta nuolat kintant deguonies kiekiui ir temperatūrai, todėl susidaro didžiulis toksinių medžiagų kiekis. Automobilis valandai darbo jų pagamina tiek, kad žūtų ne vienas žmogus.
Garo generatoriaus degiklyje visi procesai vyksta pastovia ir geriausiomis sąlygomis, todėl garo automobilio išmetamųjų dujų toksiškumas yra šimtus kartų mažesnis nei automobilio su vidaus degimo varikliu. Paprasčiau tariant, kuro deginimas garo generatoriuje yra ilgas nenutrūkstamas procesas, kaip virtuvės dujiniame degiklyje. Beveik visos reakcijos turi laiko jame baigtis, ko negalima padaryti vidaus degimo variklio cilindre.
Svarbiausias automobilio rodiklis – degalų sąnaudos. 1924 m. išleistas „Dobl-Besler“, kurio masė 2200 kg, vidutiniškai sunaudojo 18 litrų benzino 100 km. Tuo metu jis buvo gana mažas ir 40 metų išliko priimtinas tokios masės automobiliams. Atkreipkite dėmesį, kad garo generatoriaus degiklyje gali degti bet koks skystas kuras – benzinas, žibalas, alkoholis, augalinis aliejus, mazutas... Nors užduotis – sumažinti išlaidas arba sutaupyti kuro Ši byla nebuvo nustatytas. Automobilis buvo skirtas milijonieriams.
Mėnesienos įpėdinis vis dar
Svarbiausias automobilio elementas yra garų generatorius. Jį sukūrė amerikiečių išradėjai broliai Doble dar 1914 m. ir buvo gaminami Detroite. Jį sudarė 10 plokščių ritinių, nuosekliai sujungtų karščiui atsparaus plieno korpuse. Korpuso sienos taip pat buvo susuktos vandens vamzdeliais. Šaltas vanduo iš kondensatoriaus, naudojant nedidelį siurblį, pirmiausia buvo tiekiamas į vamzdelį, apvyniotą aplink korpuso sieneles, kur jis buvo šiek tiek pašildytas. Tai sumažino šilumos nuostolius per sienas. Ir tada jis pateko į gyvatukus, kur užvirė ir virto perkaitintais garais, kurių temperatūra 4500C ir slėgis 120 atmosferų. Tokie garo parametrai tuo metu buvo laikomi itin aukštais. Remiantis teorija, didėjant garų temperatūrai ir slėgiui, didėja garo mašinos efektyvumas. Tuo pasinaudoję broliai Doble padarė jį labai ekonomišką ir lengvą. Ji turėjo du cilindrus ir kiekvienas iš jų buvo dvyniai. Pirmiausia garas buvo tiekiamas į viršutinę mažo skersmens dalį, kur jis išsiplėtė ir veikė. Po to jis pateko į apatinę dalį, kurios skersmuo ir tūris buvo didelis, kur atliko papildomus darbus. Dvigubo išsiplėtimo principas ypač pravertė važinėjant po miestą. Čia dažnai (pavyzdžiui, įsibėgėjimo ar pajudėjimo momentu) į automobilį buvo tiekiamos didelės garų porcijos, kurios negalėtų atiduoti visos energijos, vieną kartą išsiplėsdamos.
Išmetamieji garai atidavė savo šilumą šaltam vandeniui, patekusiam į garo generatorių, ir tik po to pateko į kondensatorių, kur pavirto vandeniu. Vanduo į garo generatorių buvo tiekiamas porcijomis, kurių užtenka tik vienam ar dviem garo variklio stūmoklio taktams. Todėl garų generatoriuje vienu metu buvo tik kelios dešimtys gramų vandens, todėl jis buvo visiškai apsaugotas nuo sprogimo. Vamzdžiui sugedus, į krosnį srovele tekėjo garai ir automatika išjungė degiklį. Panašus atvejisįvyko tik vieną kartą – nubėgus daugiau nei 200 tūkstančių kilometrų. Apie tai jie sužinojo tik todėl, kad automobilis nustojo užvesti. Remontas truko ne ilgiau kaip valandą ir buvo sumažintas iki ritės pakeitimo.
