Изобрел паровую машину 4 буквы: Изобретатель паровой машины, 4 буквы, первая буква У — кроссворды и сканворды

Содержание

Семь фактов о создателе универсальной паровой машины Джеймсе Уатте

19 января 1736 года - день рождения шотландского изобретателя Джеймса Уатта, который изобрел универсальную паровую машину двойного действия. Шотландец, именем которого назвали единицу измерения мощности, в буквальном смысле, изменил мир. Его работы положили начало промышленной революции в Англии, а затем уже и во всем мире.

"РГ" собрала интересные факты о знаменитом изобретателе.

1. История паровых машин берет свое начало задолго до изобретения Уатта. На самом деле, он усовершенствовал разработку англичанина Томаса Ньюкомена. Созданную им в 1712 году паровую машину в течение полувека использовали для откачки воды в шахтах, на судоремонтных предприятиях. Однако эта конструкция была очень громоздкой, требовала постоянного пополнения запасов угля, для чего порой задействовали до 50 лошадей. Управление машиной осуществлялось вручную - для этого нанимали специального человека, который с определенной периодичностью открывал и закрывал клапаны.

В 1763 году Джеймсу Уатту, который тогда был механиком университета Глазго, поручили починить действующий макет паровой машины Ньюкомена. В процессе изобретатель понял, что цилиндр конструкции нужно держать постоянно нагретым - это сильно сократило бы расход топлива. Рассказывают, что, Уатта осенило, когда он прогуливался вдоль прачечных и увидел облака пара, которые стремились вырваться из-под крышек котлов с бельем. Изобретатель сделал так, что цилиндр постоянно оставался горячим: для этого пар, до конденсации, отводился в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Благодаря применению теплоизоляционного материала, конденсор оставался холодным. Таким образом, пароатмосферная машина превратилась в паровую.

2. Патент на свое изобретение - "создание парового двигателя, в котором температура двигателя всегда будет равна температуре пара, несмотря на то, что пар будет охлаждаться до температуры ниже ста градусов" - Уатт получил в 1769 году. Но паровую машину новой конструкции он создал только спустя семь лет: у изобретателя было плохо с деньгами, и он не имел возможности воплотить в жизнь свою идею.

В 1772 году он познакомился с богатым промышленником Мэтью Болтоном, который помог ему избавиться от долгов и финансово поддержал в работе. Спустя год Уатт испытал свою паровую машину, которая выполняла функцию насоса, однако требовала намного меньше угля. Болтон и Уатт открыли компанию по производству паровых машин, выпуск которых начался в 1774 году. Для того, чтобы построить новый прокатный цех, промышленник попросил изобретателя создать специальную паровую машину - для привода прокатных станков.

3. В 1781 году Уатт запатентовал изобретение, которое сделало его знаменитым - паровую машину "для осуществления движения вокруг оси с целью приведения в действие других машин". По сути, она могла использоваться не только в качестве насоса, как изобретение Ньюкомена, а для любой работы.

Паровая машина двойного действия Уатта работала следующим образом. В крышке цилиндра имелся сальник, который обеспечивал свободное движение поршня. Пар поступал в цилиндр попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Поэтому и рабочий, и обратный ход совершались при помощи помощью пара. Возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращение маховика при помощи планетарного механизма (системы, состоящей из нескольких зубчатых колес, вращающихся вокруг центральной - солнечной - шестерни).

В 1784 году Уатт модернизировал свою машину, которую назвали "универсальной". Она появилась на фабриках и заводах, с ее помощью приводили в движение прядильные и ткацкие станки и другие механизмы. А в начале XIX века двигатели системы Уатта установили на первые паровоз и пароход. Жизнь человека изменилась в корне.

4. Уатту и Болтону пришлось бороться с многочисленными некачественными подделками паровой машины. В то время каждый, кто имел хоть какое-то представление о подобной конструкции, пытался сделать ее самостоятельно, чтобы заработать на волне популярности. Зачастую подделки были опасны в эксплуатации: это портило имидж производителей. Они выиграли тысячи судебных разбирательств.

5. Российская академия наук предложила Уатту, при условии переезда, занятие, "сообразное с его вкусом и познаниями" и приличным ежегодным жалованьем в 1000 фунтов стерлингов. Узнав об этом, поэт Эразм Дарвин умолял изобретателя не ездить: "Я надеюсь, что Ваша огненная машина оставит Вас здесь". В Россию Уатт так и не поехал.

6. Изначально, для того, чтобы продвинуть на рынке свою паровую машину, Уатту понадобилось наглядно представить ее преимущества. Изобретатель рассчитал, какой груз, в среднем, в минуту поднимает обычная лошадь, приводя в действие водяной насос. Эту единицу мощности он обозначил как "лошадиную силу". Таким образом, Уатт наглядно показал, во сколько раз паровая машина эффективнее лошади.

7. В 1882 году Британская ассоциация инженеров решила, впервые в истории техники, присвоить имя собственное единице измерения и, таким образом, увековечить Джеймса Уатта. С тех пор мощность в Международной системе единиц измеряется в ваттах.

