Napędzany parą. Historia silników parowych

Definicja

Silnik parowy- silnik spalanie zewnętrzne, który przekształca energię pary w Praca mechaniczna.

Wynalazek...

Historia wynalezienia silników parowych zaczyna swoje odliczanie od pierwszego wieku naszej ery. Dowiadujemy się o urządzeniu opisanym przez Heron z Aleksandrii, a zasilanym parą. Para wydobywająca się ze stycznych dysz zamocowanych na kuli powodowała obracanie się silnika. Prawdziwa turbina parowa została wynaleziona w średniowiecznym Egipcie znacznie później. Jego wynalazcą jest arabski filozof, astronom i inżynier z XVI wieku Tagi al-Dinome. Szaszłyk z ostrzami zaczął się obracać pod wpływem skierowanych na niego strumieni pary. W 1629 roku podobne rozwiązanie zaproponował włoski inżynier Giovanni Branca. Główną wadą tych wynalazków było rozpraszanie strumieni pary, a to z pewnością prowadzi do dużych strat energii.

Dalszy rozwój silników parowych, nie mogłoby się odbyć bez odpowiednich warunków. Konieczny był dobrobyt ekonomiczny i potrzeba tych wynalazków. Naturalnie warunki te nie istniały i nie mogły istnieć aż do XVI wieku, ze względu na takie warunki niski poziom rozwój. Pod koniec XVII wieku powstało kilka kopii tych wynalazków, ale nie potraktowano ich poważnie. Twórcą pierwszego jest Hiszpan Ayanz de Beaumont. Edward Somerset – naukowiec z Anglii w 1663 roku opublikował projekt i zainstalował parowe urządzenie do podnoszenia wody na ścianę Wielkiej Wieży na Zamku Raglan. Ale ponieważ wszystko, co nowe, jest trudne do zauważenia, nikt nie odważył się sfinansować tego projektu. Za twórcę kotła parowego uważany jest Francuz Denis Papin. W trakcie eksperymentów nad wypieraniem powietrza z cylindra za pomocą eksplozji prochu odkrył, że całkowitą próżnię można uzyskać tylko za pomocą wrzącej wody. Aby cykl był automatyczny, konieczne jest oddzielne wytwarzanie pary w kotle. Papenowi przypisuje się wynalezienie łodzi napędzanej odrzutowcem w połączeniu koncepcji Taghi-al-Din i Severi; rozważany jest również jego wynalazek Zawór bezpieczeństwa.

Wszystkie opisane urządzenia nie były używane i okazały się praktyczne. Nawet „fabryka przeciwpożarowa” zaprojektowana przez Thomasa Savery'ego w 1698 roku nie przetrwała długo. Ze względu na wysokie ciśnienie wytwarzane przez parę w pojemnikach z cieczą często eksplodowały. Dlatego jego wynalazek uznano za niebezpieczny. W świetle tych wszystkich porażek historia wynalezienia silnika parowego mógłby przestać, ale nie.

Podgląd - Kliknij, aby powiększyć.

Zdjęcia przedstawiają traktor parowy Cugno. Jak widać, było to bardzo nieporęczne i niewygodne w zarządzaniu.

Angielski kowal Thomas Newcomen w 1712 roku zademonstrował swoje „ silnik wolnossący". Był to ulepszony model parowozu Severi. Ma zastosowanie jako pompowanie wody z kopalń. W pompie kopalnianej wahacz był połączony z prętem, który schodził w głąb kopalni do komory pompy. Ruchy posuwisto-zwrotne ciągu były przenoszone na tłok pompy, który dostarczał wodę do góry. Silnik Newcomen był popularny i poszukiwany. To jest z nadejściem ten silnik Zwyczajowo łączy się początek angielskiej rewolucji przemysłowej. W Rosji pierwszy odkurzacz zaprojektował I. I. Połzunow w 1763 r., rok później projekt został zrealizowany. Zasilał dmuchawy w fabrykach Barnauł Koływano-Woskresenski. Pomysł Olivera Evansa i Richarda Trevithicka na wykorzystanie pary pod wysokim ciśnieniem przyniósł znaczące rezultaty. R. Trevithick z powodzeniem zbudował wysokociśnieniowe przemysłowe silniki jednosuwowe, znane jako „silniki kornwalijskie”. Pomimo wzrostu wydajności, liczba przypadków wybuchów kotłów nie mogła wytrzymać ogromne ciśnienie. Dlatego zwyczajowo stosowano zawór bezpieczeństwa w celu uwolnienia nadciśnienia.

Francuski wynalazca Nicolas-Joseph Cugno zademonstrował w 1769 roku pierwszy działający samobieżny silnik parowy. pojazd: „fardier à vapeur” (wózek parowy). Jego wynalazek można uznać za pierwszy samochód. samobieżny ciągnik parowy używany jako mobilne źródło energii mechanicznej, okazał się skuteczny, wprawił w ruch różne maszyny CX. W 1788 roku John Fitch zbudował parowiec, który zapewniał regularne połączenia wzdłuż rzeki Delaware między Filadelfią a Burlington. Miał pojemność zaledwie 30 osób, a poruszał się z prędkością do 12 km/h. 21 lutego 1804 r. W Penydarren Iron Works w Merthyr Tydfil w Południowej Walii zademonstrowano pierwszy samobieżny kolejowy pociąg parowy, który został zbudowany przez Richarda Trevithicka.

15 nie ulega wątpliwości, że jedną z głównych sił napędowych postępu jest ludzkie lenistwo i pragnienie wygody. Potwierdzają to niezliczone bajki, gdzie transport porusza się „na rozkaz szczupaka”, a szczęśliwcy mają magicznych pomocników, którzy ratują właściciela przed koniecznością choćby odrobiny wysiłku fizycznego. Ponieważ jednak w rzeczywistości nic nie dzieje się „samo”, przez całą historię ludzkości najtęższe umysły ślęczały nad wynalazkami, które pomogłyby spełnić te marzenia.

Mówiąc językiem fizyki i technologii, konieczne było wynalezienie urządzenia, które mogłoby przekształcić ten lub inny rodzaj energii w użyteczną pracę mechaniczną. Od czasów starożytnych głównym i głównym źródłem energii była siła mięśni człowieka i zwierząt oraz wszelkie dostępne urządzenia techniczne najlepszy przypadek pomogły używać go bardziej racjonalnie i produktywnie. Później ludzie nauczyli się wykorzystywać siłę wiatru i wody płynącej lub spadającej z wysokości, dzięki czemu pracowali w silnikach wiatrowych i wodnych. Jednak moc takich silników nie była duża i konieczne było opanowanie bardziej obiecujących rodzajów energii - termicznej, chemicznej i elektrycznej.