Kur jie nuėjo
Kyla klausimas: jei garo automobiliai yra tokie geri, tai kodėl jie neišstūmė automobilių su vidaus degimo varikliais? Automatikos prisotintas garo variklis su daugybe pagalbinių agregatų XX amžiaus pradžioje buvo sudėtingesnis ir brangesnis nei vidaus degimo variklis, o kartu ir mažesnio efektyvumo. Be to, užėmė gana daug vietos – pirmiausia dėl to, kad reikia turėti atskirą vandens talpą. Tais laikais niekas neribojo išmetamųjų dujų toksiškumo. Ir garo mašina pasigedo.
Nuo to laiko vidaus degimo variklis tapo daug sudėtingesnis, apaugęs elektronika, o jo išmetamųjų dujų toksiškumui sumažinti naudojama speciali sistema. Transmisijos taip pat tapo sudėtingos. Tad nežinia, kuo važiuotume dabar, jei aplinkosaugos reikalavimai atsirastų puse amžiaus anksčiau.
Jis pradėjo plėstis XIX amžiaus pradžioje. Ir jau tuo metu buvo statomi ne tik dideli pramoninės paskirties agregatai, bet ir dekoratyviniai. Dauguma jų klientų buvo turtingi didikai, norintys linksminti save ir savo vaikus. Garo variklius tvirtai įsitvirtinus visuomenės gyvenime, dekoratyviniai varikliai pradėti naudoti universitetuose ir mokyklose kaip edukaciniai modeliai.
Šiandieniniai garo varikliai
XX amžiaus pradžioje garo mašinų aktualumas pradėjo mažėti. Viena iš nedaugelio įmonių, toliau gaminusių dekoratyvinius mini variklius, buvo britų kompanija „Mamod“, kuri leidžia įsigyti tokios įrangos pavyzdį ir šiandien. Tačiau tokių garo mašinų kaina nesunkiai viršija du šimtus svarų, o tai nėra taip jau mažai už niekutį porai vakarų. Be to, tiems, kurie mėgsta patys surinkti įvairiausius mechanizmus, daug įdomiau savo rankomis sukurti paprastą garo variklį.
Labai paprasta. Ugnis įkaitina vandens katilą. Veikiant temperatūrai, vanduo virsta garais, kurie stumia stūmoklį. Kol bake yra vandens, su stūmokliu sujungtas smagratis suksis. Tai yra standartinis garo variklio išdėstymas. Bet jūs galite surinkti modelį ir visiškai kitokią konfigūraciją.
Na, o nuo teorinės dalies pereikime prie įdomesnių dalykų. Jei jus domina ką nors padaryti savo rankomis ir jus nustebina tokios egzotiškos mašinos, tada šis straipsnis kaip tik jums, jame mes mielai papasakosime apie įvairius būdus, kaip surinkti garo variklį savo rankomis. rankas. Tuo pačiu metu pats mechanizmo kūrimo procesas teikia ne mažiau džiaugsmo nei jo paleidimas.
1 būdas: „pasidaryk pats“ mini garo variklis
Taigi, pradėkime. Surinkime paprasčiausią garo mašiną savo rankomis. Piešiniai, sudėtingi įrankiai ir specialios žinios nereikalingos.
Pirmiausia imame iš po bet kokio gėrimo. Nupjaukite apatinį trečdalį. Kadangi dėl to gauname aštrius kraštus, juos reikia sulenkti į vidų replėmis. Tai darome atsargiai, kad nesusipjaustytume. Kadangi dauguma aliuminio skardinių turi įgaubtą dugną, jį reikia išlyginti. Pakanka pirštu tvirtai prispausti prie kokio nors kieto paviršiaus.
1,5 cm atstumu nuo susidariusio „stiklo“ viršutinio krašto reikia padaryti dvi skylutes viena priešais kitą. Tam patartina naudoti skylių perforatorių, nes būtina, kad jų skersmuo būtų bent 3 mm. Į stiklainio dugną dedame dekoratyvinę žvakę. Dabar paimame įprastą stalo foliją, suglamžome ją ir apvyniojame mini degiklį iš visų pusių.
