Možnosti využitia parnej energie boli známe už na začiatku nášho letopočtu. Potvrdzuje to zariadenie s názvom Heronian aeolipile, ktoré vytvoril starogrécky mechanik Heron z Alexandrie. Staroveký vynález možno pripísať parnej turbíne, ktorej guľa sa otáčala silou prúdov vodnej pary.
V 17. storočí bolo možné použiť paru na pohon motorov. Tento vynález sa dlho nepoužíval, no výrazne prispel k rozvoju ľudstva. Okrem toho je história vynálezu parných strojov veľmi fascinujúca.
koncepcia
Parný stroj pozostáva z tepelného motora s vonkajším spaľovaním, ktorý využíva energiu vodnej pary na vytvorenie mechanického pohybu piestu, ktorý zase otáča hriadeľ. Výkon parného stroja sa zvyčajne meria vo wattoch.
História vynálezu
História vynálezu parných strojov je spojená s poznatkami starovekej gréckej civilizácie. Diela tejto doby dlho nikto nepoužíval. V 16. storočí sa uskutočnil pokus o vytvorenie parnej turbíny. V Egypte na tom pracoval turecký fyzik a inžinier Takiyuddin al-Shami.
Záujem o tento problém sa znovu objavil v 17. storočí. V roku 1629 Giovanni Branca navrhol vlastnú verziu parnej turbíny. Vynálezy však stratili veľké množstvo energie. Ďalší vývoj si vyžadoval vhodné ekonomické podmienky, ktoré sa objavili neskôr.
Denis Papin je považovaný za prvého, kto vynašiel parný stroj. Vynálezom bol valec s piestom, ktorý stúpa v dôsledku pary a klesá v dôsledku jej kondenzácie. Zariadenia Saveryho a Newcomena (1705) mali rovnaký princíp činnosti. Zariadenie slúžilo na odčerpávanie vody z diel pri ťažbe.
Wattovi sa v roku 1769 podarilo zariadenie konečne vylepšiť.
Vynálezy Denisa Papina
Denis Papin bol vyštudovaný lekár. Narodil sa vo Francúzsku a v roku 1675 sa presťahoval do Anglicka. Je známy mnohými svojimi vynálezmi. Jedným z nich je tlakový hrniec, ktorý sa nazýval „Papenov kotol“.
Dokázal identifikovať vzťah medzi dvoma javmi, a to teplotou varu kvapaliny (vody) a výsledným tlakom. Vďaka tomu vytvoril utesnený kotol, vo vnútri ktorého bol zvýšený tlak, čo spôsobilo, že voda vrela neskôr ako zvyčajne a zvýšila sa teplota spracovania produktov v ňom umiestnených. Tým sa zvýšila rýchlosť varenia.
V roku 1674 vytvoril medicínsky vynálezca motor na pušný prach. Jeho práca spočívala v tom, že keď sa pušný prach vo valci zapálil, piest sa pohol. Vo valci sa vytvorilo slabé vákuum a atmosférický tlak vrátil piest na svoje miesto. V tomto prípade vytvorené plynné prvky vystupovali cez ventil a zvyšné sa ochladzovali.
Do roku 1698 sa Papenovi podarilo vytvoriť jednotku využívajúcu rovnaký princíp, ktorý nepracuje na pušnom prachu, ale na vode. Tak vznikol prvý parný stroj. Napriek výraznému pokroku, ku ktorému mohla myšlienka viesť, nepriniesla svojmu vynálezcovi výrazné výhody. Bolo to spôsobené skutočnosťou, že predtým iný mechanik, Savery, už patentoval parné čerpadlo a v tom čase ešte nebola vynájdená žiadna iná aplikácia pre takéto jednotky.
Denis Papin zomrel v Londýne v roku 1714. Napriek tomu, že vynašiel prvý parný stroj, odišiel z tohto sveta v núdzi a osamelosti.
Vynálezy Thomasa Newcomena
Z hľadiska dividend dopadol úspešnejší Angličan Newcomen. Keď Papin vytvoril svoj stroj, Thomas mal 35 rokov. Starostlivo študoval prácu Saveryho a Papina a dokázal pochopiť nedostatky oboch návrhov. Od nich prevzal všetky najlepšie nápady.
Už v roku 1712 v spolupráci so sklárskym a inštalatérskym majstrom Johnom Culleym vytvoril svoj prvý model. Takto pokračovala história vynálezu parných strojov.
Vytvorený model možno stručne vysvetliť takto:
- Konštrukcia kombinovala vertikálny valec a piest, ako má Papin.
- Tvorba pary prebiehala v samostatnom kotli, ktorý fungoval na princípe stroja Savery.
- Tesnosť v parnom valci bola dosiahnutá vďaka koži, ktorou bol piest potiahnutý.
Newcomenova jednotka získavala vodu z baní pomocou atmosférického tlaku. Stroj bol veľkých rozmerov a na prevádzku vyžadoval veľké množstvo uhlia. Napriek týmto nedostatkom sa Newcomenov model používal v baniach pol storočia. Dokonca umožnila znovuotvorenie baní, ktoré boli opustené v dôsledku zaplavenia podzemnou vodou.
V roku 1722 Newcomenov nápad dokázal svoju účinnosť tým, že odčerpal vodu z lode v Kronštadte len za dva týždne. Systém veterných mlynov by to mohol urobiť za rok.
Vzhľadom na to, že stroj bol vytvorený na základe starších verzií, anglický mechanik naň nemohol získať patent. Konštruktéri sa pokúsili využiť vynález na pohyb vozidla, no neúspešne. História vynálezu parných strojov sa tým neskončila.