Задал пару. Человек, который начал промышленную революцию | Наука | Общество

​Ровно 250 лет назад в истории человечества началась новая эпоха. Она была связана с использованием энергии пара и дала старт промышленной революции. 5 января 1769 года изобретатель

Джеймс Уатт получил патент на паровую машину.

От циркулей до паровой машины

«Ничего не может быть позорнее для человека, чем браться не за своё дело», — говорил шотландский инженер Джеймс Уатт. Этому правилу он старался следовать всю жизнь.

Потеряв в восемнадцатилетнем возрасте мать, Джеймс отправился в Лондон: дела отца пошатнулись, и ему пришлось заботиться о себе самостоятельно. Парень хотел освоить ремесло, связанное с изготовлением измерительных приборов. И на протяжении года этим и занимался. Начал с циркулей и линеек, потом взялся за квадранты и теодолиты (что это такое, ведомо лишь картографам и геодезистам). Жил впроголодь и почти не выходил на улицу.

Вернувшись в Шотландию, молодой инженер открыл собственное дело в Глазго: мастерил и чинил инструменты. Зимой 1763 года к нему обратился профессор физики местного университета Джон Андерсон. Он просил отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена. Да-да, паровая машина на тот момент уже существовала. Изобретённая кузнецом и механиком

Томасом Ньюкоменом, она на протяжении 50 лет применялась в основном для откачки воды из угольных шахт. У конструкции был ряд недостатков: большие габариты, необходимость постоянно пополнять запасы угля, низкий КПД. Очевидно, что машину надо было усовершенствовать, но никто даже не пытался сделать это. Вопрос состоял лишь в том, кто задумается об этом первым. Этим человеком и стал Джеймс Уатт.

Машина Ньюкомена (слева) и машина Ньюкомена с конденсатором Уатта (справа). Фото: Public Domain

Куда ж без спонсора?

Уатт провёл с макетом паровой машины Ньюкомена ряд экспериментов и внёс в конструкцию изменения. Но ему этого было мало. Он уже мечтал создать совершенную паровую машину. Вот как он вспоминал об этом в более поздней переписке:

«Нужно доказать, что именно я являюсь изобретателем и что изобретение моё предназначено для сбережения потребления пара и топлива, по патенту 1769 года, и что описание достаточно подробное, чтобы механик, знакомый с устройством машины Ньюкомена, смог создать нечто подобное.

Я не изобретал сие устройство постепенно, оно открылось мне, я полагаю, целиком в те несколько часов 1765 года. Первым шагом стало понимание того, что 1) пар является эластичным телом; 2) воду можно выталкивать через длинную трубку, а воздух — поршнем; 3) поршень также выталкивает воду; 4) для плотности можно использовать вместо воды смазку; 5) пар (а не воздух) должен давить на поршень; 6) тогда цилиндр будет нагреваться».

Мастерская Джеймса Уатта. Фото: Commons.wikimedia.org/ Frankie Roberto

Джеймс Уатт предположил, что машина будет работать эффективнее, если её цилиндр будет постоянно оставаться в нагретом состоянии. Он рассчитал, что почти три четверти её энергии тратится именно на нагрев цилиндра, в который перед началом цикла поступала холодная вода. Изобретатель снабдил устройство изолированной камерой для конденсации. Но сразу создать действующий прототип паровой машины ему не удалось: нужны были средства.

Компаньоном и спонсором инженера стал Мэттью Болтон: английский промышленник, владелец литейного завода.

С его помощью Уатт усовершенствовал механизм, сделав его работу более стабильной. При этом он увеличил мощность примерно в пять раз, что дало экономию по углю в 75%. Ещё более важная вещь: после проведённой модернизации машины Ньюкомена стало возможным преобразование поступательного движения поршня во вращательное. То есть двигатель мог крутить, к примеру, колесо мельницы или фабричного станка.

Портрет Мэттью Болтона кисти Карла Фредерика фон Бреды. Фото: Public Domain

Гений не только в технике

В январе 1769 года Джеймс Уатт получил патент на своё изобретение. По факту он не изобретал паровую машину, а лишь модернизировал то, что придумали до него. Но внедрённых им технических нюансов хватило для того, чтобы устройство стало эффективным для использования энергии пара в промышленности. Это дало толчок индустриальной революции и навсегда вписало имя Джеймса Уатта в историю.

Патент Джеймса Уатта 1769 года. Фото: Public Domain

Сам Уатт не до конца понимал, насколько значимо его изобретение. Стоит напомнить, в чём суть индустриальной (или промышленной) революции. На протяжении веков человечество использовало только то, что могло создать своими руками. С XVI века в ход пошла продукция мануфактур: предприятий, где используется ручной труд. Но, чтобы нарастить объёмы, был необходим рывок: механизация и массовые формы производства. А для этого были нужны машины нового поколения. Учёные и инженеры того времени смогли придумать много полезных устройств, которые пригодились промышленникам. Но ни одно из них по своему значению и влиянию на развитие цивилизации не может сравниться с паровой машиной Уатта. Это была действительно революция.