Mini purkštukai
Toliau reikia paimti 15-20 cm ilgio varinio vamzdžio gabalėlį, svarbu, kad jis būtų tuščiaviduris viduje, nes tai bus pagrindinis mūsų mechanizmas statiniui pajudėti. centrinė dalis vamzdeliai apvyniojami aplink pieštuką 2 ar 3 kartus, kad gautųsi nedidelė spiralė.
Dabar reikia įdėti šį elementą taip, kad išlenkta vieta būtų tiesiai virš žvakės dagties. Norėdami tai padaryti, vamzdžiui suteikiame raidės „M“ formą. Tuo pačiu rodome sekcijas, kurios nusileidžia per banke padarytas skylutes. Taigi varinis vamzdis yra tvirtai pritvirtintas virš dagčio, o jo kraštai yra savotiški purkštukai. Kad konstrukcija pasisuktų, priešingus „M elemento“ galus reikia sulenkti 90 laipsnių kampu. skirtingos pusės. Garo variklio dizainas yra paruoštas.
Variklio paleidimas
Stiklainis dedamas į indą su vandeniu. Tokiu atveju būtina, kad vamzdžio kraštai būtų po jo paviršiumi. Jei purkštukai nėra pakankamai ilgi, galite pridėti nedidelį svorį prie skardinės dugno. Tačiau būkite atsargūs, kad nenuskandintumėte viso variklio.
Dabar reikia užpildyti vamzdelį vandeniu. Norėdami tai padaryti, vieną kraštą galite nuleisti į vandenį, o antrą - įkvėpti oro tarsi per vamzdelį. Stiklainį nuleidžiame į vandenį. Uždegame žvakės dagtį. Po kurio laiko vanduo spiralėje virs garais, kurie, veikiami slėgio, išskris iš priešingų purkštukų galų. Stiklainis pakankamai greitai pradės suktis talpykloje. Taip gavome „pasidaryk pats“ garo variklį. Kaip matote, viskas paprasta.
Garo variklio modelis suaugusiems
Dabar apsunkinkime užduotį. Surinkime savo rankomis rimtesnį garo mašiną. Pirmiausia reikia paimti dažų skardinę. Turite įsitikinti, kad jis yra visiškai švarus. Ant sienos 2-3 cm nuo apačios išpjauname stačiakampį, kurio matmenys 15 x 5 cm.Ilgoji pusė dedama lygiagrečiai indelio dugnui. Iš metalinio tinklelio išpjauname gabalėlį, kurio plotas 12 x 24 cm. Iš abiejų ilgosios pusės galų išmatuojame 6 cm. Šias dalis sulenkiame 90 laipsnių kampu. Gauname nedidelį 12 x 12 cm ploto „platforminį staliuką“ su 6 cm kojomis. Gautą konstrukciją montuojame ant skardinės dugno.
Aplink dangčio perimetrą turi būti padarytos kelios skylės ir išdėstytos puslankiu išilgai vienos dangtelio pusės. Pageidautina, kad skylių skersmuo būtų apie 1 cm. Tai būtina norint užtikrinti tinkamą vėdinimą. vidinė erdvė. Garo variklis neveiks gerai, jei prie gaisro šaltinio nebus pakankamai oro.
pagrindinis elementas
Iš vario vamzdžio darome spiralę. Jums reikia maždaug 6 metrų 1/4 colio (0,64 cm) minkšto vario vamzdelio. Iš vieno galo išmatuojame 30 cm. Pradedant nuo šio taško reikia padaryti penkis spiralės posūkius, kurių kiekvieno skersmuo po 12 cm. Likusi vamzdžio dalis yra sulenkta į 15 žiedų, kurių skersmuo 8 cm. Taigi kitame gale turėtų likti 20 cm laisvo vamzdžio.