Pierwsze znane urządzenie termiczne zasilane parą wodną zbudował grecki naukowiec Archimedes w III wieku pne. pne mi. Było to działo, którego jeden koniec był podgrzewany, a następnie wlewano do niego wodę. Błyskawicznie nagrzewając się woda zamieniła się w parę, która rozszerzając się wypchnęła rdzeń z otworu wentylacyjnego. Dwa wieki później inny grecki naukowiec Heron z Aleksandrii stworzył i opisał inny silnik cieplny - wydrążoną żelazną kulę, która może obracać się wokół osi poziomej. Z zamkniętego kotła z wrzącą wodą para wchodziła do kuli przez rurkę, skąd wychodziła przez zakrzywione dysze, podczas gdy kula obracała się.

Parowiec Mayflower na rzece Mississippi. 1855

Przez półtora tysiąclecia „kula czapli” była tylko zabawną zabawką i dopiero w XVI wieku. naukowcy zastanawiali się nad możliwością praktycznego zastosowania energii cieplnej. Słynny wynalazca Leonardo da Vinci jako pierwszy zasugerował, że para może działać pożyteczna praca. Świadczą o tym rysunki w jego rękopisach przedstawiające cylinder i tłok. Da Vinci argumentował, że jeśli pod tłok w cylindrze zostanie umieszczona woda, a sam cylinder zostanie podgrzany, powstająca para wodna rozszerzy się, co zmusi go do szukania wyjścia i przesunięcia tłoka w górę. W tym samym czasie arabski inżynier Tagi al Din opracował projekt urządzenia, w którym para kierowana na ostrza zamocowane wzdłuż krawędzi koła obracała rożen. w XVII wieku podobną maszynę zbudował włoski wynalazca Giovanni Branca. Parowe urządzenie kotwiczące naprzemiennie podnosiło i opuszczało parę tłuczków w moździerzach, w wyniku czego ziarno mogło zostać zgniecione. Jednak w tych prototypach turbin parowych przepływ pary był zbyt rozproszony, co skutkowało znacznymi stratami energii.

Do końca XVII wieku. tworzone parowozy były raczej pojedynczymi ciekawostkami technicznymi, gdyż nie istniały jeszcze ekonomiczne przesłanki do ich masowego zastosowania. W latach siedemdziesiątych XVII wieku francuski wynalazca Denis Papin i holenderski fizyk Christian Huygens pracowali nad maszyną, w której tłok unosił się w wyniku rozszerzania się gazów podczas eksplozji prochu strzelniczego. W 1680 roku Papin stworzył wersję silnika wykorzystującą wodę zamiast prochu. Wlewano go do cylindra pod tłokiem, a sam cylinder ogrzewano od dołu, podczas gdy powstająca para unosiła tłok. Następnie cylinder ochłodzono, a zawarta w nim para skrapla się, zamieniając się z powrotem w wodę.

Silnik parowy D. Papin.

Tłok, podobnie jak w silniku proszkowym, opadał pod wpływem swojego ciężaru i ciśnienia atmosferycznego. Papen jest również uważany za wynalazcę kotła parowego, ponieważ to on zdał sobie sprawę, że w celu zautomatyzowania cyklu konieczne jest doprowadzenie pary do cylindra z zewnątrz (stąd maszyna parowa jest uważana za silnik spalinowy: paliwo podgrzewająca wodę jest spalana poza cylindrem roboczym).

Pierwszą maszyną parową, która nie bez powodzenia została zastosowana w produkcji, była „instalacja przeciwpożarowa” zaprojektowana w 1698 roku przez angielskiego inżyniera wojskowego Thomasa Savery'ego. Urządzenie to, zwane przez samego wynalazcę "przyjacielem górnika", było pompą parową używaną do obracania kół młyna wodnego oraz do wypompowywania wody z kopalń. Maszyna nie była zbyt wydajna z powodu duże straty ciepło podczas stygnięcia kontenera i dość niebezpieczne w eksploatacji, gdyż pod wpływem wysokiego ciśnienia pary często eksplodowały rurociągi i zbiorniki silnika.

W 1712 roku angielski kowal Thomas Newcomen zademonstrował swój „silnik atmosferyczny”. Był to ulepszony parowóz Severi, w którym ciśnienie operacyjne para została znacznie zmniejszona, dlatego silnik stał się bezpieczniejszy. Para z kotła dostała się do podstawy cylindra i podniosła tłok.

Ile koni?

Pojęcie koni mechanicznych jako jednostki mocy silnika parowego wprowadził J. Watt. Ale T. Severi jako pierwszy użył tego terminu w 1698 roku. Jednocześnie ich podejście było inne. Savery oszacował moc swojej pompy, opierając się na fakcie, że potrzeba 10 koni, aby się przebrać dziennie, gdy się zmęczą. Watt wziął pod uwagę tylko tych, dla których pracuje ten moment parę zaprzęgniętych koni. W rezultacie okazało się, że Severi oszacował moc prawie identycznych parowozów na 10 „koni”, a Watt tylko na dwa.

Pompowanie wody z kopalni węgla za pomocą silnika parowego T. Newcomen. Ilustracja z magazynu Universal. 1747

KF von Breda. Portret Jamesa Watta. 1792

Po wstrzyknięciu do cylindra zimnej wody para skrapla się, powstaje próżnia i pod wpływem ciśnienia atmosferycznego tłok opada. Ten skok powrotny usuwał wodę z cylindra i za pomocą łańcucha połączonego z wahaczem podnosił tłoczysko pompy. To właśnie maszyna Newcomena była pierwszą maszyną parową, z którą zwyczajowo wiąże się początek rewolucji przemysłowej w Anglii. Odniósł taki sukces, że był używany w Europie przez ponad 50 lat. Niemniej jednak w projekcie wprowadzono kilka istotnych zmian. W szczególności w 1718 roku Anglik Henry Bayton wynalazł mechanizm rozprowadzający, który automatycznie włączał lub wyłączał parę i wpuszczał wodę. Dodał również zawór bezpieczeństwa do kotła parowego.

Projekt pierwszego na świecie silnika parowego zdolnego do bezpośredniego uruchamiania dowolnych mechanizmów roboczych został zaproponowany w 1763 r. przez rosyjskiego wynalazcę Iwana Iwanowicza Polzunowa, mechanika w kopalniach Kolyvano-Voskresensky w Ałtaju. Jego samochód był dwucylindrowym odkurzaczem z tłokami połączonymi łańcuchem przerzuconym przez koło pasowe. Wszystkie czynności w nim wykonywane były automatycznie. Zamiast prototypu władze fabryki zażądały natychmiastowego zbudowania dużej maszyny na potężną dmuchawę. Silnik budowano przez prawie dwa lata, a wynalazca nie doczekał premiery. Maszyna została pomyślnie przetestowana i uruchomiona. W ciągu trzech miesięcy nie tylko uzasadnił koszty, ale także osiągnął zysk. Jednak po pewnym czasie kocioł zaczął przeciekać i z niewiadomych przyczyn samochód nie został naprawiony.