Впоследствии Джеймс Уатт в компании с Мэттью Болтоном создал целый ряд приспособлений, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное с помощью энергии пара. Когда паровые двигатели установили на самодвижущиеся машины, они побежали по дорогам и по рельсам, поплыли по воде. Так появились паровозы, пароходы, паровые автомобили и даже тракторы.  

Правда, попытки освоить воздушное пространство с помощью парового двигателя были безуспешными. Зато оказались вполне продуктивны в сфере научной фантастики: в многочисленных произведениях жанра стимпанк (англ.

steampunk: steam — «пар» и punk — «панк») небеса бороздят дирижабли, самолёты и прочие летательные аппараты, использующие водяной пар.

Паровая машина Джеймса Уатта. Фото: Commons.wikimedia.org/ Nicolás Pérez

Вот уж о чём Джеймс Уатт вряд ли думал, так это о том, что созданные им машины спустя два века породят целую субкультуру, у которой будет масса поклонников. Выходит, он оказался влиятельным гением не только в технике, но и в искусстве.

Чья, чья паровая машина, говорите?!

? LiveJournal
  • Main
  • Top
  • Interesting
  • 235 ideas
  • Your 2020 in LJ
  • Disable ads
Login
  • Login
  • CREATE BLOG Join
  • English (en)
    • English (en)
    • Русский (ru)
    • Українська (uk)
    • Français (fr)
    • Português (pt)
    • español (es)
    • Deutsch (de)
    • Italiano (it)
    • Беларуская (be)

Главные изобретения Джеймса Уатта - Всё самое интересное в одном журнале — ЖЖ




Фото: Wikimedia Commons

Выдающийся шотландский инженер, изобретатель-механик Джеймс Уатт, труды которого положили начало промышленной революции сначала в Англии, а затем и во всем мире.


ПАРОВАЯ МАШИНА

В полном смысле этого слова Джеймс Уатт не был первым человеком, который изобрел паровую машину. Подобное устройство было описано Героном Александрийским в I веке н.э. Реальная паровая турбина была изобретена намного позже, в средневековом Египте, арабским инженером XVI века, который предложил метод вращения вертела силой потока пара, направляемого на лопасти, закрепленные по ободу колеса. Джеймс Уатт изобрел универсальную паровую машину, усовершенствовав паровую машину Ньюкомена, которую во времена Уатта использовали для откачки воды из угольных шахт. Первым таким значительным новшеством стала изолированная камера для конденсации: Джеймс Уатт зарегистрировал патент на свое изобретение в 1769 году. При этом в документе значилось, что он изобрел не новую паровую машину, а паровой двигатель, температура которого всегда равнялась температуре пара. Следующее усовершенствование было направлено на то, чтобы заставить поршень в цилиндре совершать полезную работу не за счет атмосферного давления, а с помощью давления пара. Позднее он также изолировал паровой цилиндр, а в 1782 году изобрел машину двойного действия, которая позволила увеличить производительность паровой машины в четыре раза, что дало 75% экономию в себестоимости угля. В дополнение к другим различным усовершенствованиям паровой машин Уатт также изобрел центробежный регулятор, при помощи которого осуществлялся автоматический контроль за скоростью машины, манометр и дроссельный клапан.

ПАРОВОЙ МОЛОТ

Помимо паровой машины и усовершенствований для нее, Уатт также изобрел паровой молот. Патент на него изобретатель получил в 1784 году, сразу после получения патента на паровую машину. Это приспособление оснащалось маховым колесом, для привода распространенного в то время рычажного молота. Первый из молотов Уатта весил 54,5 килограмм и поднимался на высоту 8 дюймов (203 миллиметра). Затем Уатт построил рычажный паровой молот с весом падающих частей около 380 килограмм, производивший 300 ударов в минуту. Паровой молот был одной из важнейших машин своего времен и господствовал в машиностроении на протяжении 90 лет.



Мастерская Джеймса Уатта Фото: Frankie Roberto/Wikimedia Commons

КОПИРОВАЛЬНЫЙ ПРЕСС

В 1780 году Уатт изобрел и запатентовал портативный копировальный пресс, который состоял из коробки, в которой были отделения для карандашей, ручки, линейки и бумаги, а также специальный отсек для копировальной бумаги. В металлизированной коробке был запас краски и воды на 24 листа копирования. Для зажима листа оригинала использовалась металлическая крышка. До начала работы копировальные листы 12 часов выдерживались в специальном составе. Фактическое копирование производилось поворотом ручки аппарата, вращавшей два латунных валика, расположенных в нижней части корпуса. Оригинал документа помещался на копировальную пластину между подъемными крышками. Его прижимали к влажной копировальной бумаге для получения оттиска, и, таким образом, на копировальных листах получалась зеркальная копия документа, которая после 24 часов сушки была готова к использованию. Компания, основанная Уаттом, выпускала подобные машины до конца XIX века, ее использовали в своей работе такие известные люди, как Бенджамин Франклин, Джордж Вашингтон и Томас Джефферсон.
В преклонных годах изобретатель также трудился над машиной для копирования скульптурных произведений, эйдографом — механическим приспособлением, позволяющим с высокой точностью копировать барельефы, медальоны, статуи и прочие вещи самой сложной формы.

ПАРАЛЛЕЛОГРАММ УАТТА

Механизм, изобретенный Уаттом в 1784 году для придания поршню паровой машины прямолинейного движения. Параллелограмм состоит из двух горизонтальных рычагов, шарнирно прикрепленных к концам вертикального рычага, который закреплен в центре балки моста и имеет возможность вращения. За счет поворота вертикального рычага компенсируется неравномерность движения в поворотах. В наши дни используется на задней оси в некоторых автомобильных подвесках.


Паровая машина Уатта. Фото: Eclipse.sx/Wikimedia Commons

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

В качестве измерения мощности Уатт предложил использовать понятие «лошадиная сила». Эта единица измерения использовалась при большинстве расчетов до 1882 года, пока Британская ассоциация инженеров решила назвать единицу мощности именем Уатта — Ватт. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения.

источник

Поддержи автора - Добавь в друзья!

"История изобретения паровой машины" ℹ️ принцип работы и действия, способы применения, изобретатель первого парового двигателя

История изобретения

Краткое содержание сообщения о создании первых паровых машин следует начать с упоминания Герона Александрийского. Еще в первом веке нашей эры этот удивительный древний ученый кратко описал устройство, которое приводил в движение пар. Он назвал его «эолипил» — управляемый ветром. Выходящие из клапанов потоки горячего пара приводили конструкцию в действие. Греки не знали, что такое пар, и считали, что вода при нагревании переходит в горячий воздух. Поэтому Герон был уверен, что из сопла его машины вырывается горячий ветер.

Также Герон был первым, кто употребил паровой двигатель в качестве водяного насоса. Кстати, многие исследователи полагают, что открытие Герона могло уже в те времена спровоцировать начало промышленной революции, однако практического применения эти машины в древнем мире не нашли. Почему? Скорее всего, за отсутствием необходимости, так как труд рабов и животных был гораздо дешевле, чем изготовление каких-либо машин, к которым относились не более, как к игрушкам.

Многие ученые пытались обратить мощную энергию кипящей воду на службу человечеству. Вот имена некоторых первопроходцев, работавших над созданием и усовершенствованием паровых механизмов:

  • Архимед — увлеченный грек придумал паровую пушку однократного действия. Он назвал ее «супергром» — архитронито. Эскизы похожего устройства также были найдены в рукописях Леонардо да Винчи, который был в первую очередь придворным изобретателем, и только во вторую — гениальным живописцем.
  • Таги-аль-Диноме — арабский физик, философ, астроном, инженер. В шестнадцатом веке создал машину, напоминающую паровую турбину. Лопасти вращались посредством направленных на них потоков пара.
  • Архитектор Дж. Бранка в 1629 году опубликовал книгу «Различные машины». В ней описан аналог двигателя Герона, который использовался, как паровая ступа: к турбине был подсоединен привод для дробления руды.
  • Дени Папен — доктор, физик, в семнадцатом веке сконструировал первый в мире паровой двигатель.
  • Оливер Эванс — усовершенствовал двигатель, использовав вместо вакуума пар высокого давления
  • Джеймс Уатт — изобретатель, инженер. В конце восемнадцатого века изобрёл тепловой двигатель, улучшенную паровую машину. Именно он мог бы стать создателем первого в мире транспортного средства на базе парового двигателя, но проект показался ему слишком опасным и рискованным, вследствие чего не был реализован.
  • Никола Жозеф Кюнью — французский военный инженер, в 1769 году создал прародительницу всех безлошадных средств передвижения. Вес этой деревянной повозки составлял порядка 2800 кг. Конструкция имела два поршня, пара хватало на 15 минут. История с грузовиком Кюньо закончилась не очень удачно — он врезался в стену, так как тормозов не было.

История изобретения паровых машин знала многих неевропейских ученых. Первый похожий на современную турбину, приводимую в движение паром, механизм был изобретен в Египте в середине 1500-х годов физиком Таги-аль-Диноме. Немного позже в Италии было представлено похожее решение.

Недостатком таких двигателей был довольно низкий коэффициент полезного действия (КПД), так как большая часть тепла рассеивалась в воздухе. По этой причине дальнейшее изобретение подобных устройств временно приостановилось. Ещё одной причиной было отсутствие необходимости в таких вещах.

Попытки практического использования

Эдвард Сомерсет показал паровое устройство для подъёма воды на высокие строения, но проект не получил финансирования и был отложен. Француз Дени Папен проводил опыты по отводу воздуха из цилиндра посредством взрыва пороха и сделал вывод, что вакуум создается в процессе парообразования. Для автоматизации процесса он использовал постоянно нагреваемый котел с водой. Это стало его изобретением. Также ученый создал предохранительный клапан.

Научный прогресс неизбежно следует за осознанием необходимости перемен. В Англии такая срочная нужда как раз назревала, так как угледобывающая промышленность страны оказывалась невыгодной из-за огромной стоимости откачки воды из рудников. Просто необходимо было придумать способ решить эту проблему, заменив силу лошадей на более рациональное решение.

Военный инженер Томас Севери создал первый паровой агрегат, откачивающий воду из рудников. Он получил патент на свою так называемую «огненную машину» в 1698 году. В машине Севери, как и у Герона, использовались избыточное давление пара и вакуум, возникающий при конденсации. Также он сконструировал устройство для пожаротушения, но и оно продержалось недолго — его признали опасным. Главным минусом было то, что от высокого давления резервуар с жидкостью мог взорваться, именно это отпугивало людей от нововведений.

Однако настоящий переворот произвели поршневые паровые механизмы. Томас Ньюкомен, выходец из народа, кузнец по профессии, инженер-самоучка, изучил достоинства и недостатки машин Севери, когда устанавливал их на рудниках. В 1712 году он изобрел приспособление на базе двигателя Севери для откачки воды из глубоких шахт, которое можно назвать поршневым атмосферным двигателем. Оно было популярно и пользовалось успехом, так как проблема с затоплением шахт требовала решения. Недостаток таких машин заключался в их громадных размерах и ничтожном КПД.

Оливер Эванс и Ричард Тревитик в своих конструкциях использовали пар, который подавался с повышенным давлением — это значительно увеличило мощность и эффективность, но повысило число случаев взрыва котла. В связи с этим было принято решение об использовании предохранительного клапана Дени Папена, чтобы понижать чрезмерно высокое давление пара.

Появление конденсатора

В конце 17 века Джеймс Уатт создал тепловой двигатель — улучшенную версию паровой машины. В такой конструкции внутренняя энергия топлива превращалась в механическую энергию поршня.

Уатт провёл ряд опытов над уже существующими моделями паровых двигателей и убедился в их неэффективности. Он доказал, что в них три четверти пара расходуются без пользы: во время каждого цикла пар должен согревать цилиндр, потому что перед ним там находилась холодная вода, так как от разницы температур создавалось большое давление, из-за этого большая часть энергии тратилась на обогрев, вместо того, чтобы быть преобразованной в механическую энергию. Он изобрел конденсатор — устройство, понижающее давление в цилиндре путем конденсации части пара, камера сгорания была такой же температуры, как и входящий в неё пар.

Первый автомобиль

В докладе на тему изобретения паровой машины в 8 классе нельзя не упомянуть самоходную «телегу». В 1769 французским военным инженером и изобретателем Никола Жозефом Кюнью был представлен этот первый в мире «автомобиль». Он имел три деревянных колеса — одно переднее и два задних, ведущим было переднее колесо, на котором были зацепы для повышения сцепления с грунтом. Спереди был размещен котел для нагрева воды, рядом с ним находился цилиндр, расположенный в вертикальном положении.

Машина оказалась практически неуправляемой. Также в конструкции не было тормозов, вследствие чего во время испытаний она врезалась в стену. В то же время эту машину можно считать предшественником паровозов и локомобилей (двигателей с локально расположенными узлами).

Принцип работы и применение

Для действия паровой машины обязательно нужен паровой котёл. Он представляет собой двигатель внешнего сгорания, так как топливо для нагрева котла сгорает в топке, то есть вне основного механизма (в двигателе внутреннего сгорания процесс горения происходит внутри цилиндра). Пар, который расширяется в котле, давит на поршень (в паровом двигателе) или на лопасти (в паровой турбине), а их движение передаётся механическим путём к остальным деталям.

Существует несколько видов паровых машин:

  1. Локомобиль — установка, в которой парообразующий агрегат, поршень и другие элементы смонтированы вместе, как один механизм. Отсюда и название (локальный — расположенный в одном месте).
  2. Тип компаунд — машина одиночного действия. Поршень перемещается в одну сторону под давлением пара, а обратно возвращается за счет инерционного вращения маховика, который присоединяется к двигателю.
  3. Тип тандем — машина двойного действия. Была изобретена в 1782 году Джеймсом Уаттом. Здесь пар по очереди подается в каждую сторону, толкая поршень. В связи с этим тут более сложная система парораспределения. По сравнению с компаунд версией, эта имеет более высокую скорость работы и большую плавность движения.

До середины 20 века, когда уже достигли расцвета сложнейшие области физики, паровые двигатели все еще применялись там, где были необходимы их положительные свойства (высокий показатель надёжности, возможность долговременных перегрузок, неприхотливость, невысокие расходы на эксплуатацию, отсутствие специальных навыков для ремонта), и их использование было выгодным. Они активно внедрялись на теплозатратных промышленных предприятиях: заводах по производству сахара, бумажных заводах, в железнодорожном и водном транспорте.


Паровая машина Уатта. История техники и изобретений

Главным двигателем в разных отраслях производства веками оставалось водяное колесо. Но этот двигатель требовал располагать предприятия у рек и для запуска нуждался в дорогостоящих подготовительных работах. Мощность водяных колёс, зависевшую от силы реки, было трудно контролировать: ведь как в засуху, так и при наводнении — двигатель мог встать. Нужда в мощном, дешёвом, легкоуправляемом двигателе, который можно установить в любом месте, привела к созданию паровых машин.