Abu laidai pravedami per stiklainio dangtelio ventiliacijos angas. Jei paaiškėja, kad tiesios atkarpos ilgio tam nepakanka, tada vienas spiralės apsisukimas gali būti išlenktas. Anglis dedama ant iš anksto sumontuotos platformos. Tokiu atveju spiralė turėtų būti dedama tiesiai virš šios vietos. Anglis yra kruopščiai išdėstyta tarp jos posūkių. Dabar banką galima uždaryti. Dėl to gavome degtinę, kuri varys variklį. Garo variklis beveik padarytas savo rankomis. Liko šiek tiek.
Vandens rezervuaras
Dabar reikia paimti kitą dažų skardinę, bet mažesnio dydžio. Jo dangtelio centre išgręžiama 1 cm skersmens skylė, dar dvi skylės padarytos stiklainio šone - viena beveik apačioje, antra - aukščiau, prie paties dangčio.
Jie paima dvi plutas, kurių centre iš varinio vamzdžio skersmenų padaryta skylė. Į vieną plutą įkišamas 25 cm plastikinis vamzdis, į kitą – 10 cm, kad jų kraštas vos išlįstų iš kamščių. Į mažo stiklainio apatinę angą įkišama pluta su ilgu vamzdeliu, o į viršutinę – trumpesnis vamzdelis. Mažesnę skardinę dedame ant didelės dažų skardinės taip, kad apačioje esanti skylė būtų priešingoje didelės skardinės ventiliacijos angų pusėje.
Rezultatas
Rezultatas turėtų būti toks dizainas. Vanduo pilamas į nedidelį indelį, kuris pro dugne esančią skylutę suteka į varinį vamzdelį. Po spirale užsidega ugnis, kuri šildo varinį indą. Vamzdžiu aukštyn kyla karšti garai.
Kad mechanizmas būtų pilnas, būtina pritvirtinti prie viršutinis galas vario vamzdžio stūmoklis ir smagratis. Dėl to degimo šiluminė energija bus paversta mechaninėmis rato sukimosi jėgomis. Yra didžiulė suma įvairios schemos sukurti tokį išorinio degimo variklį, tačiau visuose juose visada dalyvauja du elementai – ugnis ir vanduo.
Be šio dizaino, galite surinkti garų, tačiau tai yra medžiaga visiškai atskiram gaminiui.
Dvivietis modelis F-34 sedanas su Buick 60 kėbulu
Jei ne išradėjo Abner Doble nežabotas tobulumo siekis, galbūt ir šiandien važinėjame tyliais garo automobiliais.
Dvidešimtajame amžiuje garo automobiliai greitai prarado savo pozicijas dėl automobilių su vidaus degimo varikliais (ICE) spaudimo. Garo varikliai turėjo mažiau šiluminis efektyvumas o didžioji dalis energijos tiesiog buvo išmesta į atmosferą. Be to, prieš pradedant judėjimą, juos reikėjo pašildyti iki pusvalandžio, kad būtų atskiesti garai ir pakeltas slėgis iki reikiamo lygio.
Tačiau nėra taisyklių be išimčių – garo mašinų eros pabaigoje atsirado unikalus automobilis Doble Model E, unikalus savo savybėmis. Šis automobilis nuo nulio iki 120 km/h įsibėgėjo vos per 10 sekundžių, o kreiseriniu 130 km/h greičiu judėjo beveik tyliai.
Automobiliai su revoliuciniu garo varikliu buvo reklamuojami kaip The Magnificent Doble – „Magnificent Doble“.
Abneris (rusiškai Avenir) Doble gimė paveldimų inžinierių šeimoje, jo tėvas Williamas Ashtonas Doble'as buvo kibirinės vandens turbinos išradėjas, o jo senelis, taip pat vardu Abneris, tapo bendrovės „The Abner Doble“ įkūrėju. , kuri pradėjo gaminti kalnakasybos įrangą aukso amžiuje. Kaliforniją apėmusios karštligės, praėjus grynuolių paieškos įkarščiui, Abner Senior firma pradėjo statyti tramvajus San Franciskui.