Mniej więcej w tym samym czasie Szkot James Watt pracował nad stworzeniem silnika parowego w Anglii. Był zaangażowany w ulepszanie silnika Newcomen. Było jasne, że główną wadą maszyny Newcomena było naprzemienne ogrzewanie i chłodzenie cylindra. Watt zasugerował, że cylinder mógłby pozostać gorący przez cały czas, gdyby para była kierowana do oddzielnego zbiornika rurociągiem z zaworem przed kondensacją. Ponadto cylinder może pozostać gorący, a skraplacz zimny, jeśli są one pokryte materiałem termoizolacyjnym na zewnątrz. W 1768 r. otrzymał patent na swój wynalazek, ale maszynę udało mu się zbudować dopiero w 1776 r. Okazało się, że dwukrotnie wydajniejszy niż samochód nowicjusze.

Parowóz Polzunowa.

I. Polzunow.

W 1782 roku pojawił się pierwszy uniwersalny silnik parowy stworzony przez Watta podwójna akcja. Jego pokrywę wyposażono w uszczelnienie olejowe, które zapewniało tłokowi swobodny ruch tłoczyska i jednocześnie zapobiegało wydostawaniu się pary z cylindra. Para wpływała do cylindra naprzemiennie z obu stron tłoka, więc tłok wykonywał zarówno ruch roboczy, jak i ruch wsteczny za pomocą pary, co nie miało miejsca w poprzednich maszynach. Watt otrzymał patent na swój „obrotowy silnik parowy” i zaczął być szeroko stosowany do napędzania obrabiarek i maszyn, najpierw w przędzalniach i tkalniach, a następnie w innych przedsiębiorstwach przemysłowych.

Lokomotywa „Puffing Billy”.

Model silnika parowego autorstwa J. Watta.

Oprócz przemysłu silniki parowe mocno zajęły swoje miejsce rolnictwo i w transporcie. W 1850 roku angielski wynalazca William Howard użył kompaktowego mobilnego silnika parowego do orki. W 1879 roku chłop Fiodor Blinow z guberni saratowskiej zbudował i opatentował pierwszy na świecie Gąsienica napędzany silnikiem parowym o mocy 20 KM. Z.

Pierwszy model samochodu z silnikiem parowym w 1769 roku przetestował francuski wynalazca Nicolas José Cugno, jego dzieło stało się znane jako „mały wózek parowy Cugno”. Rok później publiczności zaprezentowano „wielki wóz parowy Cugno”. W 1788 r. W Stanach Zjednoczonych zorganizowano usługę parowca wzdłuż rzeki Delaware między miastami Filadelfia i Burlington. Parowiec zaprojektowany przez Johna Fitcha mógł zabrać na pokład 30 pasażerów i przewozić ich z prędkością 7-8 mil na godzinę. W 1804 roku Richard Trevithick zademonstrował pierwszą samobieżną lokomotywę kolejową o napędzie parowym, zbudowaną w hucie Penydarren w Mer Tyr Tydville (Południowa Walia).

Pomimo wszystkich wysiłków inżynierów nie udało się zwiększyć raczej niskiej wydajności silników parowych i do końca XIX wieku. z pełnym poświęceniem maszyny, które służyły postępowi technicznemu, zaczęły stopniowo tracić grunt pod nogami. NA transport drogowy ustąpiły miejsca silnikom wewnętrzne spalanie, na kolei oraz w przemyśle silników elektrycznych. Jednak silniki parowe (zwłaszcza turbiny parowe) są nadal szeroko stosowane w energetyce cieplnej oraz w niektórych rodzajach transportu.

Turbina parowa huty stali.

Historia silników parowych sięga I wieku naszej ery, kiedy Heron z Aleksandrii po raz pierwszy opisał aeolipil. Ponad 1500 lat później, w 1551 roku, osmański naukowiec Takiyuddin al-Shami opisał prymitywne turbiny napędzane parą, aw 1629 roku podobnego odkrycia dokonał Giovanni Branca. Tymi urządzeniami były szaszłyki do pieczenia na parze lub małe koła zębate. Zasadniczo takie projekty były używane przez wynalazców, aby zademonstrować moc pary i udowodnić, że nie należy jej lekceważyć.

W XVIII wieku górnicy stanęli przed poważnym wyzwaniem – koniecznością wypompowania wody z głębokich kopalń. Z pomocą przyszła ta sama siła pary. Za pomocą energii pary możliwe było wypompowywanie wody z kopalń. Ta aplikacja uwolniła potencjalną moc pary i doprowadziła do wynalezienia silnika parowego. Elektrownie parowe pojawiły się później. Główna zasada, na którym działają silniki parowe, polega na „skropleniu pary wodnej w celu wytworzenia częściowej próżni”.

Thomas Savery i pierwsze silniki przemysłowe

Thomas Savery po raz pierwszy wynalazł pompę parową w 1698 roku do pompowania wody. Wynalazek ten jest często określany jako „wóz strażacki” lub silnik do „podnoszenia wody ogniem”. Pompa parowa, opatentowana przez Severi, pracowała na wrzącej wodzie, aż została całkowicie przekształcona w parę. Następnie każda kropla pary unosiła się do zbiornika, a w pojemniku, w którym pierwotnie znajdowała się woda, tworzyła się próżnia. Ta próżnia była używana do pompowania wody z głębokich kopalń. Rozwiązanie okazało się jednak tymczasowe, ponieważ energia pary wystarczyła tylko do wypompowania wody z głębokości kilku metrów. Inną wadą tej konstrukcji było wykorzystywanie pary pod ciśnieniem do wyciągania zasysanej do zbiornika wody. Ciśnienie było zbyt wysokie dla kotłów, co spowodowało serię gwałtownych eksplozji.

Maszyny niskociśnieniowe

Wysokie zużycie węgla w silnikach parowych Newcomen zostało zmniejszone dzięki innowacjom Jamesa Watta. cylinder maszyny niskie ciśnienie został wyposażony w zabezpieczenie termiczne, oddzielny skraplacz oraz mechanizm spustowy skroplin. Tym samym zużycie węgla w maszynach niskociśnieniowych zostało zmniejszone o ponad 50%.

Iwan Połzunow i pierwszy dwucylindrowy silnik parowy

Iwan Polzunow wynalazł pierwszy silnik parowy w Rosji. Jego dwucylindrowy silnik parowy był mocniejszy niż brytyjskie silniki wolnossące. Osiągnęli moc 24 kW. Model dwucylindrowego silnika parowego Polzunova jest wystawiony w Muzeum Barnauł.

Silnik parowy Thomasa Newcomena

W 1712 roku Thomas Newcomen wynalazł maszynę parową, która odniosła duży sukces z praktycznego punktu widzenia. Jego model składał się z tłoka lub cylindra, który napędzał ogromny drewniany pokład napędzający pompę wodną. Skok wsteczny w maszynie był spowodowany grawitacją, która pchnęła koniec pokładu od strony pompy. Maszyna Newcomena była aktywnie używana przez 50 lat. Wtedy uznano ją za nieefektywną, ponieważ wymagała dużo energii, aby aktywnie funkcjonować. Konieczne było podgrzanie cylindra, ponieważ stale się ochładzał, w wyniku czego spalano dużo paliwa.