Паровая машина Уатта

Вспомнить Герона

«Праотцами» паровой машины можно считать два творения Герона Александрийского — поршневый насос и эолипил, в котором сила пара использована как источник энергии. Идею эолипила развил итальянский инженер Джованни Бранка, создав в 1629 г. первую паровую турбину, схожую с водяным колесом, но вращаемую не потоком воды, а давлением струи пара.

Двигатель Бранка был слишком слаб для промышленного использования — мощи паровой струи, поступающей из кипящего котла с водой, не хватало для раскручивания большого колеса. Поршневые насосы в XVI-XVIII вв. широко использовались для откачки грунтовых вод из глубоких шахт и приводились в движение водяным колесом (гидравлическим двигателем). Английский изобретатель Эдвард Сомерсет объединил идею поршня и использование пара в качестве рабочего тела (источника энергии) и в 1655 г. построил паровой насос для подъёма воды на стену замка. Но в те годы его идея не нашла поддержки.

Модель Папена

Серия научных открытий XVII- XVIII вв., познакомившая человечество с воздействием атмосферного давления, свойствами вакуума и расширением объёма тел при нагревании, дала пищу умам конструкторов, стремившихся создать новые типы двигателей. Опираясь на накопленные знания и конструкторский опыт предшественников, французский изобретатель Дени Папен в 1680 г. создал первую модель паровой машины. Рабочий поршень его машины, поднятый паром, образованным в рабочем цилиндре, опускаясь под давлением атмосферы, с помощью системы блоков поднимал груз. Так модель Папена показывала возможность практического применения силы пара.

Дени Папен

«Друг рудокопа»

В 1698 г. английский инженер Томас Севери получил патент на «друга рудокопа» — паровой насос для откачки воды из шахт. Всю работу «друга» выполнял пар — там даже не было поршня. Севери, в отличие от Папена, стал производить пар в паровом котле, отделённом от рабочей части машины. Но для действия машины приходилось каждый раз охлаждать паровой котёл, и тепло, на создание которого тратился уголь в нагревательной печи, уходило в воздух.

Турбина — вращающийся (ротационный) двигатель, преобразующий энергию рабочего тела (воды, пара, газа) в механическую работу.Конденсация — переход вещества из газообразного состояния в жидкое. После конденсации пар становится водой.

Двигатель Ньюкомена

Английский кузнец, изобретатель-самоучка Томас Ньюкомен, объединив идеи Папена и Севери, в 1711 г. создал машину, в которой пар охлаждался не в котле, а в рабочем цилиндре, сберегая больше тепла и делая процесс непрерывным. Ньюкомен назвал своё детище «пароатмосферным двигателем», т. к. поршень поднимал пар, а опускало его давление атмосферы. Двигатель Ньюкомена приводил в движение коромысло с поршнем насоса, откачивавшего воду из шахты.

Машина потребляла много угля, а полезную работу поршень совершал только при опускании. Но владельцы шахт, не испытывая недостатка в угле, уже к 1733 г. купили 110 машин Ньюкомена.

Паровая революция

Изготовление поршня и цилиндра для паровой машины требовало высокой точности в подгонке деталей, чтобы пар не прорывался в зазоры между ними, грозя обварить окружающих. Для массового производства паровых машин создали высокоточные станки, которые упростили производство и всех других станков — началась цепная реакция развития машиностроения. Машины Уатта внедрялись во все отрасли производства и ставились в любом месте, что позволило перенести промышленные центры в города, где было достаточно рабочей силы. Так создание одной машины сразу подняло на новый уровень всё производство, переведя «машинную революцию» в революцию промышленную. С начала XIX в. варианты паровых машин служили и двигателями для транспорта.

Машина широкого спроса

В 1763 г. шотландскому инженеру Джеймсу Уатту пришлось чинить одну из машин Ньюкомена, и он обнаружил в ней много недочётов. Так, при запуске пара в охлаждённый водой цилиндр часть его тепла тратилась не на работу, а на повторный нагрев цилиндра. Но если держать цилиндр постоянно нагретым, как конденсировать пар? И тогда Уатт понял, что для создания вакуума в рабочем цилиндре можно просто откачать из него пар и отвести его охлаждаться в отдельный резервуар — в конденсатор, а оттуда вернуть воду обратно в котёл, замкнув цикл работы машины. В 1769 г. Уатт запатентовал свой пароатмосферный двигатель, который стал первой машиной, широко используемой в производстве.

Джеймс Уатт

Двойной пар

В 1770-х гг. Уатт повысил мощность парового двигателя, заменив давление атмосферы на поршень давлением пара. Теперь пар в рабочий цилиндр подавался с двух сторон рабочего поршня, и поднимая, и опуская его. Патент на машину с цилиндром двойного действия Уатт получил в 1776 г. Это был уже не пароатмосферный, а паровой двигатель.

Давление пара мощнее атмосферного и поддаётся регулированию: чем выше температура нагревания парового котла, тем больше пара вырабатывается, тем сильнее будет давление. Мощные двигатели Уатта пригодились не только для насосов, но и для паровых молотов, прессов, молотилок, кузнечных мехов и прочих машин, где нужно было механизировать , вертикальное перемещение груза.