Abneris, gimęs 1890 m., buvo vyriausias iš brolių, kai jam buvo 16 metų, kartu su jaunesniais broliais Johnu Ashtonu (1892 m.), Williamu Ashtonu jaunesniuoju (1894 m.) ir Warrenu Jessu (1898 m.) ir pastatė savo automobilį iš apgadinto likučių. Baltas garo variklis, ant važiuoklės į šią mašiną sumontavo savos konstrukcijos variklį, nors naminis gaminys pasirodė nepatikimas.
Pirmasis brolių automobilis. Nuotrauka daryta 1912 m., Vorenas ir Williamas sėdi automobilyje
Abneris baigė vidurinę mokyklą 1909 m., o 1910 m. įstojo į Masačusetso technologijos institutą. Ten studijuodamas jis nusprendė aplankyti netoliese esančią „Stanley Steamer“ gamyklą, kuri buvo JAV garo automobilių rinkos lyderė. Abneris apsilanko gamykloje ir pradeda pasakoti Francisui Stanley apie savo kondensacijos sistemą, kuri padidintų mašinos veikimo diapazoną. Tačiau garo automobilių gamintoją supykdė šis studentas, leidęs sau įžūlumo mokyti doką statyti garo automobilius, ir dėl to jaunuolis buvo išmestas pro duris. Abneris po pirmojo semestro meta studijas ir kartu su Johnu, kuris buvo labiau išprusęs garo mašinų tema, atidaro savo dirbtuves Waltham mieste, kur po ketverių metų Amerikos Underslunge pasirodo garo mašina. važiuoklė, kurią jie vadino Doble Model A. Automobilio katilas buvo paimtas iš Stanley Steamer, o variklis buvo jo paties sukonstruotas, ant jo Aber naudojo tą pačią aušinimo garais sistemą su termostatu, apie kurią pasakojo Stanley, kaip dėl to automobilis vienu katilo papildymu galėjo įveikti visus 320 km.
„Doble Model A Touring“.
Pastatę automobilį broliai važiuoja į Niutoną, kur yra brolių Stenlių gamykla, pradeda važinėti pirmyn atgal savo automobiliu priešais įmonės pastatą, suintriguoti broliai Stenliai išbėga į gatvę pažiūrėti, koks tai automobilis, kuris neišskiria nei išmetamųjų dujų, nei pora, savo nuostabai, prie vairo randa tą patį arogantišką, kuris kadaise atėjo jų pamokyti.
Automobilio dizainas atrodė taip: po ilgu gaubtu buvo krosnelė su boileriu, po priekine sėdyne buvo vandens bakas, galinė ašis buvo integruotas 2 cilindrų 5,1 litro tūrio variklis, už ašies buvo bakas su žibalu kūrenimui šildyti. Variklio sukimo momentas buvo tiekiamas tiesiai į varančiuosius galinius ratus, todėl automobilis neturėjo greičių dėžės, sankabos ir kardano ar grandinės pavaros, norint įjungti atbulinę pavarą tereikėjo paspausti vožtuvą perjungusį pedalą ir variklis pradėjo suktis kita kryptimi. Generatorius buvo tarp galinė ašis ir žibalo baką, ir jis buvo uždengtas šilumą izoliuojančiu ekranu, kad variklis neperkaistų šio elektromechaninio mazgo.
Dobley šeima turėjo baltąjį garo variklį, 1906 m. Abneris, kuris tuo metu dar mokėsi mokykloje, ir jo jaunesnysis brolis Johnas (kas žino, gal jis buvo šeimos technikos genijus) naudojo jį pirmiesiems eksperimentams. 1910 m. rudenį Abneris įstojo į Masačusetso technologijos institutą. Prieš baigdamas pirmąjį ir vienintelį semestrą, jis surengė savo „eksperimentinį seminarą“ netoli Waltham miestelio, Masačusetso valstijoje. Būtent ten per ateinančius ketverius metus jis suprojektavo ir sukonstravo savo antrąjį garo variklį Model A, paskui trečiąjį - Model B. Jo šeima skyrė pinigų kūrybai, o jaunesnis brolis vėl padėjo jam statyti. Kartu jie pergalvojo ir daugeliu atžvilgių perkūrė kiekvieną aspektą garo automobilių pramonė. Dabar Abneris tapo rimtu išradėju ir užregistravo pirmuosius patentus – garo katilo reguliatoriui, už elektrinis šildymas pirminis degiklis, termostatas, kuro ir vandens reguliatorius garo katilams. Per ateinančius du dešimtmečius jis sukaupė 32 patentus.