Ulepszenia autorstwa Jamesa Watta

Prawdziwej rewolucji w historii rozwoju silników parowych dokonał James Watt, wprowadzając do pierwotnej konstrukcji osobny kondensator. Wprowadził tę innowację w 1765 roku. Ale dopiero 11 lat później udało się osiągnąć projekt, który można było zastosować na skalę przemysłową. Najbardziej wielki problem w realizacji pomysłu Watta znalazła się technologia stworzenia ogromnego tłoka do utrzymywania wymaganej wielkości podciśnienia. Ale wkrótce technologia poczyniła wielkie postępy i gdy tylko patent otrzymał wystarczające fundusze, silnik parowy Watt zaczął być aktywnie wykorzystywany na szyny kolejowe i statki. W Stanach Zjednoczonych ponad 60 000 samochodów było napędzanych silnikami parowymi od 1897 do 1927 roku.

Maszyny wysokociśnieniowe

W 1800 roku Richard Trevithick wynalazł wysokociśnieniowy silnik parowy. W porównaniu ze wszystkimi wcześniej wymyślonymi konstrukcjami silników parowych ta opcja była najpotężniejsza. Ale projekt zaproponowany przez Olivera Evansa był naprawdę udany. Opierał się on na idei napędzania silnika parą zamiast skraplania pary w celu wytworzenia próżni. Evans wynalazł pierwszy niekondensujący silnik parowy napędzany wysokie ciśnienie, w 1805 roku. Maszyna była nieruchoma i rozwijała 30 obrotów na minutę. Ta maszyna była pierwotnie używana do napędzania pił. Takie maszyny wspierane były przez ogromne zbiorniki wody, którą ogrzewało źródło ciepła umieszczone bezpośrednio pod zbiornikiem, co umożliwiało wydajne wytwarzanie odpowiedniej ilości pary.

Wkrótce te maszyny parowe były szeroko stosowane w łodzie motorowe oraz na kolei odpowiednio w 1802 i 1829 roku. Prawie pół wieku później pojawiły się pierwsze wagony parowe. Charles Algernon Parsons wynalazł pierwszą turbinę parową w 1880 roku. Na początku XX wieku silniki parowe były szeroko stosowane w przemyśle samochodowym i stoczniowym.

Kornwalijskie silniki parowe

Richard Trevetick próbował ulepszyć pompę parową wynalezioną przez Watta. Został zmodyfikowany do użytku w kornwalijskich kotłach wynalezionych przez Treveticka. Wydajność kornwalijskiego silnika parowego została znacznie poprawiona przez Williama Simsa, Arthura Woolf i Samuela Gruza. Zaktualizowane kornwalijskie silniki parowe składały się z izolowanych rur, silnika i kotłów w celu zwiększenia wydajności.

WATT, JAMES (Watt, James, 1736-1819), szkocki inżynier i wynalazca. Urodzony 19 stycznia 1736 w Greenock koło Glasgow (Szkocja), w rodzinie kupca. Ze względu na zły stan zdrowia Watt formalnie niewiele się uczył, ale wiele nauczył się samodzielnie. Jako nastolatek lubił astronomię, eksperymenty chemiczne, nauczył się robić wszystko własnymi rękami, a nawet zyskał miano „wszystkich fachowców” od otaczających go osób.

Większość ludzi uważa go za wynalazcę silnika parowego, ale nie jest to do końca prawdą.
Parowozy zbudowane przez D. Papina, T. Severiego, I. Polzunowa, T. Newcomena zaczęły pracować w kopalniach na długo przed D. Wattem. Różniły się konstruktywnie, ale najważniejsze w nich było to, że ruch tłoka był spowodowany naprzemiennym ogrzewaniem i chłodzeniem cylindra roboczego. Z tego powodu były powolne i zużywały dużo paliwa.

19 stycznia 1736 roku urodził się James Watt (James Watt, 1736-1819), wybitny szkocki inżynier i wynalazca, który zasłynął przede wszystkim jako twórca ulepszonej maszyny parowej. Ale pozostawił również jasny ślad w historii medycyny intensywnej opieki dzięki współpracy z Pneumatycznym Instytutem Medycznym Thomasa Beddoesa (Beddoes, Thomas, 1760-1808). James Watt zaopatrzył laboratoria instytutu w niezbędny sprzęt. Dzięki jego udziałowi powstały i przetestowano w Instytucie Pneumatyki pierwsze inhalatory, spirometry, gazomierze itp.

Sam James Watt, a także jego żona i jeden z synów wielokrotnie brali udział w eksperymentach naukowych. „Instytut pneumatyki” stał się rzeczywistością ośrodek naukowy, który badał właściwości różnych gazów i ich wpływ na organizm ludzki. Można powiedzieć, że Thomas Beddoe i jego współpracownicy byli pionierami i prekursorami nowoczesnej terapii oddechowej. Niestety, Thomas Beddoe błędnie uważał, że gruźlica jest spowodowana nadmiarem tlenu.
Dlatego syn Jamesa Watta, Gregory, przeszedł w Instytucie Pneumatyki zupełnie bezużyteczny kurs leczenia inhalacjami dwutlenku węgla. Jednak to właśnie w Instytucie Pneumatyki po raz pierwszy zastosowano tlen w celach terapeutycznych; opracowano podstawy aerozoloterapii; po raz pierwszy zmierzono całkowitą pojemność płuc metodą rozcieńczania wodoru (G. Davy) itp. Zwieńczeniem współpracy Watta i Beddoe nad terapeutycznym zastosowaniem różnych gazów była ich wspólna książka Materials on the Medical Use of Artificial Airs, która ukazała się w dwóch wydaniach (1794, 1795) i stała się pierwszym specjalnym podręcznikiem tlenoterapii.

W 1755 roku Watt wyjechał do Londynu, aby studiować jako mechanik i mistrz w produkcji instrumentów matematycznych i astronomicznych. Po ukończeniu siedmioletniego programu szkoleniowego w ciągu roku Watt wrócił do Szkocji i dostał pracę jako mechanik na Uniwersytecie w Glasgow. W tym samym czasie otworzył własny warsztat.
Na uniwersytecie Watt poznał wielkiego szkockiego chemika Josepha Blacka (1728-1799), który w 1754 r. odkrył dwutlenek węgla. Spotkanie to przyczyniło się do opracowania szeregu nowych przyrządów chemicznych potrzebnych w dalsze badania Czarny, na przykład kalorymetr lodowy. W tym czasie Joseph Black pracował nad problemem określania ciepła parowania, a Watt był zaangażowany w dostarczanie strona techniczna eksperymenty.
W 1763 r. jako mechanik uniwersytecki został poproszony o naprawę uniwersyteckiego modelu maszyny parowej T. Newcomena.

W tym miejscu powinniśmy zrobić małą dygresję do historii powstania maszyn parowych. Kiedyś uczono nas w szkole, wychowując „wielkomocarstwowy szowinizm”, że silnik parowy wynalazł rosyjski pańszczyźniany mechanik Iwan Połzunow, a nie jakiś James Watt, którego rolę w tworzeniu parowozów można było czasem odczytać w „błędnym” z patriotycznym punkcie widzenia ksiąg. Ale w rzeczywistości wynalazcą silnika parowego nie jest Ivan Polzunov, a nie James Watt, ale angielski inżynier Thomas Newcomen (Thomas Newcomen, 1663-1729).
Co więcej, pierwsza próba oddania pary w służbę człowiekowi została podjęta w Anglii już w 1698 r. przez inżyniera wojskowego Thomasa Savery'ego (1650?-1715). Stworzył parową windę wodną, ​​przeznaczoną do odwadniania kopalń i pompowania wody, i stał się pierwowzorem maszyny parowej.

Maszyna Savery'ego działała w następujący sposób: najpierw szczelny zbiornik napełniono parą, następnie zewnętrzną powierzchnię zbiornika schłodzono zimną wodą, powodując skraplanie pary i wytworzenie częściowej próżni w zbiorniku. Następnie wodę np. z dna kopalni zasysano rurą wlotową do zbiornika i po wpuszczeniu kolejnej porcji pary wyrzucano rurą wylotową. Następnie cykl się powtórzył, ale wodę można było podnieść tylko z głębokości mniejszej niż 10,36 m, ponieważ w rzeczywistości została wyparta przez ciśnienie atmosferyczne.

Ta maszyna nie była zbyt udana, ale dała Papenowi świetny pomysł, aby zastąpić proch strzelniczy wodą. A w 1698 roku zbudował silnik parowy (w tym samym roku Anglik Savery zbudował swój „ognisty silnik”). Woda była podgrzewana w pionowym cylindrze z tłokiem w środku, a powstająca para pchała tłok do góry. Gdy para ochładzała się i skraplała, tłok był popychany w dół przez ciśnienie atmosferyczne. W ten sposób, poprzez system bloków, maszyna Papina mogła napędzać różne mechanizmy, takie jak pompy.

Angielski wynalazca Thomas Newcomen (Thomas Newcomen, 1663 - 1729), który często odwiedzał kopalnie w West Country, gdzie pracował jako kowal, znał maszyny parowe Savery'ego i Papena, dlatego dobrze rozumiał, jak niezawodne pompy aby zapobiec zalaniu kopalni. Połączył siły z hydraulikiem i szklarzem Johnem Calleyem, próbując zbudować lepszy model. Ich pierwszy silnik parowy został zainstalowany w kopalniach w Staffordshire w 1712 roku.

Podobnie jak w maszynie Papena tłok poruszał się w pionowym cylindrze, ale w całości maszyna Newcomena była znacznie bardziej zaawansowana. Aby wyeliminować szczelinę między cylindrem a tłokiem, Newcomen przymocował elastyczny skórzany krążek na końcu tego ostatniego i polał go wodą.
Para z kotła dostała się do podstawy cylindra i podniosła tłok do góry. Po wstrzyknięciu do cylindra zimnej wody para skrapla się, w cylindrze powstaje próżnia i pod wpływem ciśnienia atmosferycznego tłok opada. Ten ruch powrotny usuwał wodę z cylindra i za pomocą łańcucha połączonego z wahaczem, poruszając się jak huśtawka, podnosił tłoczysko pompy do góry. Kiedy tłok znalazł się na dole swojego skoku, para ponownie dostała się do cylindra i za pomocą przeciwwagi zamontowanej na tłoczysku pompy lub na wahaczu tłok podniósł się do pierwotnego położenia. Po tym cykl został powtórzony.
Maszyna Newcomen odniosła niezwykły sukces jak na swoje czasy i była używana w całej Europie przez ponad 50 lat. Był używany do pompowania wody z wielu kopalń w Wielkiej Brytanii. Był to pierwszy w historii techniki produkt na dużą skalę (wyprodukowano kilka tysięcy sztuk).
W 1740 r. maszyna z walcem o długości 2,74 m i średnicy 76 cm wykonała w ciągu jednego dnia pracę, którą wcześniej w ciągu tygodnia wykonywały pracujące na zmiany zespoły 25-osobowe i 10-osobowe.

W 1775 jeszcze więcej duży samochód, zbudowany przez Johna Smeatona (twórcę latarni morskiej Eddystone), osuszył dok w Kronsztadzie (Rosja) w ciągu dwóch tygodni. Wcześniej, przy użyciu wysokich wiatraków, trwało to cały rok.
A jednak maszyna Newcomena była daleka od doskonałości. Przekształcał tylko około 1% energii cieplnej w energię mechaniczną i w rezultacie zjadał ogromną ilość paliwa, co jednak nie szczególne znaczenie kiedy maszyna pracowała w kopalniach węgla.

Ogólnie rzecz biorąc, maszyny Newcomen odegrały ogromną rolę w ochronie przemysłu węglowego. Z ich pomocą udało się wznowić wydobycie węgla w wielu zalanych kopalniach.
O wynalezieniu Newcomena możemy powiedzieć, że był to naprawdę silnik parowy, a raczej silnik parowo-atmosferyczny. Od poprzednich prototypów silników parowych wyróżniał się:

* siłą napędową w nim było ciśnienie atmosferyczne, a rozrzedzenie osiągnięto podczas skraplania pary wodnej;
* w cylindrze znajdował się tłok, który wykonał skok roboczy pod działaniem pary;
* próżnia została osiągnięta w wyniku skraplania się pary podczas wtrysku zimnej wody do cylindra.
Dlatego w rzeczywistości wynalazcą silnika parowego jest słusznie Anglik Thomas Newcomen, który opracował swój silnik parowo-atmosferyczny w 1712 r. (Pół wieku przed Wattem).

Zrobienie krótka dygresja w historii tworzenia silników parowych nie można zignorować osobowości naszego wybitnego rodaka Iwana Iwanowicza Polzunowa (1729-1766), który zbudował silnik parowo-atmosferyczny wcześniej niż James Watt. Jako mechanik w zakładach górniczych Kolyvano-Voskresensky w Ałtaju 25 kwietnia 1763 r. Zaproponował projekt i opis „maszyny przeciwpożarowej”. Projekt trafił na stół do szefa fabryk, który go zatwierdził i wysłał do Petersburga, skąd wkrótce nadeszła odpowiedź: „... Ten jego wynalazek powinien być uhonorowany za nowy wynalazek”.
Polzunov zaproponował budowę na początku małe auto, na którym byłoby możliwe zidentyfikowanie i wyeliminowanie wszystkich niedociągnięć, które są nieuniknione w nowym wynalazku. Władze fabryki nie zgodziły się na to i postanowiły natychmiast rozpocząć budowę ogromny samochód za mocną dmuchawę. W kwietniu 1764 roku Polzunow rozpoczął budowę maszyny, która była 15 razy mocniejsza niż projekt z 1763 roku.