Wattov vynález
James Watt bol prvý, kto vynašiel zariadenie, ktoré malo kompaktnú veľkosť, ale bolo dosť výkonné. Parný stroj bol prvý svojho druhu. Mechanik z University of Glasgow začal v roku 1763 opravovať Newcomenovu parnú jednotku. V dôsledku opravy si uvedomil, ako znížiť spotrebu paliva. Na to bolo potrebné udržiavať valec v neustále zahrievanom stave. Wattov parný stroj však nemohol byť pripravený, kým sa nevyriešil problém kondenzácie pary.
Riešenie prišlo, keď okolo práčovní prechádzal mechanik a všimol si, že spod krytov kotla vychádzajú oblaky pary. Uvedomil si, že para je plyn a musí sa pohybovať vo valci so zníženým tlakom.
Utesnením vnútra parného valca konopným lanom namočeným v oleji sa Wattovi podarilo eliminovať atmosférický tlak. Toto bol veľký krok vpred.
V roku 1769 dostal mechanik patent, ktorý uvádzal, že teplota motora v parnom stroji sa bude vždy rovnať teplote pary. Nešťastnému vynálezcovi to však nevyšlo podľa predstáv. Bol nútený dať do zástavy patent za dlhy.
V roku 1772 sa stretol s Matthewom Boltonom, ktorý bol bohatým priemyselníkom. Kúpil a vrátil Wattove patenty. Vynálezca sa vrátil do práce, podporovaný Boltonom. V roku 1773 bol Wattov parný stroj testovaný a ukázal, že spotreboval podstatne menej uhlia ako jeho náprotivky. O rok neskôr začala výroba jeho áut v Anglicku.
V roku 1781 sa vynálezcovi podarilo patentovať svoj ďalší výtvor – parný stroj na pohon priemyselných strojov. Všetky tieto technológie časom umožnia pohyb vlakov a parníkov pomocou pary. To úplne zmení život človeka.
Jedným z ľudí, ktorí mnohým zmenili život, bol James Watt, ktorého parný stroj urýchlil technologický pokrok.
Polzunovov vynález
Konštrukcia prvého parného stroja, ktorý mohol poháňať rôzne pracovné mechanizmy, vznikla v roku 1763. Vyvinul ho ruský mechanik I. Polzunov, ktorý pracoval v altajských banských závodoch.
Vedúci závodu bol oboznámený s projektom a dostal súhlas na vytvorenie zariadenia z Petrohradu. Polzunovov parný stroj bol uznaný a práca na jeho vytvorení bola zverená autorovi projektu. Tá chcela najskôr poskladať model v miniatúre, aby sa identifikovali a odstránili prípadné nedostatky, ktoré neboli viditeľné na papieri. Dostal však príkaz, aby začal s konštrukciou veľkého, výkonného stroja.
Polzunovovi boli poskytnutí pomocníci, z ktorých dvaja boli mechanicky naklonení a dvaja museli vykonávať pomocné práce. Vytvorenie parného stroja trvalo jeden rok a deväť mesiacov. Keď bol Polzunov parný stroj takmer pripravený, ochorel na spotrebu. Tvorca zomrel pár dní pred prvými testami.
Všetky akcie v stroji prebiehali automaticky, mohol pracovať nepretržite. Ukázalo sa to v roku 1766, keď Polzunovovi študenti vykonali posledné testy. O mesiac neskôr bolo zariadenie uvedené do prevádzky.
Stroj nielen vrátil vynaložené peniaze, ale svojim majiteľom poskytoval aj zisk. Do jesene vytiekol kotol a práce sa zastavili. Agregát sa dal opraviť, ale vedenie továrne o to nemalo záujem. Auto bolo opustené a o desaťročie neskôr bolo demontované ako nepotrebné.
Princíp fungovania
Na prevádzku celého systému je potrebný parný kotol. Výsledná para expanduje a tlačí na piest, čo má za následok pohyb mechanických častí.
Princíp činnosti je možné lepšie preštudovať pomocou ilustrácie nižšie.
Bez toho, aby sme zachádzali do detailov, úlohou parného stroja je premieňať energiu pary na mechanický pohyb piestu.
Efektívnosť
Účinnosť parného stroja je určená pomerom užitočnej mechanickej práce vo vzťahu k vynaloženému množstvu tepla obsiahnutému v palive. Energia uvoľnená do prostredia ako teplo sa neberie do úvahy.
Účinnosť parného stroja sa meria v percentách. Praktická účinnosť bude 1-8%. Ak je k dispozícii kondenzátor a trasa toku je rozšírená, toto číslo sa môže zvýšiť až o 25 %.
Výhody
Hlavnou výhodou parných zariadení je, že kotol môže využívať ako palivo akýkoľvek zdroj tepla, uhlie aj urán. To ho výrazne odlišuje od spaľovacieho motora. V závislosti od typu posledne menovaného je potrebný určitý druh paliva.
História vynálezu parných strojov ukázala výhody, ktoré sú badateľné aj dnes, keďže ako ekvivalent pary možno využiť jadrovú energiu. Samotný jadrový reaktor nedokáže premeniť svoju energiu na mechanickú prácu, ale je schopný generovať veľké množstvo tepla. Práve ten sa používa na výrobu pary, ktorá dá auto do pohybu. Solárna energia sa dá využiť rovnakým spôsobom.
Lokomotívy poháňané parou fungujú dobre vo vysokých nadmorských výškach. Efektivita ich práce netrpí nízkym atmosférickým tlakom v horách. V horách Latinskej Ameriky sa stále používajú parné lokomotívy.