Dviguba bandymų laboratorija su technikais ir varikliu
1914 metais broliai įkūrė savo įmonę „Abner Doble Motor Vehicle Company“, kurios viduje sukonstruoja dar keturis 25 arklio galių „Model A“ automobilius, kuriems randa pirkėjų. Tais pačiais metais pirmojo automobilio pagrindu buvo pagamintas kitas Doble Model B. Tai buvo tikrai revoliucinis automobilis pamažu besileidžiančiame garo automobilių pasaulyje. Faktas yra tas, kad garo automobiliai, kuriuos reikėjo paruošti judėjimui per pusvalandį ar valandą, galios rezervas buvo ne didesnis kaip 80 km, tačiau dabar, kai vandens tiekimas yra 90 litrų, automobilio autonomija yra išsiplėtė iki stulbinančių 2000 km, t.y. beveik 20 kartų!
Pagrindinė B modelio naujovė buvo patobulintas kondensatorius. Ankstesniuose garo automobilių modeliuose, tame pačiame baltame, jau buvo vamzdinio radiatoriaus formos kondensatorius. Iš variklio išstumti garai radiatoriuje vėl pavirto vandeniu, taip padidinant nenutrūkstamą automobilio ridą. Tačiau rida vis tiek neviršijo 150 km, o kondensatorius greitai užsikimšo storu variklio alyva, kuris buvo tiekiamas cilindrui sutepti, o paskui išskrido kartu su garais. B modelio kondensatoriuje Doble naudojo korio arba korinį radiatorių. Jo aušinimo plotas pasirodė šešis kartus didesnis nei White'o. Be to, cilindrui sutepti buvo naudojama žiebtuvėlio alyva – ši alyva nebeužkimšdavo korio tinklelio. Dabar rida buvo nuo pusantro iki dviejų tūkstančių kilometrų vienoje degalinėje 90 litrų vandens.
Modelis B tebuvo prototipas, tačiau jis patraukė visos šalies automobilių spaudos dėmesį. „Nuostabi dinamika, dėl puikios kondensacijos sistemos nėra dūmų ar garų bet kokiu greičiu“, – 1914 m. balandį žavėjosi įtakingas žurnalas „The Automobile“.
1915 m. vasarą Doble nuvežė modelį B į Detroitą, Amerikos automobilių pramonės centrą, tikėdamasis užsitikrinti finansinę paramą. Po metus trukusių derybų „General Engineering“ buvo įkurta su 200 000 USD kapitalu garo automobiliui pastatyti. Savo naujame automobilyje „Model C“ arba „Doble-Detroit“ Abneris ir Johnas išlaikė savo dizainą ir sutelkė dėmesį į „garo auginimo“ problemą. “ Prireikė pakankamai trumpo laiko, kad įžiebtų ugnį krosnyje ir susidarytų pakankamai garų. Jonas, ypač kompetentingas elektrotechnikos srityje, atsisakė varginančio ir nepatikimo šurmulio su degtukais ir pūstuvu ir pasirinko sistemą. elektrinis uždegimas, neseniai sukurtas benzininiams automobiliams.
1916 m. „Doble“ modelis C- perspektyvus, bet nesėkmingas automobilis
Sistema veikė taip: per karbiuratorių-degiklį slegiamas žibalas, aukštoje temperatūroje uždegimo žvake buvo uždegamas mišinys, kuriame gausu degių degalų – kaip ir vidaus degimo variklyje. Elektra varomas kelių plokščių rotorinis kompresorius tiekė orą ir pūtė užsiliepsnojusį mišinį į degimo kamerą. Ten buvo palaikomas stabilus degimas, kūrenamas garo katilas ir gaminamas garas. Visas procesas buvo pradėtas vienu jungikliu prietaisų skydelyje. Pirmą kartą buvo garo automobilis, kuris užsivedė taip lengvai kaip benzinas. Paleidus, žinoma, dar reikėjo palaukti, kol katilas sušils ir pakils reikiamas slėgis, tačiau dabar „garams praskiesti“ prireikė mažiau nei 90 sekundžių. Automobiliui pradėjus judėti, dar vienas automatinis įrenginys, kuris palaikė reikiamą garų slėgį – tam, priklausomai nuo kelio pobūdžio ir reikiamo greičio, liepsna krosnyje buvo periodiškai pakurstoma.