Wziął ideę silnika parowo-atmosferycznego z książki I. Schlattera „Szczegółowa instrukcja dla górnictwa ...” (St. Petersburg, 1760).
Ale silnik Polzunova zasadniczo różnił się od samochody angielskie Savery'ego i Newcomena. Były jednocylindrowe i nadawały się tylko do pompowania wody z kopalń. Silnik dwucylindrowy ciągła akcja Polzunova mogła dostarczyć dmuch w piecu i wypompować wodę. W przyszłości wynalazca miał nadzieję dostosować go do innych potrzeb.
Budowę maszyny powierzono Polzunowowi, któremu przydzielono „tych, którzy nie wiedzą, a mają tylko jedną ochotę, dwóch miejscowych rzemieślników”, a nawet kilku pracowników pomocniczych. Z tym „sztabem” Polzunow zabrał się do budowy swojego samochodu. Budowano go przez rok i dziewięć miesięcy. Gdy maszyna przeszła już pierwszą próbę, wynalazca zachorował na przejściowe suchoty i 16 (28 maja) 1766 r., na kilka dni przed ostatecznymi próbami, zmarł.
23 maja 1766 roku uczniowie Polzunowa, Lewzin i Czernicyn, sami wyruszyli ostatni test silnik parowy. W „Notatce dziennej” z 4 lipca odnotowano „poprawną pracę silnika”, a 7 sierpnia 1766 roku uruchomiono całą instalację, silnik parowy i dmuchawę o dużej mocy. W ciągu zaledwie trzech miesięcy pracy maszyna Polzunowa nie tylko pokryła wszystkie koszty jej budowy w wysokości 7233 rubli 55 kopiejek, ale także dała zysk netto w wysokości 12640 rubli 28 kopiejek. Jednak 10 listopada 1766 r. po wypaleniu się kotła przy maszynie stała ona bezczynna przez 15 lat, 5 miesięcy i 10 dni. W 1782 roku samochód został rozebrany. (Encyklopedia terytorium Ałtaju. Barnauł. 1996. T. 2. S. 281-282; Barnauł. Kronika miasta. Barnauł. 1994. część 1. s. 30).

W tym samym czasie James Watt pracował również nad stworzeniem silnika parowego w Anglii. W 1763 r. jako mechanik uniwersytecki został poproszony o naprawę uniwersyteckiego modelu maszyny parowej T. Newcomena.
Podczas debugowania uniwersyteckiego modelu maszyny parowo-atmosferycznej T. Newcomena Watt przekonał się o niskiej wydajności takich maszyn. Zajął się próbami poprawienia parametrów maszyny parowej. Było dla niego jasne, że główną wadą maszyny Newcomena było naprzemienne ogrzewanie i chłodzenie cylindra. Jak można tego uniknąć? Odpowiedź przyszła do Watta w niedzielne wiosenne popołudnie 1765 roku. Zdał sobie sprawę, że cylinder może pozostać gorący przez cały czas, jeśli przed kondensacją para zostanie skierowana do oddzielnego zbiornika rurociągiem z zaworem. W takim przypadku przeniesienie procesu skraplania pary na zewnątrz cylindra powinno pomóc w zmniejszeniu zużycia pary. Ponadto cylinder może pozostać gorący, a skraplacz zimny, jeśli są one pokryte materiałem termoizolacyjnym na zewnątrz.
Ulepszenia, które Watt wprowadził do silnika parowego ( regulator odśrodkowy, oddzielny skraplacz pary, uszczelnienia itp.), nie tylko podniósł współczynnik pożyteczna akcja maszyny, ale także ostatecznie zamienił maszynę parowo-atmosferyczną w parową, a co najważniejsze, maszyną można było łatwo sterować.
W 1768 r. wystąpił o patent na swój wynalazek. Patent uzyskał w 1769 r., ale długo nie udawało mu się zbudować maszyny parowej. I dopiero w 1776 r., przy finansowym wsparciu dr. Rebecka, założyciela pierwszej huty w Szkocji, ostatecznie zbudowano maszynę parową Watta, która pomyślnie przeszła próbę.

Pierwsza maszyna Watta była dwa razy wydajniejsza niż maszyna Newcomena. Co ciekawe, rozwój, który nastąpił po oryginalnym wynalazku Newcomena, opierał się na koncepcji „pojemności” silnika, co oznaczało liczbę stóp-funtów wody, która została wpompowana do korca węgla. Kto był pomysłodawcą tej jednostki, nie jest obecnie znany. Ten człowiek nie przeszedł do historii nauki, ale był chyba jakimś skąpym właścicielem kopalni, który zauważył, że niektóre silniki pracują wydajniej niż inne i nie mógł pozwolić, by sąsiednia kopalnia miała duże tempo produkcji.
I choć testy maszyny wypadły pomyślnie, to w trakcie jej dalszej eksploatacji okazało się, że pierwszy model Watta nie do końca się udał, a współpraca z Rebeckiem została przerwana. Pomimo braku funduszy Watt kontynuował prace nad ulepszeniem silnika parowego. Jego pracą zainteresował się Matthew Boulton (Matthew Boulton), inżynier i zamożny fabrykant, właściciel zakładu obróbki metali w miejscowości Soho niedaleko Birmingham. W 1775 roku Watt i Boulton zawarli umowę partnerską.
W 1781 roku James Watt otrzymał patent na wynalezienie drugiego modelu swojej maszyny. Wśród innowacji wprowadzonych do niego i do kolejnych modeli były:

* cylinder dwustronnego działania, w którym para była dostarczana naprzemiennie wzdłuż różne strony z tłoka, podczas gdy para wylotowa dostała się do skraplacza;
* płaszcz termiczny, który otaczał cylinder roboczy w celu ograniczenia strat ciepła oraz szpula;
* zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka na ruch obrotowy wału, najpierw za pomocą mechanizmu korbowodowo-korbowego, a następnie za pomocą przekładni zębatej, która była pierwowzorem przekładnia planetarna;
* regulator odśrodkowy do utrzymywania stałej prędkości obrotowej wału oraz koło zamachowe do redukcji nierównych obrotów.
W 1782 roku zbudowano tę niezwykłą maszynę, pierwszy uniwersalny silnik parowy „dwustronnego działania”. Watt wyposażył pokrywę cylindra w wynaleziony krótko wcześniej dławik, który zapewniał swobodny ruch tłoczyska, ale zapobiegał ucieczce pary z cylindra. Para wpływała do cylindra na przemian z jednej strony tłoka, to z drugiej, tworząc podciśnienie po przeciwnej stronie cylindra. Dlatego tłok wykonał zarówno ruch roboczy, jak i ruch powrotny za pomocą pary, co nie miało miejsca w poprzednich maszynach.

Ponadto w 1782 roku James Watt wprowadził zasadę działania rozprężającego, dzieląc przepływ pary w cylindrze na początku jego przepływu tak, aby pozostała część cyklu zaczęła się rozprężać pod własnym ciśnieniem. Działanie rozszerzające oznacza pewną utratę mocy, ale wzrost „wydajności”. Ze wszystkich pomysłów Watta najbardziej użyteczna była koncepcja ekspansywnego działania. Bardzo pomogło to w jego dalszej praktycznej realizacji. schemat wskaźnika, stworzony około 1790 roku przez asystenta Watta, Jamesa Southern'a.
Wskaźnik był urządzeniem rejestrującym, które można było przymocować do silnika w celu oznaczenia ciśnienia w cylindrze w zależności od objętości pary wchodzącej przy danym skoku. Pole pod taką krzywą było miarą pracy wykonanej w danym cyklu. Wskaźnik został wykorzystany w celu jak najskuteczniejszego dostrojenia silnika. Ten właśnie diagram stał się następnie częścią słynnego cyklu Carnota (Sadie Carnot, 1796-1832) w termodynamice teoretycznej.
Ponieważ tłoczysko w silniku parowym dwustronnego działania wykonywało działanie ciągnące i pchające, stary układ napędowy złożony z łańcuchów i wahaczy, który reagował tylko na trakcję, musiał zostać przerobiony. Watt opracował system połączonych prętów i wykorzystał mechanizm planetarny do przekształcenia ruchu posuwisto-zwrotnego tłoczyska w ruch obrotowy, użył ciężkiego koła zamachowego, regulatora prędkości odśrodkowej, zaworu tarczowego i manometru do pomiaru ciśnienia pary.

Uniwersalny dwukierunkowy silnik parowy o ciągłym ruchu obrotowym (silnik parowy Watta) stał się powszechny i ​​odegrał znaczącą rolę w przejściu do produkcja maszyn.
Opatentowany przez Jamesa Watta „obrotowy silnik parowy” był najpierw szeroko stosowany do napędzania maszyn i obrabiarek przędzalni i tkalni, a później innych przedsiębiorstw przemysłowych. Doprowadziło to do ostry wzrost produktywność pracy. Od tego momentu Brytyjczycy uznali początek wielkiej rewolucji przemysłowej, która wyniosła Anglię na czołową pozycję na świecie.
Silnik Jamesa Watta nadawał się do każdego samochodu, a wynalazcy mechanizmów samobieżnych nie spieszyli się z jego wykorzystaniem. Tak więc do transportu przybyła maszyna parowa (parowiec Fultona, 1807; lokomotywa parowa Stephensona, 1815). Dzięki przewadze w środkach transportu Anglia stała się wiodącą potęgą na świecie.
W 1785 roku Watt opatentował wynalezienie nowego pieca kotłowego, aw tym samym roku jedna z maszyn Watta została zainstalowana w Londynie w browarze Samuela Whitbread'a do mielenia słodu. Maszyna wykonała pracę zamiast 24 koni. Jego średnica cylindra wynosiła 63 cm, skok tłoka 1,83 m, a średnica koła zamachowego sięgnęła 4,27 m. Maszyna przetrwała do dziś, a dziś można ją zobaczyć w akcji w Sydney Powerhouse Museum.

Firma Boulton and Watt, założona w 1775 roku, doświadczyła wszystkich perypetii życia, od spadku popytu na swoje produkty po ochronę praw wynalazcy na drodze sądowej. Jednak od 1783 r. biznes tej firmy, która zmonopolizowała produkcję parowozów, poszedł w górę. Tak więc James Watt stał się bardzo zamożnym człowiekiem, a pomoc dla „Pneumatycznego Instytutu Medycznego” Thomasa Beddoesa (Beddoes, Thomas, 1760-1808), z którym rozpoczął w tym czasie współpracę, Watt zapewnił bardzo, bardzo znaczącą.
Pomimo burzliwej działalności w tworzeniu parowozów Watt wycofał się ze stanowiska na Uniwersytecie w Glasgow dopiero w 1800 roku. Osiem lat po swojej rezygnacji ustanowił Nagrodę Watta dla najlepszych studentów i nauczycieli uczelni. Laboratorium techniczne uczelni, w którym rozpoczynał swoją działalność, zaczęło nosić jego imię. Nazwisko Jamesa Watta to także uczelnia w Greenock (Szkocja), rodzinnym mieście wynalazcy.

Ewolucja silnika parowego J. Watt

1774 Parowy
pompa miski olejowej 1781 Silnik parowy
z momentem obrotowym na wale 1784 Parowóz
podwójne działanie z KShM
Co ciekawe, swego czasu Watt zaproponował jako jednostkę mocy taką jednostkę jak „ Konie mechaniczne". Ta jednostka miary przetrwała do dziś. Ale w Anglii, gdzie Watt jest czczony jako pionier rewolucji przemysłowej, postanowili inaczej. W 1882 roku Brytyjskie Stowarzyszenie Inżynierów postanowiło nazwać jednostkę mocy jego imieniem. Teraz nazwisko Jamesa Watta można odczytać na każdej żarówce. Był to pierwszy przypadek w historii technologii przypisania własne imię jednostka miary. Od tego incydentu zaczęła się tradycja nadawania jednostkom miar nazw własnych.

żył wat długie życie i zmarł 19 sierpnia 1819 w Heathfield niedaleko Birmingham. Na pomniku Jamesa Watta jest napisane: „Wzrosła władza człowieka nad naturą”. Tak oceniali działalność słynnego angielskiego wynalazcy współcześni.

..

Wynalezienie silnika parowego było punkt zwrotny przemysłowa i powszechna historia ludzkości. Na przełomie XVII i XVIII wieku pojawiły się przesłanki do zastąpienia mało wydajnych i mało wydajnych żywych „silników”, wiatraków i kół wodnych mechanizmami zupełnie nowego typu – silniki parowe. To właśnie maszyny parowe umożliwiły rewolucję przemysłową i osiągnięcie nowoczesny poziom rozwój technologii.

Uważa się, że wynalazł pierwszy silnik parowy Szkocki mechanik James Watt - w końcu nie bez powodu jego imieniem nazwano międzynarodową jednostkę mocy Watt! Jednak w rzeczywistości Watt wprowadził wiele ulepszeń i zaproponował nowy typ silnik, a historia silników parowych sięga znacznie wcześniej.

Wykorzystanie pary do uruchamiania mechanizmu zostało po raz pierwszy opisane przez starożytnego greckiego naukowca Heron z Aleksandrii, który pracował około I wieku naszej ery. mi. To właśnie Heron wynalazł słynny Eolipil (czyli „kulę Eola”) – zamocowaną na osi kulę, z której wychodzą dysze. Kula wypełniona wodą była podgrzewana w ogniu, a para wydobywająca się z dysz wprawiała kulę w ruch obrotowy.

Oczywiście wszystko to jest niczym więcej niż zabawką, ale zostało zapomniane przez ponad półtora tysiąca lat. Po raz pierwszy po Czapli arabski inżynier i filozof Tagi al-Dinome spróbował wykorzystać moc pary – w XVI wieku stworzył prototyp turbina parowa, obracając rożen. Niemal sto lat później - w 1615 roku - Francuz Solomon de Caux opisuje urządzenie, które za pomocą pary może podnosić wodę. A w 1629 r. tworzy także Włoch Giovanni Branca maszyna podobna do turbiny, - podgrzana para wydobywała się z rury i uderzała w ostrza na kole, powodując w ten sposób obracanie się tego koła.

Mniej więcej w tym samym czasie stworzył hiszpański inżynier Jeronimo Ayanz de Beaumont silnik parowy z cylindrem- mechanizm ten miał pewien wpływ na rozwój wydarzeń w dziedzinie udoskonalania parowozów. A w 1663 roku Anglik Edward Somerset opisuje silnik parowy do podnoszenia wody ze studni i kopalń, a następnie otrzymuje patent na ten wynalazek. Maszyna stworzona przez Somerseta pracowała przez jakiś czas w jednym z angielskich zamków, ale wykazywała dalekie od najlepszych wyników.

Ogromną rolę w rozwoju silników parowych odegrały dwie osoby: Francuz Denis Papin i Anglik Thomas Savery. Pa-pen wynalazł w połowie lat 70. XVII wieku cylinder, w którym przez eksplozję prochu strzelniczego powstaje próżnia, a następnie (w 1680 r.) przystosował ten cylinder do pracy z parą wodną. Pod koniec wieku francuski naukowiec podszedł do stworzenia przemysłowego modelu silnika parowego, ale Savery go wyprzedził - w 1698 roku Anglik otrzymał patent na maszynę, a w 1702 roku mechanizm jego konstrukcji zaczął służyć do podnoszenia i wypompowywania wody. Jednak te parowozy otrzymały bardzo ograniczoną dystrybucję - były zbyt niedoskonałe.

Ale jeśli urządzenia Papina i Savery'ego były mało używane w praktyce, to dlaczego ci ludzie grali ważna rola w historii techniki? Chodzi o to, że pomysły tych inżynierów-wynalazców stanowiły podstawę silnika parowego, stworzonego w 1712 roku przez Anglika Thomasa Newcomena. Wynalazca połączył maszynę zaprojektowaną przez Savery'ego z cylindrem Papina, w wyniku czego powstał dość doskonały silnik parowy. Ciekawy szczegół: maszyną sterowano ręcznie – do tych celów zatrudniono specjalną osobę, której zadaniem było otwieranie i zamykanie zaworów w określonych odstępach czasu. Według legendy w 1713 roku chłopiec o imieniu Humphrey Potter, który pracował na jednej z maszyn, wymyślił, jak sprawić, by zawory działały samodzielnie. I dopiero w 1715 r silniki parowe System Newcomena pojawił się całkowicie układ automatyczny dystrybucja pary.

W tym miejscu należy poczynić dwie ważne uwagi. Po pierwsze wszystkie powyższe silniki parowe są próżniowe(lub atmosferycznych). W maszynach tego typu para służyła jedynie do ogrzewania cylindra, w którym poruszał się tłok. Zasada jest prosta: para dostaje się do cylindra, podgrzewając go do wysokiej temperatury, po czym na cylinder wlewa się zimną wodę. W rezultacie następuje gwałtowne ochłodzenie, aw cylindrze powstaje rozrzedzenie (próżnia), dzięki czemu pod wpływem ciśnienia atmosferycznego tłok wchodzi głęboko do cylindra podczas wykonywania pracy. Po drugie, wszystkie te maszyny były używane tylko do podnoszenia i przemieszczania wody - wynalazcom nigdy nie przyszło do głowy, że różne mechanizmy można wprawić w ruch za pomocą pary. Więc nawet Samochód Newcomena często określany jako pompa parowa.

Przez ponad pół wieku silniki parowe Newcomena były jedynymi maszynami nadającymi się do użytku przemysłowego. Dopiero na początku lat 60-tych XVIII wieku nastąpił postęp w tej dziedzinie - stworzył Humphrey Gainsborough ulepszony silnik parowy, który jednak nie otrzymał znaczącej dystrybucji. A szkocki inżynier i wynalazca James Watt miał dokonać prawdziwej rewolucji w tej dziedzinie.

W 1765 roku Watt wysunął pomysł, że nie trzeba chłodzić cylindra, ale lepiej jest użyć siły ciśnienia pary, a nie próżni. Już w 1769 roku otrzymał patent na ten wynalazek, ale samą maszynę nowy design powstał dopiero w 1776 roku – Wattowi w tym czasie brakowało pieniędzy i po prostu nie miał z czego realizować swoich pomysłów.

Ale najważniejszy wynalazek Jamesa Watta, który uczynił go sławnym, pojawił się dopiero w 1781 roku: właśnie wtedy inżynier stworzył maszyna parowa zdolna do wykonania dowolnej pracy. Było to możliwe dzięki zamianie ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka na obrót koła zamachowego za pomocą tzw. przekładnia planetarna. A w 1784 roku maszyna parowa Watta uzyskała ostateczną formę - wydawała się wygodniejsza i prostsza. mechanizm korbowy i wiele drobnych ulepszeń. To właśnie ten rozwój stał się znany jako uniwersalny silnik parowy i nie na próżno: maszyna wkrótce pojawiła się w fabrykach i fabrykach, a na początku XIX wieku silniki systemu Watta zostały zainstalowane na pierwszej lokomotywie parowej i parowcu.

Ciekawe, że działająca lokomotywa parowa (a nawet nie jedna) powstała również w Rosji – to wszystko słynne samochody Iwana Polzunowa, zbudowany w latach 1763-1766. Pojawiły się pierwsze silniki Polzunova dobre wyniki, aw 1764 r. rozpoczęto budowę dużej maszyny parowej dla odlewni metali. Budowę zakończono w 1766 roku, a wodowania dokonano już po śmierci wynalazcy. Niestety, Parowóz Polzunowa pracował tylko 42 dni - po awarii przestał być używany, a po pewnym czasie został zdemontowany.

Jak widać historia parowozów nie zaczyna się wraz z odkryciem Jamesa Watta, ale to właśnie ten wynalazca stworzył prawdziwie wydajną i wygodny samochód co miało ogromny wpływ na rozwój przemysłu i techniki. Za te zasługi w 1882 roku zaczęto nazywać jednostkę mocy, znaną nam jako wat.