V Rakúsku a Švajčiarsku sa používajú nové verzie parných lokomotív na suchú paru. Vykazujú vysokú účinnosť vďaka mnohým vylepšeniam. Nevyžadujú údržbu a ako palivo spotrebúvajú ľahké ropné frakcie. V ekonomických ukazovateľoch sú porovnateľné s modernými elektrickými rušňami. Parné lokomotívy sú zároveň oveľa ľahšie ako ich dieselové a elektrické náprotivky. V horských oblastiach je to veľká výhoda.
Nedostatky
Medzi nevýhody patrí predovšetkým nízka účinnosť. K tomu treba prirátať objemnosť prevedenia a nízku rýchlosť. To sa prejavilo najmä po nástupe spaľovacieho motora.
Aplikácia
Už je známe, kto vynašiel parný stroj. Zostáva zistiť, kde boli použité. Až do polovice dvadsiateho storočia sa parné stroje používali v priemysle. Používali sa aj na železničnú a parnú dopravu.
Závody, ktoré prevádzkovali parné stroje:
- cukor;
- zápas;
- papierne;
- textilné;
- potravinárske podniky (v niektorých prípadoch).
K tejto výbave patria aj parné turbíny. S ich pomocou stále fungujú generátory elektriny. Asi 80 % svetovej elektriny sa vyrába pomocou parných turbín.
Svojho času vznikali rôzne druhy dopravy poháňané parným strojom. Niektoré sa pre nevyriešené problémy nezakorenili, iné fungujú dodnes.
Preprava poháňaná parou:
- automobil;
- traktor;
- bager;
- lietadlo;
- lokomotíva;
- plavidlo;
- traktor.
Toto je história vynálezu parných strojov. Pozrime sa stručne na úspešný príklad pretekárskeho auta Serpolle, ktorý bol vytvorený v roku 1902. Na súši vytvoril svetový rýchlostný rekord 120 km za hodinu. Preto boli parné autá konkurencieschopné s elektrickými a benzínovými kolegami.
V USA sa tak v roku 1900 vyrobilo najviac parných strojov. Na cestách sa nachádzali až do tridsiatych rokov dvadsiateho storočia.
Väčšina tohto druhu dopravy sa stala nepopulárnou po nástupe spaľovacieho motora, ktorého účinnosť je oveľa vyššia. Takéto autá boli hospodárnejšie, pričom boli ľahké a rýchle.
Steampunk ako trend éry parných strojov
Keď už hovoríme o parných strojoch, rád by som spomenul populárny trend - steampunk. Termín sa skladá z dvoch anglických slov – „steam“ a „protest“. Steampunk je typ sci-fi, ktorý sa odohráva v druhej polovici 19. storočia vo viktoriánskom Anglicku. Toto obdobie v histórii je často označované ako Age of Steam.
Všetky diela majú jednu charakteristickú črtu – rozprávajú o živote v druhej polovici 19. storočia, štýl rozprávania pripomína román H. G. Wellsa „Stroj času“. Príbehy opisujú mestskú krajinu, verejné budovy a technológie. Zvláštne miesto majú vzducholode, staré autá a bizarné vynálezy. Všetky kovové časti boli upevnené nitmi, keďže zváranie sa ešte nepoužívalo.
Pojem „steampunk“ vznikol v roku 1987. Jeho popularita je spojená s objavením sa románu „The Difference Engine“. Napísali ju v roku 1990 William Gibson a Bruce Sterling.
Na začiatku 21. storočia vyšlo v tomto smere niekoľko slávnych filmov:
- "Stroj času";
- "Liga výnimočných pánov";
- "Van Helsing".
K predchodcom steampunku patria diela Julesa Verna a Grigorija Adamova. Záujem o tento trend sa z času na čas prejavuje vo všetkých sférach života – od kina až po každodenné oblečenie.
Vynález parných strojov bol prelomom v histórii ľudstva. Niekde na prelome 17. – 18. storočia sa začalo s výmenou neefektívnej ručnej práce, vodných kolies a úplne nových a jedinečných mechanizmov – parných strojov. Práve vďaka nim boli možné technické a priemyselné revolúcie a vlastne celý pokrok ľudstva.
Ale kto vynašiel parný stroj? Komu za to vďačí ľudstvo? A kedy to bolo? Na všetky tieto otázky sa pokúsime nájsť odpovede.
Ešte pred naším letopočtom
História vzniku parného stroja sa začína v prvých storočiach pred naším letopočtom. Volavka Alexandrijská opísala mechanizmus, ktorý začal fungovať až vtedy, keď bol vystavený pare. Zariadenie bola guľa, na ktorej boli pripevnené trysky. Para vychádzala z trysiek tangenciálne, čo spôsobilo otáčanie motora. Toto bolo prvé zariadenie, ktoré bolo poháňané parou.
Tvorcom parného stroja (alebo skôr turbíny) je Taghi al-Dinome (arabský filozof, inžinier a astronóm). Jeho vynález sa stal široko známym v Egypte v 16. storočí. Mechanizmus bol navrhnutý nasledovne: prúdy pary smerovali priamo na mechanizmus s lopatkami a keď sa vyvalil dym, lopatky sa otáčali. Niečo podobné navrhol v roku 1629 taliansky inžinier Giovanni Branca. Hlavnou nevýhodou všetkých týchto vynálezov bola príliš veľká spotreba pary, ktorá zase vyžadovala obrovské množstvo energie a nebola praktická. Vývoj bol pozastavený, pretože vedecké a technické poznatky vtedajšieho ľudstva nestačili. Navyše o takéto vynálezy vôbec nebola núdza.
Vývoj
Až do 17. storočia bolo vytvorenie parného stroja nemožné. Akonáhle však úroveň ľudského rozvoja vzrástla, okamžite sa objavili prvé kópie a vynálezy. Hoci ich vtedy nikto nebral vážne. Napríklad v roku 1663 publikoval anglický vedec v tlači návrh svojho vynálezu, ktorý inštaloval na hrade Raglan. Jeho zariadenie slúžilo na zdvíhanie vody na steny veží. Ako všetko nové a neznáme bol však aj tento projekt prijatý s pochybnosťami a na jeho ďalší rozvoj sa nenašli sponzori.
História vzniku parného stroja začína vynálezom paro-atmosférického motora. V roku 1681 vynašiel francúzsky vedec zariadenie, ktoré odčerpávalo vodu z baní. Najprv sa ako hnacia sila používal pušný prach a potom ho nahradila vodná para. Takto sa objavil parno-atmosferický stroj. Obrovský príspevok k jeho zlepšeniu mali vedci z Anglicka Thomas Newcomen a Thomas Severen. Neoceniteľnú pomoc poskytol aj ruský vynálezca-samouk Ivan Polzunov.
Papenov neúspešný pokus
Parno-atmosférický stroj, ktorý mal v tom čase ďaleko od dokonalosti, vzbudil mimoriadnu pozornosť v oblasti stavby lodí. Posledné úspory minul D. Papen na kúpu malého plavidla, na ktoré začal inštalovať vodný zdvíhací parno-atmosférický stroj vlastnej výroby. Mechanizmus účinku spočíval v tom, že voda pri páde z výšky začala otáčať kolesá.
Vynálezca vykonal svoje testy v roku 1707 na rieke Fulda. Mnoho ľudí sa zhromaždilo, aby sa pozreli na zázrak: loď, ktorá sa pohybovala po rieke bez plachiet a vesiel. Počas testov však došlo ku katastrofe: motor explodoval a niekoľko ľudí zahynulo. Úrady sa na neúspešného vynálezcu nahnevali a zakázali mu akúkoľvek prácu a projekty. Loď bola skonfiškovaná a zničená a o niekoľko rokov neskôr zomrel aj samotný Papen.
Chyba
Parník Papen mal nasledujúci princíp fungovania. Na dno valca bolo potrebné naliať malé množstvo vody. Pod samotným valcom sa nachádzal gril, ktorý slúžil na ohrev kvapaliny. Keď voda začala vrieť, výsledná para expandovala a zdvihla piest. Vzduch bol vytláčaný z priestoru nad piestom cez špeciálne vybavený ventil. Keď voda zovrela a začala vytekať para, bolo potrebné fritézu vybrať, zatvoriť ventil, aby sa odstránil vzduch, a použiť studenú vodu na ochladenie stien valca. Vďaka takýmto úkonom para vo valci kondenzovala, pod piestom sa vytvorilo vákuum a vďaka sile atmosférického tlaku sa piest vrátil na svoje pôvodné miesto. Počas jeho pohybu nadol sa vykonala užitočná práca. Účinnosť Papenovho parného stroja však bola negatívna. Lodný motor bol mimoriadne nehospodárny. A čo je najdôležitejšie, bolo to príliš zložité a nepohodlné na použitie. Papinov vynález preto od samého začiatku nemal budúcnosť.
Nasledovníci
Tým sa však príbeh vzniku parného stroja neskončil. Ďalším, oveľa úspešnejším ako Papen, bol anglický vedec Thomas Newcomen. Dlho študoval diela svojich predchodcov so zameraním na slabé miesta. A s využitím toho najlepšieho z ich práce vytvoril v roku 1712 svoj vlastný prístroj. Nový parný stroj (foto prezentované) bol navrhnutý nasledovne: bol použitý valec, ktorý bol vo vertikálnej polohe, ako aj piest. Newcomen to prevzal z Papinovho diela. Para sa však tvorila už v inom kotli. Okolo piestu bola zaistená pevná koža, ktorá výrazne zvýšila tesnosť vo vnútri parného valca. Tento stroj bol tiež paro-atmosférický (voda stúpala z bane pomocou atmosférického tlaku). Hlavnými nevýhodami vynálezu boli jeho objemnosť a neefektívnosť: stroj „zjedol“ obrovské množstvo uhlia. Priniesol však oveľa viac výhod ako Papenov vynález. Preto sa takmer päťdesiat rokov používal v žalároch a baniach. Slúžil na odčerpávanie podzemných vôd a tiež na odvodňovanie lodí. Snažil som sa prerobiť svoje auto tak, aby sa dalo používať na premávku. Všetky jeho pokusy však boli neúspešné.
Ďalším vedcom, ktorý sa ohlásil, bol D. Hull z Anglicka. V roku 1736 predstavil svetu svoj vynález: parno-atmosférický stroj, ktorý mal ako pohon lopatkové kolesá. Jeho vývoj bol úspešnejší ako Papinov. Niekoľko takýchto lodí bolo okamžite prepustených. Používali sa najmä na ťahanie člnov, lodí a iných plavidiel. Spoľahlivosť paro-atmosférického motora však nevzbudzovala dôveru a lode boli vybavené plachtami ako hlavným pohonným zariadením.
A hoci mal Hull viac šťastia ako Papin, jeho vynálezy postupne stratili význam a boli opustené. Napriek tomu mali parno-atmosférické stroje tej doby veľa špecifických nedostatkov.
História vytvorenia parného stroja v Rusku
Ďalší prielom nastal v Ruskej ríši. V roku 1766 vznikol v hutníckom závode v Barnaule prvý parný stroj, ktorý pomocou špeciálnych dúchadiel privádzal vzduch do taviacich pecí. Jeho tvorcom bol Ivan Ivanovič Polzunov, ktorý za zásluhy o vlasť dostal dokonca dôstojnícku hodnosť. Vynálezca predložil svojim nadriadeným výkresy a plány „požiarneho motora“ schopného poháňať mechy dúchadla.
Osud si však s Polzunovom zahral krutý vtip: sedem rokov po prijatí jeho projektu a zostavení auta ochorel a zomrel na spotrebu – len týždeň pred začiatkom testovania jeho motora. Jeho pokyny však stačili na naštartovanie motora.
Takže 7. augusta 1766 bol spustený a zaťažený Polzunovov parný stroj. Už v novembri toho istého roku sa to však zlomilo. Dôvodom sa ukázali byť príliš tenké steny kotla, ktorý nebol určený na záťaž. Okrem toho vynálezca vo svojich pokynoch napísal, že tento kotol je možné použiť iba počas testovania. Výroba nového kotla by sa ľahko zaplatila, pretože účinnosť Polzunovho parného stroja bola pozitívna. Za 1023 hodín práce sa s jeho pomocou vytavilo viac ako 14 libier striebra!
Ale napriek tomu nikto nezačal opravovať mechanizmus. Polzunovov parný stroj zbieral prach viac ako 15 rokov v sklade, kým sa svet priemyslu nezastavil a nerozvinul. A potom bol kompletne rozobraný na súčiastky. Rusko v tej chvíli zrejme ešte nedozrelo na používanie parných strojov.
Požiadavky doby
Život medzitým nestál. A ľudstvo neustále premýšľalo o vytvorení mechanizmu, ktorý by nám umožnil nezávisieť od vrtošivej prírody, ale riadiť svoj vlastný osud. Každý chcel čo najrýchlejšie opustiť plachtu. Preto otázka vytvorenia parného mechanizmu neustále visela vo vzduchu. V roku 1753 bola v Paríži spustená súťaž medzi remeselníkmi, vedcami a vynálezcami. Akadémia vied vypísala odmenu pre každého, kto dokáže vytvoriť mechanizmus, ktorý dokáže nahradiť silu vetra. No napriek tomu, že sa súťaže zúčastnili také mysle ako L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix a ďalší, nikto neprišiel so životaschopným návrhom.
Roky plynuli. A priemyselná revolúcia pokrývala čoraz viac krajín. Prvenstvo a vedenie medzi ostatnými mocnosťami vždy pripadlo Anglicku. Koncom osemnásteho storočia sa práve Veľká Británia stala tvorcom veľkého priemyslu, vďaka čomu získala titul svetového monopolu v tomto odvetví. Otázka mechanického motora bola každým dňom naliehavejšia. A taký motor vznikol.
Prvý parný stroj na svete
Rok 1784 bol pre Anglicko a svet prelomový v priemyselnej revolúcii. A zodpovedný za to bol anglický mechanik James Watt. Parný stroj, ktorý vytvoril, sa stal najslávnejším objavom storočia.
Niekoľko rokov som študoval nákresy, konštrukciu a princípy fungovania parno-atmosférických strojov. A na základe toho všetkého dospel k záveru, že pre efektívny chod motora je potrebné vyrovnať teploty vody vo valci a pary, ktorá vstupuje do mechanizmu. Hlavnou nevýhodou parno-atmosférických strojov bola neustála potreba chladenia valca vodou. Bolo to drahé a nepohodlné.
Nový parný stroj bol navrhnutý inak. Valec bol teda uzavretý v špeciálnom parnom plášti. Watt tak dosiahol svoj konštantný zahrievaný stav. Vynálezca vytvoril špeciálnu nádobu ponorenú do studenej vody (kondenzátor). Pomocou potrubia bol k nemu pripojený valec. Keď sa para vo valci vyčerpala, prešla potrubím do kondenzátora a tam sa opäť zmenila na vodu. Počas práce na vylepšení svojho stroja vytvoril Watt vákuum v kondenzátore. V ňom sa teda skondenzovala všetka para vychádzajúca z valca. Vďaka tejto inovácii sa proces expanzie pary značne zvýšil, čo následne umožnilo získať oveľa viac energie z rovnakého množstva pary. Bol to vrcholný úspech.
Tvorca parného stroja zmenil aj princíp prívodu vzduchu. Teraz para najprv spadla pod piest, čím ho zdvihla, a potom sa zhromaždila nad piestom a znížila ho. Sfunkčnili tak oba zdvihy piestov v mechanizme, čo predtým ani nebolo možné. A spotreba uhlia na konskú silu bola štyrikrát nižšia ako spotreba paro-atmosferických motorov, o čo sa snažil James Watt. Parný stroj veľmi rýchlo dobyl najprv Veľkú Britániu a potom celý svet.
"Charlotte Dundas"
Potom, čo bol celý svet ohromený vynálezom Jamesa Watta, začalo sa rozšírené používanie parných strojov. Takže v roku 1802 sa v Anglicku objavila prvá loď poháňaná parou - Charlotte Dundas. Za jeho tvorcu sa považuje William Symington. Loď sa používala na ťahanie člnov pozdĺž kanála. Úlohu pohonu na lodi zohrávalo lopatkové koleso namontované na korme. Loď prvýkrát úspešne prešla testami: za šesť hodín odtiahla dve obrovské člny 18 míľ. Zároveň mu značne prekážal protivietor. Ale zvládol to.
A predsa ho položili, lebo sa báli, že v dôsledku silných vĺn, ktoré sa vytvorili pod lopatkovým kolesom, sa vyplavia brehy kanála. Mimochodom, muž, ktorého dnes celý svet považuje za tvorcu prvého parníka, bol na testoch Charlotte.
vo svete
Anglický lodiar od mladosti sníval o lodi s parným strojom. A teraz sa jeho sen stal skutočnosťou. Koniec koncov, vynález parných strojov bol novým impulzom v stavbe lodí. Spolu s americkým vyslancom R. Livingstonom, ktorý prevzal materiálnu stránku problému, sa Fulton ujal projektu lode s parným strojom. Bol to komplexný vynález založený na myšlienke veslovej vrtule. Po bokoch lode boli v rade dlaždice napodobňujúce mnohé veslá. Dlaždice si zároveň stále navzájom prekážali a lámali sa. Dnes môžeme ľahko povedať, že rovnaký efekt bolo možné dosiahnuť len s tromi alebo štyrmi panelmi. Ale z hľadiska vedy a techniky tej doby to bolo nereálne vidieť. Preto to mali lodiari oveľa ťažšie.
V roku 1803 bol Fultonov vynález predstavený celému svetu. Parník sa pomaly a rovnomerne pohyboval pozdĺž Seiny a zasiahol mysle a predstavivosť mnohých vedcov a osobností v Paríži. Napoleonova vláda však projekt odmietla a nespokojní stavitelia lodí boli nútení hľadať šťastie v Amerike.
A tak sa v auguste 1807 po Hudsonovom zálive plavil prvý parník na svete s názvom Claremont, ktorý poháňal výkonný parný stroj (foto prezentované). Mnohí vtedy jednoducho neverili v úspech.
Claremont vyrazil na svoju prvú plavbu bez nákladu a bez pasažierov. Nikto nechcel cestovať na palube lode, ktorá chrlila oheň. No už na spiatočnej ceste sa objavil prvý pasažier – miestny farmár, ktorý za lístok zaplatil šesť dolárov. Stal sa prvým pasažierom v histórii lodnej spoločnosti. Fulton bol taký dojatý, že dal odvážlivcovi doživotne zadarmo jazdiť na všetkých svojich vynálezoch.
Počas svojej histórie mal parný stroj mnoho variácií vyhotovenia v kove. Jednou z týchto inkarnácií bol parný rotačný stroj strojného inžiniera N.N. Tverskoy. Tento parný rotačný stroj (parný stroj) sa aktívne používal v rôznych oblastiach techniky a dopravy. V ruskej technickej tradícii 19. storočia sa takýto rotačný motor nazýval rotačný stroj. Motor sa vyznačoval odolnosťou, účinnosťou a vysokým krútiacim momentom. Ale s príchodom parných turbín sa na to zabudlo. Nižšie sú uvedené archívne materiály, ktoré vytvoril autor tejto stránky. Materiály sú veľmi rozsiahle, preto je tu prezentovaná zatiaľ len časť z nich.
Skúšobná rotácia parného rotačného motora so stlačeným vzduchom (3,5 atm).
Model je určený pre výkon 10 kW pri 1500 ot./min. pri tlaku pary 28-30 atm.
Na konci 19. storočia sa na parné stroje - „rotačné motory N Tverskoya“ zabudlo, pretože piestové parné stroje sa ukázali byť jednoduchšie a technologicky vyspelejšie na výrobu (pre vtedajšie priemyselné odvetvia) a parné turbíny poskytovali väčší výkon. .
Ale poznámka o parných turbínach je pravdivá len pri ich veľkej hmotnosti a celkových rozmeroch. S výkonom viac ako 1,5-2 tisíc kW totiž viacvalcové parné turbíny vo všetkých ohľadoch prekonávajú parné rotačné motory, a to aj pri vysokých nákladoch na turbíny. A na začiatku 20. storočia, keď lodné elektrárne a energetické jednotky elektrární začali mať výkon mnoho desiatok tisíc kilowattov, takéto schopnosti mohli poskytnúť iba turbíny.
ALE - parné turbíny majú ešte jednu nevýhodu. Pri zmenšovaní ich hmotnostných a rozmerových parametrov smerom nadol sa výkonové charakteristiky parných turbín prudko zhoršujú. Špecifický výkon sa výrazne zníži, účinnosť klesá, pričom vysoké výrobné náklady a vysoké otáčky hlavného hriadeľa (potreba prevodovky) zostávajú. Preto - v oblasti výkonu menej ako 1,5 tisíc kW (1,5 MW) je takmer nemožné nájsť parnú turbínu, ktorá by bola efektívna vo všetkých smeroch, a to ani za veľa peňazí...
Preto sa v tejto výkonovej rade objavila celá „kytica“ exotických a málo známych vzorov. Ale najčastejšie sú aj drahé a neúčinné... Skrutkové turbíny, Teslovy turbíny, axiálne turbíny atď.
Ale z nejakého dôvodu všetci zabudli na parné „rotačné stroje“ - rotačné parné stroje. Medzitým sú tieto parné stroje mnohonásobne lacnejšie ako akékoľvek čepeľové a skrutkové mechanizmy (hovorím to so znalosťou veci, ako človek, ktorý už za vlastné peniaze vyrobil viac ako tucet takýchto strojov). Parné „rotačné stroje“ N. Tverskoya zároveň majú silný krútiaci moment od veľmi nízkych otáčok a majú priemernú rýchlosť otáčania hlavného hriadeľa pri plnej rýchlosti od 1 000 do 3 000 ot / min. Tie. Takéto stroje, či už na elektrický generátor alebo na parný automobil (nákladné, traktorové, traktorové), nebudú vyžadovať prevodovku, spojku a pod., ale budú priamo spojené svojim hriadeľom s dynamom, kolesami parného automobilu atď. .