Visuomenė nekantriai laukė pardavimo pradžios 1917 m. Vos per tris mėnesius nuo pristatymo Nacionalinėje automobilių parodoje Niujorke buvo gauta 5390 išankstinio apmokėjimo užsakymų...
1917 m. dvigubas modelis C: 7 vietų „phaeton“ (viršuje) ir 4 vietų „greidster“ (apačioje)
Dabar pagaliau atsirado garo automobilis, galintis konkuruoti su ICE automobiliais dėl lengvo užvedimo ir valdymo, 1917 m. sausį broliai nusprendžia automobilį eksponuoti Niujorko nacionalinėje automobilių parodoje, tais metais buvo pristatyta apie 100 naujų automobilių, tačiau Doble. -Detroito „Model C“ pasirodė vienintelė garo premjera šiame šou. Automobilis patraukė visuomenės dėmesį, nes. automobilio privalumai buvo šie: greitas apšilimas automobilis į darbinę būklę, tylus judėjimas, lengvas valdymas, nes valdymui tereikėjo vairo su sumontuotu slėgio reguliatoriumi, kuris tarnavo kaip akceleratorius, kojinio stabdžio ir atbulinės eigos pedalo. Iki 1917 m. balandžio mėn. buvo pateikta 5390 paraiškų šiam automobiliui, pristatymai turėjo prasidėti 1918 m., tačiau pardavęs tik 11 automobilių, Abner Doble teigia, kad dėl to, kad JAV įstojo į Pirmąjį pasaulinį karą ir karinės technikos gamyba. tampa valstybės priešakyje, tada jis, neturėdamas plieno, yra priverstas nutraukti savo gaminių gamybą. Tačiau iš tikrųjų tikroji gamybos nutraukimo priežastis buvo konstrukcijos defektai, praktiškai užvažiuodamas vairuotojas nežinojo, kur automobilis važiuos, pirmyn ar atgal, pats progresyvus variklis taip pat neapsiėjo be vaikiškų ligų.
Automobilis taip ir neišėjo į apyvartą, o įmonė greitai išnyko. Abneris Doble'as žlugimą aiškino metalo trūkumu, kuris atsirado 1917 m. balandžio mėn., kai Jungtinės Valstijos įstojo į Pirmąjį pasaulinį karą. Ši versija neatlaiko kritikos – nepaisant karo, Amerikos automobilių pramonė 1917 metais pasiekė naują etapą – 1,75 mln. automobilių per metus. Tiesą sakant, kasdienėje veikloje Doble-Detroit parodė rimtų trūkumų. „Automobilis kvailas ir nepatikimas“, – prisiminė vairuotojas, kuriam pavyko įsigyti vieną iš 11 tuo metu pagamintų automobilių. „Kai pradedi, niekada nežinai, kur automobilis važiuos, pirmyn ar atgal. Variklis traukė trūkčiojimu, neatlaikė nuolatinio sukimo momento ant veleno. Alyvos ir vandens mišinys vamzdiniame garo katile gali sukelti labai pavojingą putojimą ir anglies nuosėdas. Nepaisant sudėtingų automatinių valdymų, palaikyti tinkamą vandens lygį garo katile ilgalaikio veikimo metu nebuvo taip paprasta, todėl apdegė vamzdžiai ir kiti rimtesni gedimai.
Piešiniai iš Doble Detroit katalogo paskelbtas 1917 metų sausį. Nežinia, ar šios mašinos buvo pastatytos, ar liko popieriuje. O štai kaip atrodė jiems sukurtas variklis:
