Proces vynájdenia parného stroja, ako sa často v technike stáva, trval takmer storočie, takže výber dátumu pre túto udalosť je dosť ľubovoľný. Nikto však nepopiera, že prelom, ktorý viedol k technologická revolúcia, vykonal Škót James Watt.
O využití pary ako pracovnej tekutiny ľudia uvažovali už v staroveku. Avšak až na prelome XVII-XVIII storočia. podarilo nájsť spôsob výroby užitočná práca pomocou pary. Jeden z prvých pokusov dať paru do služieb človeka sa uskutočnil v Anglicku v roku 1698: stroj vynálezcu Saveryho bol určený na odvodňovanie baní a čerpanie vody. Pravda, Saveryho vynález ešte nebol motorom v plnom zmysle slova, keďže okrem niekoľkých ventilov, ktoré sa otvárali a zatvárali ručne, nemal žiadne pohyblivé časti. Saveryho stroj fungoval nasledovne: najprv sa utesnená nádrž naplnila parou, potom sa vonkajší povrch nádrže ochladil studenou vodou, čo spôsobilo kondenzáciu pary a vytvorenie čiastočného podtlaku v nádrži. Potom bola voda - napríklad zo spodnej časti šachty - nasávaná do nádrže cez sacie potrubie a po zavedení ďalšej dávky pary bola vyhodená.
Prvý parný stroj s piestom zostrojil Francúz Denis Papin v roku 1698. Vo zvislom valci s piestom sa ohrievala voda a vznikajúca para tlačila piest nahor. Keď para ochladzovala a kondenzovala, piest sa pod vplyvom atmosférického tlaku pohyboval smerom nadol. Prostredníctvom systému blokov mohol Papenov parný stroj poháňať rôzne mechanizmy, ako napríklad čerpadlá.
Pokročilejší stroj zostrojil v roku 1712 anglický kováč Thomas Newcomen. Rovnako ako v Papinovom stroji sa piest pohyboval vo zvislom valci. Para z kotla vstúpila do spodnej časti valca a zdvihla piest nahor. Pri vstreknutí studenej vody do valca para kondenzovala, vo valci sa vytvorilo vákuum a pod vplyvom atmosférického tlaku spadol piest. Tento spätný zdvih odstránil vodu z valca a pomocou reťaze spojenej s vahadlom, ktoré sa pohybovalo ako hojdačka, zdvihol tyč čerpadla nahor. Keď bol piest na dne svojho zdvihu, para opäť vstúpila do valca a pomocou protizávažia pripevneného na tyči čerpadla alebo vahadle sa piest zdvihol do pôvodnej polohy. Potom sa cyklus opakoval.
Stroj Newcomen bol široko používaný v Európe viac ako 50 rokov. V 40. rokoch 18. storočia stroj s valcom dlhým 2,74 m a priemerom 76 cm dokončil za jeden deň prácu, ktorú záprah 25 mužov a 10 koní, pracujúci na smeny, dokončil za týždeň. A napriek tomu bola jeho účinnosť extrémne nízka.
Priemyselná revolúcia sa najvýraznejšie prejavila v Anglicku, predovšetkým v textilnom priemysle. Rozpor medzi ponukou látok a rýchlo sa zvyšujúcim dopytom prilákal tých najlepších dizajnérov k vývoju spriadacích a tkáčskych strojov. Mená Cartwright, Kay, Crompton a Hargreaves sa navždy zapíšu do histórie anglickej technológie. Ale spriadacie a tkacie stroje, ktoré vytvorili, potrebovali kvalitatívne nový, univerzálny motor, ktorý by nepretržite a rovnomerne (to je presne to, čo vodné koleso nedokázalo poskytnúť) poháňal stroje do jednosmerného rotačného pohybu. Práve tu sa objavil talent slávneho inžiniera, „čarodejníka z Greenocku“ Jamesa Watta v celej svojej brilantnosti.
Watt sa narodil v škótskom mestečku Greenock v rodine staviteľa lodí. James pracoval ako učeň v dielňach v Glasgowe a v prvých dvoch rokoch získal kvalifikáciu rytca, majstra vo výrobe matematických, geodetických, optických prístrojov a rôznych navigačných prístrojov. Na radu svojho strýka profesora vstúpil James na miestnu univerzitu ako mechanik. Práve tu začal Watt pracovať na parných strojoch.
James Watt sa pokúsil vylepšiť Newcomenov parno-atmosférický motor, ktorý bol vo všeobecnosti vhodný len na čerpanie vody. Bolo mu jasné, že hlavným nedostatkom Newcomenovho stroja je striedavé zahrievanie a chladenie valca. V roku 1765 prišiel Watt s myšlienkou, že valec môže zostať neustále horúci, ak sa para pred kondenzáciou odvedie do samostatnej nádrže potrubím s ventilom. Okrem toho Watt urobil niekoľko ďalších vylepšení, ktoré nakoniec zmenili parno-atmosférický stroj na parný stroj. Napríklad vynašiel kĺbový mechanizmus - „Wattov paralelogram“ (nazývaný tak, pretože časť spojok - páky zahrnuté v jeho zložení - tvorí rovnobežník), ktorý premieňal vratný pohyb piestu na rotačný pohyb hlavného hriadeľa. Teraz mohli tkáčske stavy pracovať nepretržite.
V roku 1776 bol testovaný Wattov stroj. Jeho účinnosť bola dvakrát vyššia ako u Newcomenovho stroja. V roku 1782 vytvoril Watt prvý univerzálny dvojčinný parný stroj. Para vstupovala do valca striedavo z jednej strany piestu, potom z druhej. Piest teda robil pracovný aj spätný zdvih pomocou pary, čo u predchádzajúcich strojov nebolo. Keďže v dvojčinnom parnom stroji vykonávala piestna činnosť ťah a tlačenie, musel byť prerobený doterajší pohonný systém reťazí a vahadiel, ktoré reagovali len na ťah. Watt vyvinul systém spriahnutých tyčí a použil planetárny mechanizmus na premenu vratného pohybu piestnej tyče na rotačný pohyb, na meranie tlaku pary použil ťažký zotrvačník, odstredivý regulátor otáčok, kotúčový ventil a tlakomer. Wattov patentovaný „rotačný parný stroj“ bol najskôr široko používaný v pradiarňach a tkáčovniach a neskôr aj v iných priemyselných podnikoch. Wattov motor bol vhodný pre akýkoľvek stroj a vynálezcovia samohybných mechanizmov to rýchlo využili.
Wattov parný stroj bol skutočne vynálezom storočia, ktorý znamenal začiatok priemyselnej revolúcie. Vynálezca však pri tom neskončil. Susedia neraz s úžasom sledovali, ako Watt preháňal kone po lúke a ťahal špeciálne vybrané závažia. Takto sa objavila jednotka sily - konská sila, ktorá následne získala všeobecné uznanie.
bohužiaľ, finančné ťažkosti prinútil Watta, už v dospelosti, vykonávať geodetické prieskumy, pracovať na stavbe kanálov, stavať prístavy a prístavy a nakoniec vstúpiť do ekonomicky zotročujúceho spojenectva s podnikateľom Johnom Rebeckom, ktorý čoskoro utrpel úplný finančný kolaps.
Vynález parný motor sa stal bod otáčania priemyselné a všeobecné dejiny ľudstva. Na prelome 17.-18. storočia sa objavili predpoklady na nahradenie slabo výkonných a neefektívnych živých „motorov“, veterných mlynov a vodných kolies mechanizmami úplne nového typu - parný motor. Boli to parné stroje, ktoré umožnili uskutočniť priemyselnú revolúciu a dosiahnuť moderná úroveň vývoj technológií.
Verí sa, že vynašiel prvý parný strojŠkótsky mechanik James Watt – nie nadarmo je po ňom pomenovaná medzinárodná jednotka moci, Watt! V skutočnosti však Watt urobil veľa vylepšení a navrhol nový typ motor a história parných strojov siaha oveľa skôr.
Použitie pary na pohon mechanizmu prvýkrát opísal starogrécky vedec Heron Alexandrijský, ktorý pracoval okolo 1. storočia nášho letopočtu. e. Bol to Heron, kto vynašiel slávny Aeolipile (alebo „guľu Aeolus“) - guľu pripevnenú na osi s tryskami, ktoré z nej vychádzajú. Guľa naplnená vodou sa zahrievala nad ohňom a para unikajúca z trysiek spôsobila rotáciu gule.
Samozrejme, toto všetko nie je nič iné ako hračka, no na viac ako jeden a pol tisícročia sa na to zabudlo. Po Heronovi sa prvýkrát pokúsil využiť silu pary arabský inžinier a filozof Tagi al-Dinome – v 16. storočí vytvoril prototyp parnej turbíny, ktorá otáčala ražeň. Takmer o storočie neskôr – v roku 1615 – opisuje Francúz Solomon de Caux zariadenie, ktoré dokáže zvýšiť vodu pomocou pary. A v roku 1629 vytvoril aj Talian Giovanni Branca stroj, ktorý pripomína turbínu, - Z trubice vychádzala zohriata para a narážala na lopatky kolesa, čím spôsobila otáčanie kolesa.
Približne v rovnakom čase vytvoril španielsky inžinier Jeronimo Ayans de Beaumont parný stroj s valcom- tento mechanizmus mal určitý vplyv na vývoj udalostí v oblasti zdokonaľovania parných strojov. A v roku 1663 Angličan Edward Somerset opísal parný stroj na získavanie vody zo studní a baní a následne získal patent na tento vynález. Stroj vytvorený Somersetom nejaký čas fungoval v jednom z anglických hradov, ale dosahoval ďaleko od najlepších výsledkov.
Pri vývoji parných strojov zohrali obrovskú úlohu dvaja ľudia: Francúz Denis Papin a Angličan Thomas Savery. V polovici 70. rokov 17. storočia Papen vynašiel valec, v ktorom sa pomocou výbuchu pušného prachu vytvára vákuum a následne (v roku 1680) tento valec prispôsobil na prevádzku s parou. Na konci storočia bol francúzsky vedec blízko k vytvoreniu priemyselného modelu parného stroja, ale Savery ho predbehol - v roku 1698 dostal Angličan patent na stroj av roku 1702 sa mechanizmus jeho konštrukcie začal meniť. použiť na zdvíhanie a čerpanie vody. Tieto parné stroje však dostali veľmi obmedzenú distribúciu – boli príliš nedokonalé.
Ak sa však zariadenia Papina a Saveryho v praxi málo používali, prečo potom títo ľudia zohrávali dôležitú úlohu v histórii technológie? Ide o to, že myšlienky týchto inžinierov-vynálezcov tvorili základ parného stroja, ktorý v roku 1712 vytvoril Angličan Thomas Newcomen. Vynálezca skombinoval stroj Saveryho konštrukcie s valcom systému Papen, výsledkom čoho bol pomerne pokrokový motor poháňaný parou. Zaujímavý detail: stroj bol ovládaný ručne - na tieto účely bola najatá špeciálna osoba, ktorej úlohy zahŕňali otváranie a zatváranie ventilov v určitých intervaloch. Legenda hovorí, že v roku 1713 chlapec menom Humphrey Potter, ktorý pracoval na jednom zo strojov, prišiel na to, ako zabezpečiť, aby ventily fungovali nezávisle. Až v roku 1715 sa systém Newcomen naplno objavil na parných strojoch. automatický systém rozvod pary.
Tu je potrebné uviesť dva dôležité body. Po prvé, všetko popísané vyššie parné stroje sú vákuové(alebo atmosférický). V tomto type stroja sa para využívala len na ohrev valca, v ktorom sa pohyboval piest. Princíp je jednoduchý: para vstupuje do valca, zahrieva ho na vysokú teplotu, potom sa na valec naleje studená voda. V dôsledku toho dôjde k náhlemu ochladeniu a vo valci sa vytvorí vákuum (vákuum), v dôsledku čoho piest pod vplyvom atmosférického tlaku vstupuje hlboko do valca a vykonáva prácu. Po druhé, všetky tieto stroje slúžili len na zdvíhanie a premiestňovanie vody – vynálezcom ani nenapadlo, že pomocou pary možno uviesť do pohybu rôzne mechanizmy. Takže dokonca Nové autočasto nazývané parné čerpadlo.
Viac ako pol storočia zostali Newcomenove parné stroje jedinými mechanizmami vhodnými na priemyselné využitie. Až začiatkom 60. rokov 18. storočia nastal v tejto oblasti pokrok – vytvoril Humphrey Gainsborough vylepšený parný stroj, ktorá sa však nedočkala výraznejšej distribúcie. A škótsky inžinier a vynálezca James Watt bol predurčený urobiť v tejto oblasti skutočnú revolúciu.
V roku 1765 Watt predložil myšlienku, že valec nie je potrebné chladiť, ale že je lepšie použiť tlak pary a nie vákuum. Už v roku 1769 dostal patent na tento vynález, ale samotný stroj nový dizajn vznikol až v roku 1776 – Watt bol v tom čase napätý na peniaze a svoje nápady jednoducho nemal s čím realizovať.
Ale najdôležitejší vynález Jamesa Watta, ktorý ho preslávil, sa objavil až v roku 1781: vtedy inžinier vytvoril parný stroj, ktorý zvládne akúkoľvek prácu. To bolo umožnené premenou vratného pohybu piestu na rotáciu zotrvačníka pomocou takzvaného planetárneho mechanizmu. A v roku 1784 získal Wattov parný stroj svoju konečnú podobu – vyznačoval sa pohodlnejším a jednoduchším kľukovým mechanizmom a mnohými drobnými vylepšeniami. Práve tento vývoj sa stal známym ako univerzálny parný stroj, a nie nadarmo: stroj sa čoskoro objavil v továrňach a továrňach a začiatkom 19. storočia boli na prvý parný rušeň a parník nainštalované motory systému Watt.
Zaujímavosťou je, že funkčný parný stroj (a dokonca ani jeden) vznikol v Rusku – ten je pre každého slávne autá Ivana Polzunova, postavený v rokoch 1763 až 1766. Ukázali sa prvé motory Polzunov dobré výsledky a v roku 1764 sa začala výstavba veľkého parného stroja pre zlievareň. Stavba sa skončila v roku 1766 a spustenie sa uskutočnilo po smrti vynálezcu. bohužiaľ, Polzunovov parný stroj pracoval iba 42 dní - po poruche sa prestal používať a po určitom čase bol demontovaný.
Ako vidíte, história parných strojov sa nezačína objavom Jamesa Watta, ale bol to práve tento vynálezca, ktorý vytvoril skutočne účinný a pohodlné auto, ktorá mala obrovský vplyv na rozvoj priemyslu a technológií. Pre tieto zásluhy sa v roku 1882 jednotka výkonu, ktorá je nám známa ako watt, začala nazývať po Wattovi.
V mysliach väčšiny ľudí vo veku smartfónov sú autá parná trakcia– toto je niečo archaické, čo vás rozosmeje. Steam stránky v histórii automobilového priemyslu boli veľmi jasné a je ťažké si ich predstaviť bez nich moderná doprava vôbec. Bez ohľadu na to, ako veľmi sa skeptici zákonodarstva, ako aj ropní lobisti z rôznych krajín snažili obmedziť vývoj parného auta, podarilo sa im to len dočasne. Parné auto je predsa ako Sfinga. Myšlienka parného auta (t. j. poháňaného motorom s vonkajším spaľovaním) je aktuálna aj dnes.
V mysliach väčšiny ľudí vo veku smartfónov sú autá poháňané parou niečím archaickým, čo nám vyvoláva úsmev.
Takže v roku 1865 Anglicko zaviedlo zákaz pohybu vysokorýchlostných samohybných vagónov na parný pohon. Mali zakázané pohybovať sa po meste rýchlejšie ako 3 km/h a nevypúšťať oblaky pary, aby nevyplašili kone zapriahnuté do bežných kočov. Najvážnejšiu a najciteľnejšiu ranu nákladným autám na parný pohon zasadil už v roku 1933 zákon o dani z ťažkých vozidiel. vozidiel. A až v roku 1934, keď sa znížili clá na dovoz ropných produktov, víťazstvo benzínu a dieselové motory nad parou.
Len Anglicko si mohlo dovoliť tak elegantne a pokojne zosmiešňovať pokrok. V USA, Francúzsku, Taliansku prostredie nadšených vynálezcov doslova kypelo nápadmi a parný voz nadobudol nové tvary a vlastnosti. Anglické vynálezy síce výrazne prispeli k vývoju parných vozidiel, no zákony a predsudky úradov im nedovolili naplno sa zapojiť do boja so spaľovacími motormi. Ale povedzme si o všetkom pekne po poriadku.
Prehistorický odkaz
História vývoja parného vozňa je neoddeliteľne spojená s históriou vzniku a zdokonaľovania parného stroja. Keď v 1. storočí po Kr. e. Heron z Alexandrie navrhol svoj nápad nechať paru otáčať kovovou guľou, ale jeho nápad sa nepovažoval za nič viac ako zábavu. Či už to boli iné nápady, ktoré vynálezcov znepokojovali viac, prvým, kto postavil parný kotol na kolesá, bol mních Ferdinand Verbst. V roku 1672. Jeho „hračka“ bola tiež považovaná za zábavu. Ale ďalších štyridsať rokov nebolo pre históriu parného stroja márne.
Návrh samohybného koča Isaaca Newtona (1680), požiarneho aparátu mechanika Thomasa Saveryho (1698) a atmosférického motora Thomasa Newcomena (1712) demonštrovali obrovský potenciál využitia pary na vykonávanie mechanickej práce. Najprv parné stroje čerpali vodu z baní a zdvíhali bremená, ale v polovici 18. storočia v podnikoch v Anglicku ako napr. parné elektrárne už ich bolo niekoľko stoviek.
Čo je to? parný motor? Ako môže para pohybovať kolesami? Princíp parného stroja je jednoduchý. Voda sa ohrieva v uzavretej nádrži do stavu pary. Para je vypúšťaná rúrkami do uzavretého valca a vytláčaná piestom. Prostredníctvom medziľahlej ojnice sa tento translačný pohyb prenáša na hriadeľ zotrvačníka.
Toto schému zapojenia prevádzka parného kotla v praxi bola významné nedostatky.
Prvá časť pary vybuchla v oblakoch a ochladený piest vlastnou váhou spadol na ďalší zdvih. Tento principiálny diagram fungovania parného kotla v praxi mal značné nevýhody. Chýbajúci systém regulácie tlaku pary často viedol k výbuchu kotla. Uvedenie kotla do prevádzkyschopného stavu si vyžiadalo veľa času a paliva. Neustále tankovanie a gigantická veľkosť parného závodu len zväčšili zoznam jeho nedostatkov.
Nový stroj navrhol v roku 1765 James Watt. Nasmeroval paru vytláčanú piestom do prídavnej kondenzačnej komory a eliminoval potrebu neustáleho prilievania vody do kotla. Nakoniec v roku 1784 vyriešil problém, ako prerozdeliť pohyb pary tak, aby tlačila piest v oboch smeroch. Vďaka cievke, ktorú vytvoril, mohol parný stroj fungovať bez prestávok medzi zdvihmi. Tento princíp dvojčinného tepelného motora tvoril základ väčšiny parnej techniky.
Na vytvorení parných strojov pracovalo veľa šikovných ľudí. Ide totiž o jednoduchý a lacný spôsob, ako získať energiu prakticky z ničoho.
Krátka exkurzia do histórie áut na parný pohon
Bez ohľadu na to, aké grandiózne boli úspechy Angličanov v tejto oblasti, prvý, kto postavil parný stroj na kolesá, bol Francúz Nicolas Joseph Cugnot.
Cugnove prvé parné auto
Jeho auto sa objavilo na cestách v roku 1765. Rýchlosť kočíka bola rekordná – 9,5 km/h. Vynálezca v ňom poskytol štyri miesta na sedenie pre cestujúcich, ktorých bolo možné vziať na jazdu priemernou rýchlosťou 3,5 km/h. Tento úspech sa vynálezcovi zdal nedostatočný.
Nutnosť zastavovať sa natankovať vodu a zapáliť si nový oheň na každom kilometri cesty nebola výraznou nevýhodou, ale iba vtedajším stavom techniky.
Rozhodol sa vynájsť delový ťahač. Tak sa zrodil trojkolesový vozík s mohutným kotlom vpredu. Nutnosť zastavovať sa natankovať vodu a zapáliť si nový oheň na každom kilometri cesty nebola výraznou nevýhodou, ale iba vtedajším stavom techniky.
Ďalší Cugnov model z roku 1770 vážil asi jeden a pol tony. Nový vozík dokázal prepraviť asi dve tony nákladu rýchlosťou 7 km/h.
Maestro Cugno sa viac zaujímal o myšlienku vytvorenia parného stroja vysoký tlak. Neprekážalo mu ani to, že kotol mohol vybuchnúť. Bol to Cunho, kto prišiel s nápadom umiestniť ohnisko pod kotol a niesť „oheň“ so sebou. Navyše jeho „vozík“ možno právom nazvať prvým kamiónom. Rezignácia patróna a séria revolúcií nedali pánovi príležitosť vyvinúť model na plnohodnotný nákladný automobil.
Samouk Oliver Evans a jeho obojživelník
Myšlienka vytvorenia parných strojov mala univerzálne rozmery. V severoamerických štátoch vytvoril vynálezca Oliver Evans asi päťdesiat parných inštalácií založených na Wattovom stroji. V snahe zmenšiť veľkosť inštalácie Jamesa Watta navrhol parné stroje pre mlyny na múku. Celosvetovú slávu však získal Oliver Evans svojim obojživelným parným autom. V roku 1789 jeho prvé auto v Spojených štátoch úspešne prešlo skúškami na zemi a vo vode.
Na svoj obojživelník, ktorý možno nazvať prototypom terénnych vozidiel, Evans nainštaloval stroj s tlakom pary desať atmosfér!
Deväťmetrový auto-čln vážil asi 15 ton. Parný stroj sa dal do pohybu zadné kolesá a vrtuľa. Mimochodom, Oliver Evans bol tiež zástancom vytvorenia vysokotlakového parného stroja. Na svoj obojživelník, ktorý možno nazvať prototypom terénnych vozidiel, Evans nainštaloval stroj s tlakom pary desať atmosfér!
Ak by mali vynálezcovia 18. a 19. storočia na dosah ruky technológiu 21. storočia, viete si predstaviť, na koľko techniky by prišli!? A aká technológia!
20. storočie a 204 km/h na parnom aute Stanley
Áno! 18. storočie dalo silný impulz rozvoju parnej dopravy. Početné a rôznorodé konštrukcie samohybných parných vozňov začali čoraz viac riediť konskú dopravu na cestách Európy a Ameriky. Začiatkom 20. storočia sa autá na parný pohon výrazne rozšírili a stali sa známym symbolom svojej doby. Rovnako ako fotografia.
18. storočie dalo silný impulz rozvoju parnej dopravy
Bola to ich fotografická spoločnosť, ktorú bratia Stanleyovci predali, keď sa v roku 1897 rozhodli vážne venovať výrobe parné autá v USA. Vytvorili dobre predávané parné autá. To im však na uspokojenie ich ambicióznych plánov nestačilo. Boli predsa len jednou z mnohých podobných automobiliek. To bolo dovtedy, kým nenavrhli svoju „raketu“.
Práve ich fotografickú spoločnosť predali bratia Stanleyovci, keď sa v roku 1897 rozhodli vážne venovať výrobe parných áut v USA.
Samozrejme, autá Stanley boli slávne spoľahlivé auto. Parná jednotka bola umiestnená v zadnej časti a kotol bol vykurovaný pomocou benzínových alebo petrolejových horákov. Zotrvačník dvojčinného parného dvojvalcového motora sa otáča na zadná náprava prostredníctvom reťazového prevodu. V Stanley Steamer sa nevyskytli žiadne prípady výbuchu kotla. Potrebovali však senzáciu.
Samozrejme, autá Stanley mali povesť spoľahlivých áut.
So svojou „raketou“ vytvorili senzáciu po celom svete. 205,4 km/h v roku 1906! Tak rýchlo ešte nikto nejazdil! Auto so spaľovacím motorom prekonalo tento rekord až o 5 rokov neskôr. Stanleyho preglejková para „Rocket“ definovala tvar pretekárskych áut na mnoho rokov dopredu. Ale po roku 1917 bol Stanley Steamer čoraz viac frustrovaný konkurenciou lacného Fordu T a rezignoval.
Jedinečné parné autá bratov Dobleovcov
Táto slávna rodina dokázala poskytnúť slušnú odolnosť benzínovým motorom až do začiatku 30. rokov 20. storočia. Nestavali autá na rekordy. Bratia skutočne milovali svoje parné autá. Inak, ako inak si vysvetliť voštinový chladič a tlačidlo zapaľovania, ktoré vymysleli? Ich modely nevyzerali ako malé lokomotívy.
Bratia Abner a John spôsobili revolúciu v parnej doprave.
Bratia Abner a John spôsobili revolúciu v parnej doprave. Jeho auto sa nepotrebovalo zahriať 10-20 minút, aby sa dalo do pohybu. Tlačidlo zapaľovania pumpovalo petrolej z karburátora do spaľovacej komory. Dostal sa tam po zapálení zapaľovacou sviečkou. Voda sa zohriala v priebehu niekoľkých sekúnd a po minúte a pol sa vytvorila para požadovaný tlak a mohli sme ísť.
Odpadová para sa posielala do chladiča na kondenzáciu a prípravu na nasledujúce cykly. Na plynulý nájazd 2000 km si preto doblovské autá vyžiadali iba deväťdesiat litrov vody v systéme a niekoľko litrov petroleja. Nikto nemôže ponúknuť takú účinnosť! Možno to bolo na autosalóne v Detroite v roku 1917, keď sa Stanleyovci stretli s modelom bratov Dobleovcov a začali likvidovať ich výrobu.
Model E sa stal najviac luxusné auto druhá polovica 20. rokov a väčšina Najnovšia verzia trajekt Doblov. Kožený interiér, leštené drevo a prvky slonej kosti potešili bohatých majiteľov vo vnútri auta. V takejto kabíne si človek mohol užívať dojazd rýchlosťou až 160 km/h. Len 25 sekúnd delilo okamih zapálenia od okamihu štartu. Trvalo ďalších 10 sekúnd, kým auto s hmotnosťou 1,2 tony zrýchlilo na 120 km/h!
Všetky tieto rýchlostné vlastnosti boli zabudované do štvorvalcového motora. Dva piesty vytláčali paru pod vysokým tlakom 140 atmosfér a ďalšie dva posielali chladenú nízkotlakovú paru do voštinového kondenzátora-radiátora. No v prvej polovici 30. rokov sa tieto krásky bratov Dobleových už nevyrábali.
Parné vozíky
Netreba však zabúdať, že parná trakcia sa prudko rozvíjala aj v nákladnej doprave. Je to v mestách parné autá spôsobil alergie medzi snobmi. Náklad však musí byť doručený za každého počasia a nielen v rámci mesta. A čo medzimestské autobusy a vojenská technika? Tam osobné autá sa z toho nedostaneš.
Nákladná doprava má oproti osobnej jednu podstatnú výhodu – jej rozmery.
Nákladná doprava má oproti osobnej jednu podstatnú výhodu – jej rozmery. Umožňujú vám umiestniť silné elektrárne kdekoľvek v aute. Navyše to len zvýši nosnosť a bežkosť. Čo sa týka toho, ako bude kamión vyzerať, ľudia tomu vždy nevenovali pozornosť.
Spomedzi parných kamiónov by som chcel vyzdvihnúť anglický Sentinel a sovietsky NAMI. Samozrejme, bolo mnoho ďalších, napríklad Foden, Fowler, Yorkshire. Ale práve Sentinel a NAMI sa ukázali ako najodolnejšie a vyrábali sa až do konca 50. rokov minulého storočia. Mohli pracovať na akomkoľvek tuhom palive – uhlie, drevo, rašelina. „Všežravá“ povaha týchto parných vozíkov ich postavila mimo vplyvu cien ropných produktov a umožnila ich použitie aj v ťažko dostupné miesta.
Ťažký robotník Sentinel s anglickým prízvukom
Tieto dva vozíky sa líšia nielen krajinou výroby. Rozdielne boli aj princípy umiestnenia parogenerátorov. Sentinely sa vyznačujú horným a dolným umiestnením parných strojov vzhľadom na kotol. Keď je parný generátor umiestnený hore, dodával horúcu paru priamo do priestoru motora, ktorý bol spojený s nápravami systémom kardanové hriadele. Keď bol parný stroj umiestnený dole, teda na podvozku, kotol ohrieval vodu a do motora privádzal paru rúrkami, čo zaručovalo teplotné straty.
Sentinely sa vyznačujú horným a dolným umiestnením parných strojov vzhľadom na kotol.
Pre oba typy bola typická prítomnosť reťazového prevodu zo zotrvačníka parného stroja na kardany. To umožnilo konštruktérom zjednotiť výrobu Sentinelov v závislosti od zákazníka. Pre horúce krajiny, ako je India, sa vyrábali parné vozíky s nižším, oddeleným kotlom a motorom. Pre krajiny s chladnými zimami - s horným, kombinovaným typom.
Pre horúce krajiny, ako je India, sa vyrábali parné vozíky s nižším, oddeleným kotlom a motorom.
Tieto vozíky využívali množstvo osvedčených technológií. Parné distribučné cievky a ventily, jednočinné a dvojčinné motory, vysokotlakové alebo nízkotlakové, s prevodovkou alebo bez prevodovky. Životnosť anglických parných nákladných áut to však nepredĺžilo. Hoci sa vyrábali do konca 50. rokov 20. storočia a boli vo vojenskej službe aj pred 2. svetovou vojnou a počas nej, stále boli objemné a trochu pripomínali parné lokomotívy. A keďže sa o ich radikálnu modernizáciu nenašli záujemcovia, ich osud bol spečatený.
Hoci sa vyrábali do konca 50. rokov 20. storočia a boli vo vojenskej službe aj pred 2. svetovou vojnou a počas nej, stále boli objemné a trochu pripomínali parné lokomotívy.
Koho to zaujíma, ale nás – NÁS
Oživiť vojnou zničenú ekonomiku Sovietsky zväz, bolo potrebné nájsť spôsob, ako neplytvať ropnými zdrojmi aspoň na ťažko dostupných miestach – na severe krajiny a na Sibíri. Sovietski inžinieri dostali príležitosť študovať konštrukciu štvorvalcového priamočinného parného motora Sentinel namontovaného na hlave a vyvinúť svoju „odpoveď Chamberlainovi“.
V 30. rokoch sa ruské inštitúty a dizajnérske kancelárie opakovane pokúšali vytvoriť alternatívne nákladné vozidlo pre drevársky priemysel.
V 30. rokoch sa ruské inštitúty a dizajnérske kancelárie opakovane pokúšali vytvoriť alternatívne nákladné vozidlo pre drevársky priemysel. Ale zakaždým sa záležitosť zastavila v štádiu testovania. Pomocou vlastných skúseností a možnosti študovať zajaté parné vozidlá sa inžinierom podarilo presvedčiť vedenie krajiny o potrebe takéhoto parného nákladného vozidla. Benzín navyše stojí 24-krát viac ako uhlie. A o nákladoch na palivové drevo v tajge sa vôbec netreba zmieňovať.
Skupina dizajnérov vedená Yu Shebalinom zjednodušila parnú jednotku ako celok čo najviac. Štvorvalcový motor a kotol spojili do jedného celku a umiestnili ho medzi karosériu a kabínu. Túto inštaláciu sme nainštalovali na podvozok sériového YaAZ (MAZ)-200. Práca pary a jej kondenzácia sa spojili v uzavretom cykle. Dodávka drevených ingotov z bunkra prebiehala automaticky.
Tak sa zrodil NAMI-012, respektíve na lesných cestách. Samozrejmosťou je princíp zásobovania zásobníka tuhého paliva a umiestnenie parného stroja na nákladné auto bol vypožičaný z praxe plynových elektrární.
Osud majiteľa lesov – NAMI-012
Charakteristika domácej pary valník a nosič dreva NAMI-012 boli takéto
- Nosnosť - 6 ton
- Rýchlosť - 45 km/h
- Dojazd bez tankovania je 80 km, ak by bolo možné doplniť zásoby vody, tak 150 km.
- Krútiaci moment pri nízkych rýchlostiach - 240 kgm, čo bolo takmer 5-krát viac ako základný YaAZ-200
- Kotol s prirodzenou cirkuláciou vytvoril tlak 25 atmosfér a priviedol paru na teplotu 420°C
- Zásoby vody bolo možné dopĺňať priamo z nádrže cez ejektory
- Celokovová kabína nemala kapotu a bola posunutá dopredu
- Otáčky boli riadené objemom pary v motore pomocou posuvnej/vypínacej páky. S jeho pomocou boli valce naplnené na 25/40/75%.
- Jeden spiatočka a tri ovládacie pedály.
Vážnymi nevýhodami parného auta bola spotreba 400 kg palivového dreva na 100 km jazdy a potreba zbaviť sa vody v kotli v chladnom počasí.
Vážnymi nevýhodami parného auta bola spotreba 400 kg palivového dreva na 100 km jazdy a potreba zbaviť sa vody v kotli v chladnom počasí. Ale hlavnou nevýhodou, ktorá bola prítomná v prvej vzorke, bola slabá schopnosť prechádzať terénom pri vyložení. Potom sa ukázalo, že predná náprava bola preťažená kabínou a parným agregátom, v porovnaní so zadnou. S touto úlohou sa vyrovnali inštaláciou modernizovanej parnej elektrárne na pohon všetkých kolies YaAZ-214. Teraz sa výkon nákladného auta na prepravu dreva NAMI-018 zvýšil na 125 koní.
Keďže sa však nestihol rozšíriť po celej krajine, nákladné autá na výrobu pary boli v druhej polovici 50-tych rokov minulého storočia zlikvidované.
Keďže sa však nestihol rozšíriť po celej krajine, nákladné autá na výrobu pary boli v druhej polovici 50-tych rokov minulého storočia zlikvidované. Avšak spolu s plynovými generátormi. Pretože náklady na prestavbu vozidiel, ekonomický dopad a jednoduchosť použitia boli náročné na prácu a sporné v porovnaní s benzínovými a naftovými nákladnými vozidlami. Navyše v tom čase sa už v Sovietskom zväze začala ťažiť ropa.
Rýchly a cenovo dostupný moderný parný automobil
Nemyslite si, že myšlienka auta poháňaného parou je navždy zabudnutá. V súčasnosti sa výrazne zvyšuje záujem o motory alternatívne k spaľovacím motorom na benzín a naftu. Svetové zásoby ropy nie sú neobmedzené. Áno, a náklady na ropné produkty neustále rastú. Konštruktéri sa tak veľmi snažili vylepšiť spaľovací motor, že ich nápady takmer dosiahli svoj limit.
Elektromobily, vodíkové autá, plynové a parné autá sa opäť stali horúcimi témami. Dobrý deň, zabudnuté 19. storočie!
V súčasnosti sa výrazne zvyšuje záujem o motory alternatívne k spaľovacím motorom na benzín a naftu.
Britský inžinier (opäť Anglicko!) predviedol nové schopnosti parného stroja. Svoj Inspuration vytvoril nielen preto, aby demonštroval relevantnosť áut poháňaných parou. Jeho duchovné dieťa je stvorené pre záznamy. 274 km/h – to je rýchlosť, ktorú zrýchli dvanásť kotlov nainštalovaných na 7,6-metrovom aute. Len 40 litrov vody stačí na to, aby skvapalnený plyn v priebehu chvíľky dostal teplotu pary na 400 °C. Len si pomyslite, histórii trvalo 103 rokov, kým prekonal rýchlostný rekord pre auto poháňané parou, ktorý vytvorila Rocket!
V modernom parnom generátore môžete použiť uhlie vo forme prášku alebo iné lacné palivo, napríklad vykurovací olej, skvapalnený plyn. To je dôvod, prečo parné autá vždy boli a budú obľúbené.
Ale pre budúcnosť šetrnú k životnému prostrediu je opäť potrebné prekonať odpor ropných lobistov.
Hromadenie nových praktických poznatkov v 16. – 17. storočí viedlo k bezprecedentnému pokroku v ľudskom myslení. Vodné a veterné kolesá otáčajú obrábacie stroje, uvádzajú do pohybu kováčske mechy, pomáhajú hutníkom dvíhať rudu z baní, teda tam, kde ľudské ruky nezvládajú ťažkú prácu, prichádza na pomoc vodná a veterná energia. Hlavné technologické úspechy tej doby nevďačili ani tak vedcom a vede, ale usilovnej práci skúsených vynálezcov. Veľké boli najmä úspechy v banskej technológii a v ťažbe rôznych rúd a nerastov. Bolo potrebné vyťažiť vyťaženú rudu alebo uhlie z bane, neustále odčerpávať spodnú vodu, ktorá bane zaplavovala, neustále privádzať do bane vzduch a na to, aby sa výroba nezastavila, boli potrebné rôzne iné prácne práce. . Rozvíjajúci sa priemysel si tak panovačne žiadal stále viac energie a tú mohli v tom čase zabezpečovať najmä vodné kolesá. Už sa naučili, ako ich postaviť dosť silné. Kvôli zvýšeniu výkonu kolies sa kov začal čoraz viac používať na hriadele a niektoré ďalšie časti. Vo Francúzsku na rieke Seine v roku 1682 majster R. Salem pod vedením A. de Villeho postavil na tú dobu najväčšiu inštaláciu pozostávajúcu z 13 kolies s priemerom 8 m, ktorá slúžila na pohon viac ako 200 čerpadlá, ktoré dodávali vodu do výšky viac ako 160 m, a zabezpečovali vodu pre fontány vo Versailles a Marly. Prvé továrne na bavlnu používali hydraulický motor. Arkwrightove spriadacie stroje boli od začiatku poháňané vodou. Vodné kolesá však mohli byť inštalované len na rieke, najlepšie hlbokej a rýchlej. A ak sa na brehoch rieky predsa len podarilo postaviť textilnú či kovospracujúcu továreň, tak ložiská rúd či uhoľné sloje museli vzniknúť len v ich lokalitách. A na odčerpanie podzemnej vody, ktorá zaplavila baňu a vyzdvihnutie vyťaženej rudy či uhlia na povrch, bola potrebná aj energia. Preto sa v baniach ďaleko od riek musela využívať iba zvieracia sila.
Majiteľ anglickej bane bol v roku 1702 nútený ponechať si 500 koní na obsluhu čerpadiel odčerpávajúcich vodu z bane, čo bolo veľmi nerentabilné.
Vyžadoval si rozvíjajúci sa priemysel výkonné motory nový typ, ktorý by umožnil výrobu vytvárať kdekoľvek. Prvým impulzom k vytvoreniu nových motorov, ktoré by mohli pracovať kdekoľvek, bez ohľadu na to, či v blízkosti bola rieka alebo nie, bola práve potreba čerpadiel a výťahov v hutníctve a baníctve.
Schopnosť pary produkovať mechanickú prácu je človeku známa už dlho. Prvé stopy skutočného inteligentného využívania pary v mechanike sa spomínajú v roku 1545 v Španielsku, keď námorný kapitán
Blasco de Garay skonštruoval stroj, pomocou ktorého uviedol do pohybu bočné lopatkové kolesá lode a ktorý bol na príkaz Karola V. prvýkrát otestovaný v barcelonskom prístave pri preprave 4 000 centov nákladu loďou tri námorné míle za dve. hodiny. Vynálezca bol odmenený, no samotný stroj zostal nevyužitý a upadol do zabudnutia.
Koncom 17. storočia sa v krajinách s najrozvinutejšou výrobnou výrobou zrodili prvky novej strojovej techniky využívajúcej vlastnosti a silu vodnej pary.
Skoré pokusy o vytvorenie tepelného motora súviseli s potrebou čerpať vodu z baní, kde sa ťažilo palivo. V roku 1698 Angličan Thomas Savery, bývalý baník a potom kapitán obchodného námorníctva, prvýkrát navrhol čerpanie vody pomocou parného vodného výťahu. Patent získaný spoločnosťou Severi znel: „Tento nový vynález na zvyšovanie vody a získavanie pohybu pre všetky druhy výroby pomocou hnacej sily ohňa má veľký význam pre odvodňovanie baní, zásobovanie miest vodou a výrobu hnacej sily pre továrne všetkého druhu. , ktorá nemôže využívať vodnú silu ani neustálu prácu vetra.“ Vodný výťah Severi fungoval na princípe nasávania vody vplyvom atmosférického tlaku do komory, kde pri kondenzácii pary so studenou vodou vznikol podtlak. Parné stroje Severi boli mimoriadne nehospodárne a nepohodlné na prevádzku, nedali sa prispôsobiť na pohon obrábacích strojov, spotrebovali obrovské množstvo paliva a ich účinnosť nebola vyššia ako 0,3 %. Potreba čerpania vody z baní však bola taká veľká, že aj tieto objemné parné stroje čerpacieho typu si získali určitú obľubu.
Thomas Newcomen (1663–1729) – anglický vynálezca, povolaním kováč. Spolu s majstrom J. Cowleym zostrojil parné čerpadlo, pokusy na zlepšenie pokračovali asi 10 rokov, kým nezačalo správne fungovať. Newcomenov parný stroj nebol univerzálny motor. Newcomenovou zásluhou je, že bol jedným z prvých, ktorí realizovali myšlienku využitia pary na výrobu mechanickej práce. Jeho meno nesie Spoločnosť historikov technológie Veľkej Británie. V roku 1711 Newcomen, Cowley a Severy vytvorili Spoločnosť držiteľov práv na vynález zariadenia na dvíhanie vody ohňom. Zatiaľ čo títo vynálezcovia vlastnili patent na „použitie sily ohňa“, všetka ich práca na výrobe parných strojov bola vykonaná s najprísnejšou dôvernosťou. Švéd Triewald, ktorý sa podieľal na zostavovaní Newcomenových strojov, napísal: „... vynálezcovia Newcomen a Cowley boli veľmi podozrievaví a opatrní v tom, aby pre seba a svoje deti uchovávali tajomstvo konštrukcie a použitia ich vynálezu. Španielskeho vyslanca pri anglickom dvore, ktorý prišiel z Londýna s veľkým sprievodom cudzincov, aby sa pozrel na nový vynález, dokonca nevpustili do miestnosti, v ktorej boli stroje umiestnené.“ Ale v 20. rokoch 18. storočia platnosť patentu vypršala a mnohí inžinieri začali vyrábať zariadenia na zdvíhanie vody. Objavila sa literatúra, ktorá tieto postoje popisuje.
Proces distribúcie univerzálnych parných strojov v Anglicku začiatkom 19. storočia. potvrdzuje obrovský význam nového vynálezu. Ak v desaťročí od roku 1775 do roku 1785. V rokoch 1785 až 1795 bolo vyrobených 66 dvojčinných strojov s celkovým výkonom 1288 k. Už bolo vytvorených 144 dvojčinných strojov s celkovým výkonom 2009 k a v nasledujúcich piatich rokoch - od 1795 do 1800. – 79 vozidiel s celkovým výkonom 1296 k.
V skutočnosti sa parný stroj začal používať v priemysle v roku 1710, keď anglickí robotníci Newcomen a Cowley prvýkrát postavili parný stroj, ktorý poháňal čerpadlo inštalované v bani, aby z neho odčerpávalo vodu.
Newcomenov stroj však nebol parný stroj v modernom zmysle slova, keďže hnacou silou v ňom stále nebola vodná para, ale tlak vzduchu. Preto sa toto auto nazývalo „atmosférické“. Aj keď v stroji vodná para slúžila ako v stroji Severi najmä na vytvorenie podtlaku vo valci, už tu bol navrhnutý pohyblivý piest - hlavná časť moderného parného stroja.
Na obr. Obrázok 4.1 zobrazuje parný vodný výťah Newcomen-Cowley. Keď bola tyč čerpadla 1 a záťaž 2 spustená, piest 4 sa zdvihol a para vstúpila do valca 5 cez otvorený ventil 7 z kotla 8, ktorého tlak bol mierne vyšší ako atmosférický. Para slúžila na čiastočné zdvihnutie piesta vo valci otvorenom hore, ale jej hlavnou úlohou bolo vytvárať v ňom vákuum. Na tento účel, keď piest stroja dosiahol svoju hornú polohu, bol kohútik 7 zatvorený a studená voda bola vstrekovaná z nádoby 3 cez kohútik 6 do valca. Vodná para rýchlo kondenzovala a atmosférický tlak vrátil piest na spodok valca, čím sa zdvihla sacia tyč. Kondenzát sa z valca uvoľnil trubicou9, piest sa opäť zdvihol kvôli prívodu pary a opakoval sa vyššie popísaný proces. Stroj Newcomen je periodický motor.
Newcomenov parný stroj bol pokročilejší ako Severiho, ľahšie sa ovládal, bol hospodárnejší a produktívnejší. Stroje prvých verzií však pracovali veľmi nehospodárne, aby vytvorili silu jedného Konská sila za hodinu sa spálilo až 25 kg uhlia, to znamená, že účinnosť bola asi 0,5 %. Zavedením automatickej distribúcie prúdov pary a vody sa zjednodušila údržba stroja, čas zdvihu piesta sa skrátil na 12–16 minút, čím sa zmenšila veľkosť stroja a znížili sa náklady na konštrukciu. Napriek tomu vysoká spotreba paliva sa tento typ stroja rýchlo rozšíril. Už v dvadsiatych rokoch 18. storočia tieto stroje fungovali nielen v Anglicku, ale aj v mnohých krajinách Európy – v Rakúsku, Belgicku, Francúzsku, Maďarsku, Švédsku a takmer storočie sa používali v uhoľnom priemysle a na zásobovanie vodou. do miest. V Rusku bol Newcomenov prvý paro-atmosférický motor nainštalovaný v roku 1772 v Kronštadte na čerpanie vody z doku. O prevalencii strojov Newcomen svedčí fakt, že posledný stroj tohto typu v Anglicku bol demontovaný až v roku 1934.
Ivan Ivanovič Polzunov (1728–1766) je talentovaný ruský vynálezca, ktorý sa narodil v rodine vojaka. V roku 1742 Nikita Bakharev, mechanik v závode v Jekaterinburgu, potreboval ostrých študentov. Voľba padla na štrnásťročného I. Polzunova a S. Čeremisinova, ktorí ešte študovali na Aritmetickej škole. Teoretická príprava v škole ustúpilo praktickému oboznámeniu sa s prácou najmodernejších strojov a zariadení vtedajšieho ruského závodu v Jekaterinburgu. V roku 1748 bol Polzunov preložený do Barnaulu, aby pracoval v továrňach Kolyvano-Voskresensk. Po samoštúdium kníh o hutníctve a mineralógii v apríli 1763 Polzunov navrhol projekt úplne originálneho parného stroja, ktorý sa od všetkých vtedy známych strojov líšil tým, že bol určený na pohon fúkacích mechov a bol kontinuálnou jednotkou. Vo svojom memorande o „požiarnom stroji“ z 26. apríla 1763 Polzunov podľa vlastných slov chcel „ ...stavanie ohnivého stroja vodné hospodárstvo zastaviť a v týchto prípadoch úplne zničiť a namiesto hrádzí pre pohyblivý základ závodu ho postaviť tak, aby bol schopný znášať a podľa ľubovôle aj všetky bremená na seba kladené, ktoré sú zvyčajne potrebné na rozdúchavanie nášho ohňa, čokoľvek je potrebné opraviť.“ A ďalej napísal: „Aby sme dosiahli túto slávu (ak to sily dovolia) pre vlasť a aby to bolo v prospech celého ľudu, kvôli veľkým znalostiam o používaní vecí, ktoré ešte nie sú veľmi známe. (podľa príkladu iných vied), uviesť do obyčaje.“ Neskôr vynálezca sníval o prispôsobení stroja iným potrebám. Projekt I.I. Polzunova bol predstavený kráľovskej kancelárii v Petrohrade. Rozhodnutie Kataríny II bolo nasledovné: „Jej cisárske veličenstvo je s nimi, Polzunovcami, nielen milosrdne potešené, ale pre väčšie povzbudenie sa rozhodla veliť: privítajte ho, Polzunov, do mechanika s hodnosťou a platom kapitána-poručíka a daj mu 400 rubľov ako odmenu.
Newcomenove stroje, ktoré dobre fungovali ako zariadenia na zdvíhanie vody, nedokázali uspokojiť naliehavú potrebu univerzálneho motora. Iba vydláždili cestu k vytvoreniu univerzálnych kontinuálnych parných strojov.
V počiatočnom štádiu vývoja parných strojov je potrebné vyzdvihnúť „požiarny stroj“ ruského banského majstra Polzunova. Motor bol určený na pohon mechanizmov jednej z taviacich pecí závodu Barnaul.
Podľa Polzunovho projektu (obr. 4.2) bola para z kotla (1) privádzaná do jedného povedzme ľavého valca (2), kde zdvihla piest (3) do najvyššej polohy. Potom bol prúd studenej vody (4) vstrekovaný zo zásobníka do valca, čo viedlo ku kondenzácii pary. V dôsledku atmosférického tlaku na piest sa znížil, zatiaľ čo v pravom valci v dôsledku tlaku pary piest stúpal. Rozvod vody a pary v Polzunovovom stroji vykonával špeciál automatické zariadenie(5). Plynulá pracovná sila od piestov stroja sa prenášala na remenicu (6), uloženú na hriadeli, z ktorej sa pohyb prenášal na vodno-parné rozvodné zariadenie, podávacie čerpadlo, ako aj pracovný hriadeľ, od r. ktorým boli poháňané dúchadlá.
Polzunovov motor bol „atmosférického“ typu, ale vynálezca v ňom ako prvý predstavil súčet práce dvoch valcov s piestami na jeden. spoločný hriadeľ, čo zabezpečilo rovnomernejší chod motora. Keď jeden z valcov bežal na voľnobeh, druhý bežal. Motor mal automatickú distribúciu pary a prvýkrát nebol priamo pripojený pracovný stroj. I.I. Polzunov vytvoril svoj stroj v mimoriadne ťažkých podmienkach, vlastnými rukami, bez potrebných financií a špeciálnych strojov. Nemal k dispozícii zručných remeselníkov: vedenie závodu pridelilo Polzunovovi štyroch študentov a pridelilo dvoch dôchodcov. Sekera a ďalšie jednoduché nástroje používané pri výrobe vtedy konvenčných strojov tu boli málo platné. Polzunov musel samostatne navrhnúť a postaviť nové zariadenie pre svoj vynález. Stavebníctvo veľké auto, asi 11 metrov vysoký, priamo z plechu, netestovaný ani na modeli, bez špecialistov, chcelo to enormné úsilie. Auto bolo postavené, ale 27. mája 1766 I.I. Polzunov zomrel na prechodnú spotrebu týždeň pred testovaním „veľkého stroja“. Samotný stroj, testovaný Polzunovovými študentmi, nielen zaplatil za seba, ale priniesol aj zisk, pracoval 2 mesiace, nedostal ďalšie zlepšenie a po poruche bol opustený a zabudnutý. Po Polzunovovom motore prešlo pol storočia, kým sa v Rusku začali používať parné stroje.
James Watt – anglický vynálezca, tvorca univerzálneho parného stroja, člen Kráľovskej spoločnosti v Londýne – sa narodil v meste Greenock v Škótsku. Od roku 1757 pôsobil ako mechanik na univerzite v Glasgowe, kde sa zoznámil s vlastnosťami vodnej pary a robil výskum závislosti teploty nasýtenej pary od tlaku. V rokoch 1763–1764 pri zostavovaní modelu Newcomenovho parného stroja navrhol znížiť spotrebu pary oddelením kondenzátora pary od valca. Odvtedy sa začala jeho práca na zdokonaľovaní parných strojov, štúdiu vlastností pary, stavbe nových strojov atď., ktorá pokračovala po celý jeho život. Na Wattovom pomníku vo Westminsterskom opátstve je vytesaný nápis: „... použitím sily tvorivého génia na zdokonalenie parného stroja rozšíril produktivitu svojej krajiny, zvýšil silu človeka nad prírodou a zaujal popredné miesto medzi najslávnejšími mužmi vedy a skutočnými dobrodincami ľudstva.“ Pri hľadaní finančných prostriedkov na zostavenie svojho motora začal Watt snívať rentabilná práca mimo Anglicka. Začiatkom 70. rokov povedal priateľom, že „je unavený zo svojej vlasti“ a vážne začal hovoriť o presťahovaní do Ruska. Ruská vláda ponúkla anglickému inžinierovi „povolanie zodpovedajúce jeho vkusu a znalostiam“ a ročný plat 1000 libier šterlingov. Wattovmu odchodu do Ruska zabránila zmluva, ktorú uzavrel v roku 1772 s kapitalistom Boltonom, majiteľom strojárskeho podniku v Soho pri Birminghame. Bolton už dlho vedel o vynáleze nového „ohnivého“ stroja, ale váhal s dotovaním jeho konštrukcie, pretože pochyboval o praktickej hodnote stroja. S Wattom sa ponáhľal uzavrieť dohodu, až keď reálne hrozil odchod vynálezcu do Ruska. Dohoda spájajúca Watt a Bolton sa ukázala ako veľmi účinná. Bolton sa ukázal ako inteligentný a prezieravý človek. Na nákladoch na stavbu stroja nešetril. Bolton si uvedomil, že Wattov génius, oslobodený od malichernej, vyčerpávajúcej starostlivosti o kúsok chleba, sa rozvinie do plný výkon a obohatí podnikavého kapitalistu. Okrem toho bol sám Bolton významným strojným inžinierom. Wattove technické nápady tiež zaujali. Závod v Soho bol na tú dobu preslávený prvotriednym vybavením a mal kvalifikovaných pracovníkov. Watt preto nadšene prijal Boltonovu ponuku začať výrobu nových parných strojov v závode. Od začiatku 70. rokov až do konca svojho života zostal Watt hlavným mechanikom závodu. V závode v Soho koncom roku 1774 postavili prvý dvojčinný stroj.
Newcomenov stroj bol za storočie svojej existencie výrazne vylepšený, ale zostal „atmosférický“ a nevyhovoval potrebám rýchlo rastúcej výrobnej technológie, ktorá si vyžadovala organizáciu rotačného pohybu pri vysokej rýchlosti.
Hľadanie mnohých vynálezcov bolo zamerané na dosiahnutie tohto cieľa. Len v Anglicku bolo v poslednej štvrtine 18. storočia vydaných viac ako tucet patentov na univerzálne motory rôznych systémov. Iba Jamesovi Wattovi sa však podarilo ponúknuť priemyslu univerzálny parný stroj.
Watt začal svoju prácu na parnom stroji takmer súčasne s Polzunovom, ale v r rozdielne podmienky. V Anglicku sa v tom čase priemysel rýchlo rozvíjal. Watta aktívne podporoval Bolton, majiteľ niekoľkých tovární v Anglicku, ktorý sa neskôr stal jeho partnerom, parlamentom, a mal možnosť využiť vysokokvalifikovaný inžiniersky personál. V roku 1769 si Watt nechal patentovať parný stroj so samostatným kondenzátorom a následne využitie nadmerného tlaku pary v motore, čo výrazne znížilo spotrebu paliva. Watt sa právom stal tvorcom parného piestového motora.
Na obr. 4.3 je znázornená schéma jedného z prvých Wattových parných strojov. Parný kotol 1 s piestovým valcom 3 je spojený parným potrubím 2, ktorým para periodicky vstupuje do hornej dutiny valca nad piestom 4 a do spodnej dutiny pod piestom. Tieto dutiny sú spojené s kondenzátorom potrubím5, kde dochádza ku kondenzácii výfukovej pary so studenou vodou a vytváraniu podtlaku. Stroj má vyvažovač6, ktorý pomocou ojnice7 spája piest s kľukou hriadeľa, na konci ktorej je namontovaný zotrvačník8.
Stroj ako prvý využíva princíp dvojitého pôsobenia pary, ktorý spočíva v tom, že čerstvá para sa privádza do valca stroja striedavo do komôr na oboch stranách piestu. Wattovo zavedenie princípu expanzie pary spočívalo v tom, že čerstvá para sa do valca vpúšťala len na časť zdvihu piesta, potom sa para prerušila a ďalší pohyb piesta sa uskutočnil v dôsledku expanzie pary a poklesu. vo svojom tlaku.
Vo Wattovom stroji teda rozhodujúcou hnacou silou nebol atmosférický tlak, ale elasticita pary vysoký krvný tlak, poháňajúci piest. Nový princíp parná prevádzka si vyžiadala úplnú zmenu konštrukcie stroja, najmä valca a rozvodu pary. Aby sa eliminovala kondenzácia pary vo valci, Watt najprv zaviedol parný plášť valca, pomocou ktorého začal parou ohrievať jeho pracovné steny a izoloval vonkajšiu stranu parného plášťa. Keďže Watt nemohol vo svojom stroji použiť na vytvorenie rovnomerného rotačného pohybu ojnica a kľukový mechanizmus(ochranný patent na takýto prevod si vzal francúzsky vynálezca Picard), potom si v roku 1781 nechal patentovať päť spôsobov premeny kývavého pohybu na kontinuálny rotačný. Najprv na tento účel používal planetárne alebo solárne koleso. Nakoniec Watt zaviedol odstredivý regulátor otáčok na zmenu množstva pary dodávanej do valca stroja podľa zmeny rýchlosti. Watt tak vo svojom parnom stroji stanovil základné princípy konštrukcie a prevádzky moderného parného stroja.
Wattove parné stroje pracovali na nízkotlakovú nasýtenú paru 0,2–0,3 MPa pri nízkom počte otáčok za minútu. Takto upravené parné stroje podávali vynikajúce výsledky, niekoľkonásobne znížili spotrebu uhlia na hp/h (koní za hodinu) v porovnaní s Newcomenovými strojmi a nahradili vodné koleso z banského priemyslu. V polovici 80. rokov 18. stor. Nakoniec bola vyvinutá konštrukcia parného stroja a z dvojčinného parného stroja sa stal univerzálny tepelný stroj, ktorý našiel široké uplatnenie takmer vo všetkých odvetviach hospodárstva mnohých krajín. V 19. storočí sa rozšírili banské zdvíhacie parné elektrárne, parné dúchadlá, valcovacie parné elektrárne, parné buchary, parné čerpadlá atď.
Ďalšie zvýšenie účinnosti parnú elektráreň dosiahol Wattov súčasník Arthur Wolf v Anglicku zavedením viacnásobnej expanzie pary postupne v 2, 3 a dokonca 4 krokoch, pričom para prechádzala z jedného valca stroja do druhého.
Upustenie od vyvažovača a použitie viacnásobnej expanzie pary viedlo k vytvoreniu nových konštrukčných foriem strojov. Dvojexpanzné motory sa začali konštruovať vo forme dvoch valcov – vysokotlakového valca (HPC) a nízkotlakového valca (LPC), do ktorých sa za HPC privádzala výfuková para. Valce boli umiestnené buď horizontálne (zložený stroj, obr. 4.4, a), alebo sekvenčne, keď boli oba piesty namontované na spoločnej tyči (tandemový stroj, obr. 4.4, b).
Veľká hodnota pre zvýšenie efektivity. Parné stroje začali v polovici 19. storočia využívať prehriatu paru s teplotami až 350°C, čo umožnilo znížiť spotrebu paliva na 4,5 kg/hp/h. Použitie prehriatej pary prvýkrát navrhol francúzsky vedec G.A. Girn.
George Stephenson (1781 – 1848) sa narodil v robotníckej rodine a pracoval v uhoľných baniach Newcastle, kde pracoval aj jeho otec a starý otec. Veľa sa vzdelával, študoval fyziku, mechaniku a iné vedy a zaujímal sa o vynálezcovskú činnosť. Stephensonove vynikajúce schopnosti ho priviedli na pozíciu mechanika a v roku 1823 bol vymenovaný za hlavného inžiniera spoločnosti pre stavbu prvej železnice. bežné používanie Stockton-Darlington; to mu otvorilo veľké možnosti v dizajne a invenčnej práci.
V Rusku prvé parné lokomotívy postavili ruskí mechanici a vynálezcovia Čerepanovovci – Efim Alekseevič (otec, 1774 – 1842) a Miron Efimovič (syn, 1803 – 1849), ktorí pracovali v továrňach Nižný Tagil a boli bývalými nevoľníkmi Demidova. majiteľov tovární. Z Čerepanovcov sa samovzdelávaním stali vzdelaní ľudia, navštevovali továrne v Petrohrade a Moskve, Anglicku a Švédsku. Za svoju vynaliezavú činnosť dostali Miron Cherepanov a jeho manželka v roku 1833 slobodu. Efim Čerepanov a jeho manželka dostali slobodu v roku 1836. Čerepanovci vytvorili asi 20 rôznych parných strojov, ktoré pracovali v továrňach Nižný Tagil.
Vysoký tlak pary pre parné stroje prvýkrát použil Oliver Evans v Amerike. To viedlo k zníženiu spotreby paliva až o 3 kg na hp/h. Neskôr začali konštruktéri parných lokomotív používať viacvalcové parné stroje, pretlakovú paru a reverzné zariadenia.
V 18. storočí Bola tu úplne pochopiteľná túžba použiť parný stroj v pozemnej a vodnej doprave. Vo vývoji parných strojov tvorili samostatný smer lokomotívy - mobilné parné pohonné jednotky. Prvú inštaláciu tohto typu vyvinul anglický staviteľ John Smith. V skutočnosti sa rozvoj parnej dopravy začal inštaláciou dymovodov do teplovodných kotlov, čím sa výrazne zvýšila ich produkcia pary.
Uskutočnilo sa mnoho pokusov o vývoj parných rušňov - parných lokomotív a boli postavené funkčné modely (obr. 4.5, 4.6). Z nich vyniká parná lokomotíva „Rocket“, ktorú zostrojil talentovaný anglický vynálezca George Stephenson (1781–1848) v roku 1825 (pozri obr. 4.6, a, b).
Rocket nebola prvou parnou lokomotívou, ktorú navrhol a skonštruoval Stephenson, ale v mnohých ohľadoch bola lepšia a na špeciálnej výstave v Raehill bola zvolená za najlepšiu lokomotívu a odporúčaná pre novú Liverpool a Manchester železnicu, ktorá sa v tom čase stala vzorom. . V roku 1823 Stephenson zorganizoval prvý závod na výrobu parných lokomotív v Newcastli. V roku 1829 bola v Anglicku zorganizovaná súťaž o najlepšiu parnú lokomotívu, ktorej víťazom sa stal stroj J. Stephensona. Jeho parný rušeň „Raketa“, vyvinutý na báze dymového kotla, s hmotnosťou vlaku 17 ton, dosahoval rýchlosť 21 km/h. Neskôr sa rýchlosť „rakety“ zvýšila na 45 km/h.
Železnice začali hrať v 18. storočí. obrovskú úlohu. Prvý cestujúci Železnica v Rusku v dĺžke 27 km z rozhodnutia cárskej vlády postavili zahraniční podnikatelia v roku 1837 medzi Petrohradom a Pavlovskom. V roku 1851 začala fungovať dvojkoľajová železnica Petrohrad – Moskva.
V roku 1834 zostrojili otec a syn Čerepanovovci prvú ruskú parnú lokomotívu (pozri obr. 4.6, c, d), prepravujúcu náklad s hmotnosťou 3,5 tony rýchlosťou 15 km/h. Ich následné lokomotívy prepravovali náklad s hmotnosťou 17 ton.
Pokusy o využitie parného stroja vo vodnej doprave sa robili už od začiatku 18. storočia. Je napríklad známe, že francúzsky fyzik D. Papin (1647–1714) zostrojil čln poháňaný parným strojom. Je pravda, že Papen v tejto veci nedosiahol úspech.
Vyriešený problém Americký vynálezca Robert Fulton (1765 – 1815), narodený v Little Briton (teraz Fulton), Pennsylvania. Je zaujímavé poznamenať, že prvé veľké úspechy pri vytváraní parných strojov pre priemysel, železnicu a vodná doprava padol na los talentovaných ľudí ktorí nadobudli vedomosti sebavzdelávaním. V tomto smere nebol Fulton výnimkou. Fulton, ktorý sa neskôr stal strojným inžinierom a pochádzal z chudobnej rodiny, sa spočiatku veľa vzdelával. Fulton žil v Anglicku, kde sa zaoberal výstavbou hydraulických konštrukcií a riešením množstva ďalších technických problémov. Vo Francúzsku (Paríž) postavil ponorku Nautilus a parnú loď, ktorá bola testovaná na rieke Seine. Ale toto všetko bol len začiatok.
Skutočný úspech prišiel do Fultonu v roku 1807: po návrate do Ameriky postavil kolesový parník „Clermont“ s nosnosťou 15 ton, poháňaný parným strojom s výkonom 20 k. s., ktorá v auguste 1807 uskutočnila prvý let z New Yorku do Albany s dĺžkou asi 280 km.
Ďalší rozvoj lodnej dopravy, riečnej aj námornej, postupoval pomerne rýchlo. Uľahčil to prechod z drevených na oceľové konštrukcie lodí, zvýšenie výkonu a rýchlosti parných strojov, zavedenie vrtuľa a množstvo ďalších faktorov.
S vynálezom parného stroja sa človek naučil premieňať energiu sústredenú v palive na pohyb, na prácu.
Parný stroj je jedným z mála vynálezov v histórii, ktorý dramaticky zmenil obraz sveta, spôsobil revolúciu v priemysle, doprave a dal impulz novému vzostupu vedeckého poznania. Bol to univerzálny motor pre priemysel a dopravu počas celého 19. storočia, no svojimi schopnosťami už nespĺňal požiadavky na motory, ktoré vznikali v súvislosti s výstavbou elektrární a používaním mechanizmov s vysoké rýchlosti koncom 19. storočia.
Namiesto pomalobežného parného stroja vstupuje do technickej sféry ako nový tepelný stroj rýchlobežná turbína s vyššou účinnosťou.
Prvý dvojvalcový vákuový parný stroj v Rusku skonštruoval mechanik I.I. Polzunov v roku 1763 a postavený v roku 1764 v Barnaule. James Watt, ktorý bol členom komisie pre prijatie Polzunovovho vynálezu, dostal v Londýne v apríli 1784 patent na parný stroj a je považovaný za jeho vynálezcu!
Polzunov, Ivan Ivanovič
- mechanik, ktorý postavil prvý parný stroj v Rusku; syn vojaka jekaterinburských horských družín, mal desať rokov a vstúpil do Jekaterinburskej aritmetickej školy, kde absolvoval kurz s titulom strojný študent. Medzi niekoľkými mladými ľuďmi bol Polzunov poslaný do Barnaulu do štátnych banských závodov, kde bol v roku 1763 náložným majstrom. Keď sa Polzunov zaoberal konštrukciou strojov s vodnými motormi používaných v hutách a baniach, upozornil na náročnosť konštrukcie takýchto strojov v oblastiach vzdialených od riek a ustálil sa na myšlienke využitia pary ako motora. Existuje niekoľko dôkazov, ktoré naznačujú, že táto myšlienka k nemu neprišla nezávisle, ale pod vplyvom Schlatterovej knihy: „Podrobný návod na ťažbu“ (Petrohrad, 1760), v ktorej desiatej kapitole je prvý opis pary motor, a to stroj, vyšiel v ruštine Newcomen. Polzunov sa energicky pustil do realizácie svojho nápadu, začal študovať silu a vlastnosti vodnej pary, kreslil kresby a vyrábal modely. Keď sa Polzunov po zdĺhavom výskume a experimentoch presvedčil o možnosti nahradiť hnaciu silu vody silou pary a dokázal to na modeloch, obrátil sa v apríli 1763 na šéfa závodov Kolyvan-Voskresensk, generálmajora A. I. Porošina. , s listom, v ktorom po načrtnutí motívov, ktoré ho podnietili nájsť novú silu, požiadal o finančné prostriedky na stavbu „ohnivého stroja“, ktorý vynašiel. Polzunovov projekt bol oznámený kabinetu Jej Veličenstva so žiadosťou o uvoľnenie sumy potrebnej na stavbu stroja. Podľa správy kabinetu nasledoval dekrét Kataríny II., ktorým „pre väčšie povzbudenie“ udelila Polzunovovi mechanikom plat a hodnosť inžinierskeho kapitána-poručíka a za odmenu si objednala 400 rubľov. a naznačil: „ak ho už v továrňach nebudú potrebovať, pošlite ho so striebrom do Petrohradu“ na dva až tri roky do Akadémie vied, aby si doplnil vzdelanie. Úrady však Polzunova nenechali odísť a požiadali o zrušenie jeho vyslania na Akadémiu vied, „pretože je tu preňho extrémna potreba uviesť ten parný stroj do praxe“. Vzhľadom na to musel Polzunov zostať na Sibíri až do konca prípadu. Dovtedy sa odložilo aj vydanie spomínaných 400 rubľov. Podľa odhadu, ktorý predložil, dostal potrebné sumy a materiál a dostal možnosť začať s výstavbou. Polzunov už 20. mája 1765 hlásil, že prípravné práce sú ukončené a stroj bude uvedený do prevádzky v októbri toho istého roku. Auto však v tomto čase nebolo pripravené. Množstvo nepredvídaných ťažkostí a neskúsenosť robotníkov spomalili postup prác. Navyše veľa materiálov potrebných na stavbu stroja nebolo možné získať na Sibíri. Musel som si ich objednať z Jekaterinburgu a čakať na doručenie niekoľko mesiacov. V decembri 1765 Polzunov dokončil stroj a minul naň 7 435 rubľov. 51 kopejok Svoj vynález však nemohol vidieť v praxi. Test stroja bol naplánovaný v Barnaule na 20. mája 1766 a 16. mája toho istého roku už Polzunov zomrel „na ťažké krvácanie z hrtana“. Polzunovov stroj pod vedením jeho študentov Levzina a Černitsina roztavil v priebehu dvoch mesiacov 9 335 bodov Zniznogorských rúd v Barnaule, no čoskoro bola jeho prevádzka v Barnaule „ako nepotrebná“ ukončená a neexistujú informácie, či bol použitý aj na tých, ktoré nemal vodné motory Zmeinogorsk závod a Semenovský baňa, kde to pôvodne zamýšľal sám vynálezca a jeho nadriadení V roku 1780 „stroj a konštrukcia, ktorú postavil Polzunov, fungovali vo dvojiciach a konštrukcia bola rozbitá. “ V Barnaulskom banskom múzeu je model Polzunovovho stroja. Polzunovovi nemožno pripísať, ako to niektorí robia, tú česť vynájsť prvý parný stroj. Napriek tomu bol Polzunovov stroj skutočne prvým parným strojom postaveným v Rusku a nedovážaný zo zahraničia; použitie parného stroja v roku 1765 nie na zdvíhanie vody, ale na iný priemyselný účel, by sa malo považovať za samostatný vynález, pretože v Anglicku bolo prvé použitie parného stroja na čerpanie vzduchu vykonané až v roku 1765.