Паровая машина Уатта 1769 г. При открытом клапане А пар из парового котла (1) поступал в рабочий цилиндр (2) и поднимал рабочий поршень (3). Плечо коромысла с грузом — противовесом (4) опускалось, поднимая плечо (5) с рабочим и малым (6) поршнями. Малый поршень вытягивался из насоса конденсатора (7). Клапан А закрывали, открывали клапан Б, и отработанный пар из цилиндра устремлялся в вакуум конденсатора (8), где в окружении холодной воды бассейна (9) остывал и превращался в воду. Атмосферное давление опускало оба поршня. Клапан Б закрывали, открывали клапан В, и выдавленная из конденсатора тёплая вода поступала в котёл. Цикл замыкался.

Поршень крутит колесо

Поршни машины Уатта 1765-1776 гг. совершали лишь одно рабочее движение (вниз) и работали рывками. В разработке системы передачи, переводящей прямолинейное движение поршня во вращательное движение рабочего колеса-маховика Уатта опередил некий Пикар, рабочий его завода. Он изобрёл удобный кривошипно-шатунный механизм, передающий движение от поршня к маховику. Теперь, вращая маховик, поршень совершал полезную работу при движении и вниз, и вверх — энергия двигателя стала использоваться полностью. Снабжённые колёсами машины Уатта нашли спрос как двигатели для мельниц, прядильных и ткацких станков, дисковых пил на лесопилках и пр.

Кривошипно-шатунный механизм. Поршень (а) с помощью особого механизма — «параллелограмма Уатта» (6) — заставлял качаться коромысло (в). К другому плечу коромысла подвижно крепился шатун (г), также подвижно связанный с кривошипом (д), прочно насаженным на ось (е) маховика. Опускаясь и поднимаясь, плечо коромысла заставляло шатун вращать кривошип и проворачивать маховик.

Полная автоматизация

Работу первых двигателей Уатта приходилось контролировать. Надо было следить, чтобы машина работала равномерно, не развивая слишком большую мощность, для замедления вращения маховика или качания коромысла время от времени приходилось прикрывать клапан подачи пара. Также вручную открывались и закрывались клапаны подачи и отвода пара из главного цилиндра. В машине 1784 г. Уатт автоматизировал оба эти процесса: регулятор подачи пара он изобрёл сам, а в автоматизации парораспределения Уатту помог его сотрудник, механик Уильям Мердок, придумавший золотник — устройство, направляющее поток пара.

Развитие идеи

Успех первой пароатмосферной машины принёс Уатту и славу, и деньги на продолжение работы. Он поставил перед собой несколько задач по усовершенствованию своей машины: повысить мощность, использовать для выполнения полезной работы не только опускание поршня, но и его подъём, а также полностью автоматизировать управление машиной.

Поделиться ссылкой

Вот 9 самых важных электрических изобретений за всю историю

Открытие и использование электричества было одним из самых важных событий в истории человечества. Электрификация и взрыв электроприборов до неузнаваемости изменили жизнь во многих странах.

СВЯЗАННЫЕ С: 7 ИСКРОМЕРНЫХ ЧУДОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ, КОТОРЫЕ СДЕЛАЛИ НАШУ ТЕКУЩУЮ ЖИЗНЬ ВОЗМОЖНОЙ

Какие последние изобретения в электронике?

По данным таких сайтов, как Astrodyne TDI, вот некоторые из последних инноваций в области электротехники:

  • Высокоэффективные фотоэлектрические элементы
  • Экологически чистая энергия Преобразователь электроэнергии
  • Виртуальная реальность
  • Технология отслеживания взгляда
  • Беспроводные носимые устройства

Кто изобрел электричество и в каком году?

Электричество, будучи естественным явлением, было открыто, а не изобретено в результате работы многих великих умов на протяжении всей истории. Ранние работы над электрическими рыбками проводились в Древней Греции и Риме такими философами, как Плиний Старший.

Но только в 1600-х и 1700-х годах это было научно изучено. Первым, кто придумал термин «электричество», был британский ученый Уильям Гилберт, который изучал влияние электричества и магнетизма на янтарь.

Фактически, само слово «электричество» происходит от нового латинского слова Гилберта electricus , означающего «янтарь» или «подобный янтарь».Но некоторые из наиболее важных работ были выполнены Бенджамином Франклином в 18 веке.

Дальнейшая работа Вольта, Фарадея, Ома и многих других великих ученых способствовала нашему пониманию этого явления и позволила нам обуздать и использовать его сегодня.

Кто открыл постоянный ток?

Постоянный ток, или сокращенно DC, был впервые искусственно создан Алессандро Вольта в начале 1800-х годов. Но потребуются дальнейшие исследования таких авторов, как Андре-Мари Ампер и Ипполит Пикси, чтобы постулировать, что электрический ток движется в одном направлении между полюсами.

Позже он будет использоваться и генерироваться на электростанциях в конце 1870-х годов при значительном вкладе и разработках Томаса Эдисона.

Кто вообще изобрел лампочку?