Takže vo forme parného rotačného motora - systému „N. Tverskoy rotačný stroj“ máme univerzálny parný stroj, ktorý dokonale vyrába elektrinu poháňanú kotlom na tuhé palivo vo vzdialenej lesnej alebo tajgskej dedine, v poľnom tábore. , alebo vyrábať elektrickú energiu v kotolni na vidieckom sídlisku alebo „spriadať“ na odpad z procesného tepla (horúci vzduch) v tehelni či cementárni, v zlievarni a pod.
Všetky takéto zdroje tepla majú výkon menší ako 1 mW, preto sú tu klasické turbíny málo použiteľné. Ale všeobecná technická prax zatiaľ nepozná iné stroje na rekuperáciu tepla premenou tlaku vznikajúcej pary na prácu. Toto teplo sa teda nijako nevyužíva – jednoducho sa hlúpo a nenávratne stratí.
Už som vytvoril „parný rotačný stroj“ na pohon elektrického generátora 3,5 - 5 kW (v závislosti od tlaku pary), ak všetko pôjde podľa plánu, čoskoro bude stroj s výkonom 25 aj 40 kW. Presne to, čo je potrebné na zabezpečenie lacnej elektriny z kotla na tuhé palivo alebo spracovania tepelného odpadu na vidiecku usadlosť, malú farmu, poľný tábor atď., atď.
V princípe sa rotačné motory rozširujú smerom nahor, preto umiestnením mnohých sekcií rotora na jeden hriadeľ je ľahké opakovane zvyšovať výkon takýchto strojov jednoduchým zvýšením počtu štandardných modulov rotora. To znamená, že je celkom možné vytvoriť parné rotačné stroje s výkonom 80-160-240-320 kW alebo viac...
Ale okrem stredných a relatívne veľkých parných elektrární budú v malých elektrárňach žiadané aj parné energetické okruhy s malými parnými rotačnými strojmi.
Napríklad jeden z mojich vynálezov je „Elektrický generátor pre kemping a turistiku využívajúci miestne tuhé palivo“.
Nižšie je video, kde je testovaný zjednodušený prototyp takéhoto zariadenia.
Ale malý parný stroj už veselo a energicky roztáča svoj elektrický generátor a vyrába elektrinu z dreva a iného paliva z pastvín.
Hlavným smerom komerčnej a technickej aplikácie parných rotačných motorov (rotačných parných strojov) je výroba lacnej elektriny pomocou lacného tuhého paliva a spáliteľného odpadu. Tie. maloobjemová energetika – distribuovaná výroba elektriny pomocou parných rotačných motorov. Predstavte si, ako by sa rotačný parný stroj perfektne hodil do prevádzkovej schémy píly, niekde na ruskom severe alebo na Sibíri (Ďaleký východ), kde nie je centrálne napájanie, elektrinu poskytuje za drahú cenu dieselový generátor poháňaný naftou palivo dovážané z diaľky. Ale samotná píla vyprodukuje za deň minimálne pol tony pilín – plát, ktorý nemá kam dať...
Takýto drevný odpad má priamu cestu do kotla, kotol vyrába vysokotlakovú paru, para poháňa rotačný parný stroj a roztáča elektrický generátor.
Rovnakým spôsobom je možné spaľovať neobmedzené milióny ton odpadu z poľnohospodárskych plodín atď. A je tam aj lacná rašelina, lacné energetické uhlie atď. Autor stránky vypočítal, že náklady na palivo pri výrobe elektriny prostredníctvom malej parnej elektrárne (parný stroj) s parným rotačným motorom s výkonom 500 kW budú od 0,8 do 1.
2 ruble za kilowatt.
Ďalšou zaujímavou možnosťou využitia parného rotačného stroja je inštalácia takéhoto parného stroja na parný automobil. Nákladné vozidlo je traktorové parné vozidlo so silným krútiacim momentom a na lacné tuhé palivo - veľmi potrebný parný stroj v poľnohospodárstve a lesnom priemysle. Použitím moderných technológií a materiálov, ako aj využitím „Organického Rankinovho cyklu“ v termodynamickom cykle bude možné zvýšiť efektívnu účinnosť na 26-28 % pri použití lacného tuhého paliva (alebo lacného kvapalného paliva, ako napríklad „palivo do pece“ alebo použitý motorový olej). Tie. nákladné auto - ťahač s parným strojom
a rotačný parný stroj s výkonom cca 100 kW, spotrebuje cca 25 – 28 kg energetického uhlia na 100 km (cena 5 – 6 rubľov za kg) alebo cca 40 – 45 kg pilín (cena v r. sever je voľný)...
Existuje mnoho ďalších zaujímavých a perspektívnych oblastí použitia rotačného parného stroja, ale veľkosť tejto stránky nám neumožňuje zvážiť ich všetky podrobne. Vďaka tomu môže parný stroj stále zastávať veľmi popredné miesto v mnohých oblastiach modernej techniky a v mnohých odvetviach národného hospodárstva.
UVEDENIE EXPERIMENTÁLNEHO MODELU ELEKTRICKÉHO GENERÁTORA S PARNÝM STROJOM
máj -2018 Po zdĺhavých pokusoch a prototypoch bol vyrobený malý vysokotlakový kotol. Kotol je natlakovaný na tlak 80 atm, takže bez problémov udrží pracovný tlak 40-60 atm. Uvedený do prevádzky s prototypom modelu parného axiálneho piestového motora mojej konštrukcie. Funguje skvele - pozrite si video. Za 12-14 minút od zapálenia na dreve je pripravený na výrobu vysokotlakovej pary.
Teraz sa začínam pripravovať na kusovú výrobu takýchto agregátov - vysokotlakový kotol, parný stroj (rotačný alebo axiálny piest), kondenzátor. Zariadenia budú fungovať v uzavretom okruhu s cirkuláciou voda-para-kondenzát.
Dopyt po takýchto generátoroch je veľmi vysoký, pretože 60 % ruského územia nemá centrálne napájanie a spolieha sa na výrobu nafty. A cena motorovej nafty neustále rastie a už dosiahla 41-42 rubľov za liter. A aj tam, kde je elektrina, energetické spoločnosti neustále zvyšujú tarify a žiadajú veľa peňazí na pripojenie nových kapacít.
V mysliach väčšiny ľudí vo veku smartfónov sú autá poháňané parou niečím archaickým, čo nám vyvoláva úsmev. Steam stránky v histórii automobilového priemyslu boli veľmi svetlé a bez nich je ťažké si predstaviť modernú dopravu vo všeobecnosti. 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. Najvážnejšia a najhmatateľnejšia rana pre nákladné autá poháňané parou prišla v roku 1933 so zákonom o dani z ťažkých vozidiel. Až v roku 1934, keď sa znížili clá na dovoz ropných produktov, sa črtalo víťazstvo benzínových a naftových motorov nad parnými strojmi.
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 prinútiť 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 odčerpávali vodu z baní a zdvíhali bremená, ale v polovici 18. storočia už bolo v podnikoch v Anglicku niekoľko stoviek takýchto parných zariadení.
Čo je to parný stroj? 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.
Tento principiálny diagram fungovania parného kotla v praxi mal značné nevýhody.
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 vysokotlakového parného stroja. 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 poháňal zadné kolesá a vrtuľu. 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
Práve ich fotografickú spoločnosť predali bratia Stanleyovci, keď sa v roku 1897 rozhodli vážne venovať výrobe parných áut 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 mali povesť spoľahlivých áut. Parná jednotka bola umiestnená vzadu a kotol bol vykurovaný benzínovými alebo petrolejovými horákmi. Zotrvačník dvojčinného dvojvalcového parného motora sa otáča k zadnej náprave cez reťazový pohon. 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 pár sekúnd a po minúte a pol para vytvorila potrebný tlak a mohlo sa 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 najluxusnejším autom druhej polovice 20. rokov a najnovšou verziou parného auta Doblov. Kožený interiér, leštené drevo a prvky zo 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. Práve v mestách parné autá vyvolávali u snobov alergie. Náklad však musí byť doručený za každého počasia a nielen v rámci mesta. A čo medzimestské autobusy a vojenská technika? S malými autami sa tam nezaobídete.
Nákladná doprava má oproti osobnej jednu podstatnú výhodu – jej rozmery.
Nákladná doprava má oproti osobnej jednu podstatnú výhodu – jej rozmery. Umožňujú umiestniť výkonné elektrárne kdekoľvek v aute. Navyše to len zvýši nosnosť a schopnosť bežkosti. 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 na ťažko dostupných miestach.
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. Pri umiestnení navrchu dodával parogenerátor horúcu paru priamo do priestoru motora, ktorý bol s nápravami spojený sústavou kardanových hriadeľov. Keď bol parný stroj umiestnený dole, teda na podvozku, kotol zohrieval vodu a do motora privádzal paru trubicami, čo zaručovalo stratu teploty.
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
Na oživenie vojnou zničeného hospodárstva Sovietskeho zväzu 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. Je zrejmé, že princíp zásobovania zásobníkom tuhého paliva a umiestnenie parného stroja na kamióne boli vypožičané z praxe zariadení na výrobu plynu.
Osud majiteľa lesov – NAMI-012
Vlastnosti domáceho parného valníka a nosiča dreva NAMI-012 boli nasledovné
- 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%.
- Jedna 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.
Na internete som narazil na zaujímavý článok.
"Americký vynálezca Robert Greene vyvinul úplne novú technológiu, ktorá generuje kinetickú energiu premenou zvyškovej energie (ako iné druhy paliva). Parné stroje Greene sú zosilnené piestom a navrhnuté pre široké spektrum praktických účelov."
To je všetko, nič viac a nič menej: úplne nová technológia. No prirodzene som sa začal pozerať a snažil som sa pochopiť. Všade sa to píše Jednou z najunikátnejších výhod tohto motora je schopnosť generovať výkon zo zvyškovej energie motorov. Presnejšie povedané, zvyšková energia výfukových plynov z motora sa môže premeniť na energiu pre čerpadlá a chladiace systémy jednotky. Takže čo z toho, ako som pochopil, použiť výfukové plyny na privedenie vody do varu a potom premenu pary na pohyb. Aké je to potrebné a lacné, pretože... aj keď je tento motor, ako sa hovorí, špeciálne navrhnutý z minimálneho počtu dielov, stále stojí veľa a má zmysel robiť záhradu, najmä keď som nevidíte v tomto vynáleze nič zásadne nové? A už bolo vynájdených veľa mechanizmov na premenu vratného pohybu na rotačný pohyb. Na webovej stránke autora sa dvojvalcový model predáva v zásade nie drahý 
len 46 dolárov.
Na webe autora je video využívajúce solárnu energiu a je tam aj fotka niekoho na lodi, ktorá používa tento motor. 
Ale v oboch prípadoch zjavne nejde o zvyškové teplo. Stručne povedané, pochybujem o spoľahlivosti takéhoto motora: "Guľové kĺby sú zároveň duté kanály, cez ktoré sa para privádza do valcov." Aký je váš názor, milí používatelia stránky?
Články v ruštine