Основной принцип, лежащий в основе лампы накаливания, можно проследить до работы

FREE A steam Engine Essay

Что такое паровой двигатель и как он развивался на протяжении веков ?.
Паровая машина - это устройство, которое преобразует потенциальную энергию, существующую в виде давления в паре, в механическую силу. Ранними примерами были паровозные поезда и пароходы, которые использовали эти паровые машины для движения. Промышленная революция произошла в первую очередь из-за парового двигателя. Примерно тридцать секунд, необходимых для создания давления, сделали пар менее предпочтительным для автомобилей, которые обычно приводятся в действие двигателями внутреннего сгорания. .
Первое паровое устройство было изобретено героем Александрии, греком, до 300 г. до н.э., но никогда не использовалось как ничто иное, как игрушка. В то время как конструкции создавались разными людьми, первая практическая паровая машина была запатентована Джеймсом Ваттом, шотландским изобретателем, в 1769 году. Паровые двигатели бывают разных типов, но большинство из них являются поршневыми или турбинными. .
Сила паровой машины для современных целей заключается в ее способности преобразовывать исходное тепло в механическую работу.В отличие от двигателя внутреннего сгорания, паровой двигатель не требует особого внимания к источнику тепла. Кроме того, современные паровые машины сжигают топливо чисто и эффективно с относительно небольшим загрязнением. .
Одним из источников неэффективности является то, что конденсатор вызывает потери из-за того, что он несколько горячее, чем внешний мир. Таким образом, любой двигатель с замкнутым циклом всегда будет несколько менее эффективным, чем любой двигатель с открытым циклом, из-за потерь в конденсаторе. .
В частности, без использования парового двигателя ядерная энергия не может быть использована для полезной работы, поскольку ядерный реактор не производит напрямую ни механическую работу, ни электрическую энергию - сам реактор только нагревается.Это паровой двигатель превращает это тепло в полезную работу.
Изготовление парового двигателя.
Котел.

• Полая медная трубка диаметром 2,77 дюйма была разрезана на длину 6,5 дюйма. Он использовался как бойлер.

10 лучших изобретений, изменивших мир



Каждое десятилетие или, возможно, каждый год приносит с собой несколько эпических гениев и их новаторские изобретения в различных областях.Но есть и такие изобретения, которые, будучи изобретенными, поглощают нас, изменяют образ жизни людей и делают мир умнее, лучше, а иногда и веселее. Вот всего 10 таких изобретений, которые изменили мир, в котором мы живем.

1. Паровой двигатель

Изобретатель: Джеймс Ватт

Хотя первая версия парового двигателя датируется 3 веком нашей эры, современная форма двигателя внутреннего сгорания появилась только на рубеже 19 века и наступлении индустриальной эпохи.Потребовались десятилетия проектирования, чертежи которого были сделаны Джеймсом Ваттом, чтобы создать механизм, в котором при сгорании топлива выделяется высокотемпературный газ, который при расширении оказывает давление на поршень и перемещает его. Это феноменальное изобретение сыграло решающую роль в изобретении других машин, таких как автомобили и самолеты, которые изменили облик планеты, на которой мы живем.

2. Колесо

Изобретатель: Неизвестно

Идея симметричного компонента, движущегося по кругу по оси, существовала в древней Месопотамии, Египте и Европе отдельно в разные периоды времени. Таким образом, невозможно установить, кем и где колесо появилось первым, но это великое изобретение появилось в 3500 году до нашей эры и стало одним из самых важных изобретений человечества за всю историю человечества. Он использовался для облегчения сельского хозяйства и транспортировки, а также для открытия других великих изобретений
от часов до транспортных средств.


3. Печатный станок

Изобретатель: Йоханнес Гутенберг

Иоганнес Гутенберг изобрел печатный станок в 1450 году нашей эры, заимствуя значительные суммы у китайских активов и применив их в сложной машине.Только в 19 веке железные материалы заменили деревянные материалы, чтобы ускорить процесс печати. Культурная и промышленная революция в Европе была бы невозможна, если бы не скорость, с которой печатный станок позволял распространять документы, книги и газеты среди гораздо более широкой аудитории в Европе. Эти документы включали Библию и другие важные тексты, которые позволяли людям задавать вопросы и рассуждать, читая самостоятельно. К 1500 году в Западной Европе было напечатано двадцать миллионов.

4. Компьютер

Изобретатель: Чарльз Бэббидж

Принцип современного компьютера был впервые упомянут Аланом Тьюрингом, а позже в начале 19 века был изобретен первый механический компьютер. Это изобретение действительно привело к удивительным результатам в большем количестве сфер жизни, чем мы думаем. Он помогал высокопроизводительным военным самолетам летать, выводить космический корабль на орбиту, управлять медицинским оборудованием, создавать визуальные образы, хранить огромные объемы информации и обеспечивать работу автомобилей, телефонов и электростанций.

5. Интернет

Изобретатель: Винтон Серф

Интернет был впервые разработан в 1973 году Винтоном Серфом при поддержке Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (ARPA). Первоначально он использовался для обеспечения сети связи между исследовательскими лабораториями и университетами в Соединенных Штатах и ​​расширялся сверхурочно.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *