Изобретение парового двигателя: Кто изобрел первую паровую машину

Пар и история изобретений : Spirax Sarco Россия

 
1в. до н.э. — Эолипил

1629 г. — Паровая турбина Бранка

1698 г.- Друг рудокопов

1712 г. — Атмосферный паровой двигатель

1768 г.- Универсальная паровая машина

1769 г.- Паровая телега

1807 г. — Пароход «Клермонт»

1811 г. — «Корнуэльские двигатели»

1811 г. — Печатная машина с паровым приводом

1814 г.- Паровоз

1852 г. — Паровой дирижабль

1861 г. – Паровой пулемет

 
 

Эолипил

Герон Александрийский
1 в. до н.э.

Рисунок 1. Эолипил

Считается, что идея использования силы пара для превращения ее в энергию движения принадлежит Герону Александрий­скому, жившему в 1 веке нашей эры и создавшему эолипил — «шар Эола». Это был металлический шар, вращающийся под давлением пара.

Герон часто использовал энергию пара в своих изобретениях: для реализации раздвижных автоматических дверей в храмах, двигающих руками статуй богов и так далее.

Однако его изобретения, опередившие свое время, не нашли применения и долгое время оставались лишь забавой. Прошло более полутора тысяч лет, прежде чем во времена нового расцвета науки и техники, наступившего после периода средневековья, об использовании внутренней энергии пара задумался Леонардо да Винчи.

 

Паровая турбина

Джиованни Бранка
1629 г.

Рисунок 2. Паровая турбина

«Турбина Бранка» была задумана для замены ветрового или водяного привода и приводила в движение два пестика, которые в то время обычно использовались для размельчения угля и серы на пороховых заводах. Поскольку даже теоретически возможная мощность такой турбины была явно недостаточной для выполнения какой либо полезной работы, каких либо сведений  о реальном существовании такого механизма не найдено.

 

«Друг рудокопов»

Томас Севери
1698г.

Рисунок 3. Паровой насос Т. Севери

 «Машина для подъема воды с помощью движущей силы огня» была ничем иным, как паровым насосом, применяемым для откачки воды из шахт.

Это было первое изобретение в истории освоения пара, которое обрело достаточно широкое практическое применение. 

Изобретатель называл свою машину «Друг рудокопов», но на самом деле машины Севери годились для различных целей: для водоснабжения городов и крупных зданий, для осушения болот и лугов. Их большим преимуществом была способность непрерывно работать, поэтому, даже несмотря на низкую экономичность (как выяснилось позднее, КПД машины не достигал и 1%), машины Севери имели большой промышленный успех.

Одна из машин Севери даже нашла применение в России: в Санкт-Петербурге с ее помощью вода из Фонтанки поступала к фонтанам в летнем саду.

Атмосферный двигатель

Пол Ньюкомен
1712г.

Рисунок 4. Паровой двигатель Ньюкомена

Томас Ньюкомен был торговцем скобяными изделиями. Поставляя свою продукцию на шахты, он хорошо знал о проблемах, связанных с затоплением шахт водой, и для их решения построил паровой насос.  

В этой установке двигатель был соединён с насосом. Эта довольно эффективная для своего времени пароатмосферная машина использовалась для откачки воды в шахтах и получила широкое распространение в XVIII веке. Однако своё изобретение Ньюкомен не мог запатентовать, так как паровой водоподъёмник был запатентован ещё в 1698 году Т. Севери.
 
Машина Ньюкомена, как и все ее предшественницы, работала прерывисто — между двумя рабочими ходами поршня была пауза. Высотой она была с четырех-пятиэтажный дом и, следовательно, исключительно «прожорлива»: пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в топку, а механик управ­лял кранами, впускающими пар и холодную воду в цилиндр.

 
Паровая машина Ньюкомена не была универсальным двигателем и могла работать только как насос. Попытки Ньюкомена использовать возвратно-поступательное дви­жение поршня для вращения гребного колеса на судах оказались неудачными. Заслуга Ньюкомена была  в том, что он одним из первых реализовал идею использования пара для получения механической работы. Его машина стала предшественницей универсального дви­гателя Дж. Уатта.

Последующие изобретатели внесли много усовершенствований в насос Ньюкомена. Но принципиальная схема машины Ньюкомена оставалась неизменна на протяжении 50 лет.

Универсальная паровая машина

Джеймс Уатт
1768 г.

Рисунок 5.Паровая машина Уатта
 
Джеймс Уатт, пожалуй, самый известный из «покорителей» пара: именно ему паровая машина в ее теперешнем виде обязана своим появлением на свет и введением в практику обыденной жизни.

Будучи мастером научных инструментов при университете Глазго,он получил поручение привести в порядок и исправить небольшую рабочую модель тогдашней огневой машины (Ньюкомена), в работе которой были частые сбои. Уатт провел серьезное научное исследование и нашел, что недостатки модели принадлежат не ей самой, а тому несовершенному принципу, на котором была основана вообще паровая (или огневая) машина Севери и Ньюкомена, и после двух лет труда открыл новый принцип современной паровой машины.

Уатт подробно изучил труды своих предшественников, а когда попытался разобраться в работе двигателя, обнаружил, что тот потребляет непомерно большое количество топлива.

Уатт пришел к выводу, что для уменьшения расхода пара необходимо вынести процесс конденсации за пределы цилиндра, и тем самым увеличил производительность модели. Конденсатор позволил уменьшить расход топлива почти в пять раз по сравнению с машиной Ньюкомена и поднять КПД до 2,5%. Но Уатт на этом не остановился. Он выяснил, что клапан можно закрывать до того, как цилиндр полностью заполнится паром, поскольку пар, расширяясь, все равно поднимет поршень. В результате такой дополнительной экономии КПД вырос до 4,5%.

Затем Уатт присоединил к своей конструкции вращательно-поступательный механизм, сделал двусторонний впуск пара, паровую рубашку вокруг цилиндра – то есть ввел фактически все элементы современных паровых двигателей, которыми люди пользовались почти 200 лет, пока в ХХ веке им на смену не пришли более производительные двигатели внутреннего сгорания.

Изобретение Джеймса Уатта поистине стало революционным, паровую машину стали применять на заводах и фабриках в качестве привода, что привело к резкому повышению производительности труда. Именно с этого момента англичане отсчитывают начало большой промышленной революции, которая вывела Англию на лидирующее положение в мире.

1769г.

Рисунок 6. Паровая телега

Первое действующее самоходное паровое транспортное средство в истории и человечества — прародитель автомобиля — было изобретено отставным капитаном артиллерийских войск Франции Н. Куньо.

С детства Куньо увлекался техникой и проявлял талант к изобретательству, однако, не имея достаточных средств для реализации значимых проектов, принял решение поступить на военную службу.

Выйдя в отставку, Кюньо занимался научной работой в области фортификации и преподавал в военной школе. Но самой главной страстью, постепенно захватившей отставного офицера, стала идея механической повозки, которую приводила бы в движение сила пара. Поскольку за время службы ему так и не удалось скопить достаточно средств, чтобы финансировать развитие этой идеи самостоятельно, проект реализовывался при поддержке военного ведомства и потому был ориентирован на военные нужды:  официальное его предназначение состояло в том, чтобы буксировать артиллерийские орудия и подвозить к ним снаряды.

В роли двигателя выступила собственноручно построенная изобретателем паровая машина, располагавшаяся в передней части повозки. Сама повозка была трехколесной (переднее колесо поворачивалось вместе с паровым котлом усилиями двух человек) и маломощной, так как после 15 минут движения в котел нужно было заново налить воду и развести под ним огонь (прямо на брусчатке). И,  тем не менее, телега Куньо двигалась сама, что поражало современников изобретателя, а ему самому обеспечило звание изобретателя автомобиля.

Интересно, что паровая телега Куньо чудом сохранилась до сих пор. И сегодня ее можно увидеть в Париже, в Музее искусств и ремесел.

Пароход «Клермонт»

Роберт Фултон
1807 г.

Рисунок 7. Пароход 
 
У парохода Роберта Фултона были и предшественники, но именно он начал новую эру в истории судоходства, когда стал совершать регулярные рейсы и перевозить пассажиров от Нью-Йорка до Олбани и обратно со скоростью 5 узлов. 

«Клермонт» был сравнительно небольшим судном. Он имел тоннаж 150т, длина корпуса составляла 43м, мощность двигателя — 20 л.с. На нем были установлены две мачты, и при первой возможности в помощь машинам поднимали паруса. Машинная часть состояла из котла в форме сундука длиной 6м при высоте и ширине несколько более 2м и вертикального парового цилиндра.

На пароходе было три большие каюты для пассажиров. Кроме того, на нем размещались кухня, буфет и кладовая. Поездка стоила 7 долларов, что по ценам того времени было немало, но от желающих не было отбоя. Пароход приносил своим владельцам большую прибыль, что позволило построить еще несколько паровых кораблей, начав тем самым новый этап в истории судоходства.

 

Корнуэльские двигатели

Ричард Тревитик
1811г.

Рисунок 8. Двигатель Тревитика

В промышленных однотактных двигателях Тревитика  с целью повышения эффективности был впервые применен пар высокого давления. 

Двигатели работали с давлением 50 фунтов на квадратный дюйм, или 345 кПа, и были чрезвычайно универсальны — именно они положили начало проникновению пара в сельское хозяйство и транспорт.

Печатная машина с паровым приводом

Фридрих Кёниг
1811г.

Рисунок 9. Печатная машина

Еще в начале XVII в. возникла идея применения печатного цилиндра для облегчения ручного труда печатника, однако практическое воплощение она получила лишь когда немецкий печатник и изобретатель Фридрих Кёниг изготовил первую механическую печатную машину с цилиндром, приводившимся в действие паром.

Тем самым он минимизировал затраты ручного труда на печатном производстве и положил начало процессу увеличения доступности газет для массовой аудитории и распространению грамотности.

Паровоз

Джордж Стефенсон
1814 г.

Рисунок 10. Паровоз

Создание паровоза и железной дороги — достижение целого поколения инженеров и  механиков. Решающих успехов в создании практически применимых паровозов достиг английский изобретатель  Джордж Стефенсон, предложивший несколько удачных  конструкций. Его первый паровоз «Блюхер», названный в честь прусского полководца, одержавшего победу над войсками Наполеона при Ватерлоо,  был построен в 1814 году. Локомотив предназначался для буксировки вагонеток с углём для рудничной рельсовой дороги и мог вести состав общим весом до 30 тонн.

Дирижабль Жиффара

Анри Жиффар
1852 г.

Рисунок 11. Дирижабль

Приводимый в действие энергией пара дирижабль появился в результате увлечения паровозного машиниста Анри Жиффара воздухоплаванием.
 
Воздушный шар всегда летел по воле ветра, и будущему изобретателю это не нравилось. Тогда он решил, что если на шар поставить мощную паровую машину с воздушным винтом, то можно будет лететь в любом направлении. Так и появился первый дирижабль, движением которого человек мог управлять. 

 

Паровой пулемет

Чарльз Дикинсон
1861г.

Рисунок 12. Паровой пулемет
 
Созданный по проекту Дикинсона в Балтиморе пулемет вошел в историю как «пулемет Вайнанса» – по имени производителя. Пулемет стрелял стальной дробью и мог поворачиваться горизонтально. Активно сочувствовавший Конфедерации Вайнанс передал оружие в помощь армии Юга, однако вскоре пулемет был захвачен противниками. 

В этот момент он и приобрел широкую известность: все газеты писали о странной и мощной паровой энергии оружия, что однако было сильным преувеличением: пули обладали убойной силой только при стрельбе в упор, что делало его малоэффективным оружием.

Cамые удивительные изобретения древнего мира

Народная мудрость гласит: «Все новое – это хорошо забытое старое». Так ли это? Давайте попристальнее вглядимся в артефакты нашей с вами древности, в достижения и изобретения наших предков, которые мы каким-то непостижимым способом потом забыли и заново «изобретали» спустя века…

Паровой двигатель Герона Александрийского

Heron Alexandrinus, или по-русски Герон Александрийский, жил в 1 веке и был греческим инженером и математиком, известным изобретателем, в частности, первого парового двигателя. Его устройство, работавшее на пару, называли эолипил (aeolipile) в честь Эола (Aiolos) — бога ветров, или шар (сфера) Герона. Эолипил можно также назвать прообразом реактивного двигателя. Состоял он из сферы, способной вращаться вокруг своей оси. Сопла, направленные в противоположные стороны, выбрасывали пар, за счет чего создавался крутящий момент, заставлявший сферу вращаться вокруг своей оси. Сфера разгонялась до такой скорости, когда сопротивление воздуха уравновешивало силы тяги, в результате чего она приобретала стабильную скорость вращения. Пар генерировался кипячением воды – котел под сферой был соединен с вращающимся шаром посредством пары труб, которые одновременно служили ему осями.

Современная копия шара Герона из Александрии смогла разогнаться до 1500 оборотов в минуту при относительно низком давлении пара 0,7 кг на квадратный дюйм. Как и все остальные древние изобретения, это замечательное устройство было забыто вплоть до 1577 года, когда паровой двигатель был заново «изобретен» философом, астрономом и изобретателем Таки аль Дином.

Нимрудская линза – самый древний телескоп?

Нимрудская линза представляет собой обработанный кусок горного хрусталя 3000-летнего возраста, который был обнаружен сэром Джоном Лэйардом в 1850 году в ассирийском дворце в Нимруде (территория современного Ирака). Линза, по-другому называемая также линзой Лэйарда, имеет слегка овальную форму. Она грубо обработана, возможно, на гранильном колесе и имеет фокусную точку примерно в 11 сантиметрах от плоской стороны и фокусное расстояние примерно 12 см. Это делает ее эквивалентной трехкратному увеличительному стеклу (в сочетании с другой линзой увеличение могло получаться гораздо большим).

С момента своего обнаружения более века назад линза Лэйарда ставит в тупик ученых и историков, которые до сих пор спорят относительно ее назначения. Главная версия – это, конечно, увеличительное стекло, однако в каком устройстве? Известный итальянский профессор Джованни Петтинато предложил свою версию, согласно которой линза использовалась еще древними ассирийцами в качестве части телескопа, и это, якобы, объясняет – откуда ассирийцы знали так много об астрономии. Кстати, по официальной версии, телескоп был изобретен голландцем Хансом Липпергеем в 1608 году, а Галилей был первым человеком, направившим его на небо и использовавшим его для изучения космоса. Ведь даже сам Галилей отметил, что «древним» телескопы были известны задолго до него.

Самый древний календарь в Шотландии

Исследование этой древней постройки в Шотландии показало, что она представляет собой календарь довольно сложной конструкции, возраст которого составляет примерно 10 000 лет, что делает его старейшим календарем из когда-либо обнаруженных в мире. Ансамбль в Уоррен Филд, Абердиншир представляет собой ряд из двенадцати ям длиной 50 метров, которые были оборудованы людьми еще в каменном веке и использовались примерно с 8000 года до н. э. (период раннего мезолита) до примерно 4000 года до н. э. (ранний неолит). Ямы олицетворяют собой месяцы года, а также лунные фазы. В комплексе они образуют дуговую конструкцию, в которой каждый лунный месяц был разделен на три части примерно по десять дней – растущая луна, полнолуние и убывающая луна. Кроме того, календарь также позволял вести наблюдения за солнечным движением, то есть при необходимости лунный календарь мог быть откалиброван так, чтобы привести его в соответствие с солнечным годом. Вся дуга представляла собой целый год и могла также отражать движение Луны по небу. Самый главный вопрос: для кого строился этот календарь? Кому нужны наблюдения за солнцем, Луной и другими небесными телами в каменном веке? Уж не тем ли, для кого строились все подобные сооружения, рисовались геоглифы?

Древнеримский бетон значительно превосходил современный

Ученые, изучавшие состав древнеримского бетона, который пролежал на дне Средиземного моря последние 2000 лет, обнаружили, что он превосходит современный бетон в прочности и менее экологически вреден. Римляне делали бетон путем смешивания извести и вулканической породы. В подводных конструкциях из такого бетона сочетание извести и вулканических пород с морской водой мгновенно запускало химическую реакцию, при которой молекулы извести в его составе цементировали смесь намертво. Анализ показал также, что древний бетон имеет идеальную тоберморитную структуру, что придает ему большую прочность и долговечность. В середине 20-го века бетонные конструкции рассчитывались на 50 лет, римские портовые сооружения пережили 2000 лет химической агрессии и механического воздействия морских волн. Вот так древние делали!

История развития парового двигателя

Идея парового двигателя была подсказана его изобретателям конструкцией поршневого водяного насоса, который был известен еще во времена античности. Впервые модель такой машины была предложена в 1690 году Папеным. В 1702 году создал свой насос Севери. Но наиболее широко применялась в первой половине XVIII века паровая машина Ньюкомена, созданная в 1711 году. В свете дальнейшего развития парового двигателя становится ясным основной недостаток машины Ньюкомена — рабочий цилиндр в ней являлся в то же время и конденсатором. Из-за этого приходилось поочередно то охлаждать, то нагревать цилиндр, и расход топлива оказывался очень велик. Последующие изобретатели внесли несколько усовершенствований в насос Ньюкомена. В частности, в 1718 году Бейтон придумал самодействующий распределительный механизм, который автоматически включал или отключал пар и впускал воду. Он же дополнил паровой котел предохранительным клапаном. Но принципиальная схема машины Ньюкомена оставалась неизменна на протяжении 50 лет, пока ее усовершенствованием не занялся механик университета в Глазго Джемс Уатт.

В 1763-1764 годах ему пришлось чинить принадлежавший университету образец машины Ньюкомена. Уатт изготовил небольшую ее модель и принялся изучать ее действие. При этом он мог использовать некоторые приборы, принадлежавшие университету, и пользовался советами профессоров. Все это позволило ему взглянуть на проблему шире, чем смотрели на нее многие механики до него, и он смог создать гораздо более совершенную паровую машину. Работая с моделью, Уатт обнаружил, что при запускании пара в охлажденный цилиндр он в значительном количестве конденсировался на его стенках. Уатту сразу стало ясно, что для более экономичной работы двигателя целесообразнее держать цилиндр постоянно нагретым. Несколько недель он раздумывал, как разрешить эту задачу, и наконец сообразил, что охлаждение пара должно происходить в отдельном цилиндре, соединенном с главным короткой трубкой. Вслед за тем Уатт внес еще несколько усовершенствований. В 1768 году на основе этой модели на шахте горнозаводчика Ребука была построена большая машина Уатта, на изобретение которой он получил в 1769 году свой первый патент. Самым принципиальным и важным в его изобретении было разделение парового цилиндра и конденсатора, благодаря чему не затрачивалась энергия на постоянный разогрев цилиндра. Машина стала более экономичной. Ее КПД увеличился.

Несколько последующих лет Уатт упорно трудился над совершенствованием своего двигателя. Пришлось создавать специальные станки для расточки цилиндров. Наконец все трудности были преодолены, и с 1776 года началось фабричное производство паровых машин. В машину 1776 года по сравнению с конструкцией 1765 года было внесено несколько принципиальных улучшений. Поршень помещался внутри цилиндра, окруженный паровым кожухом (рубашкой). Кожух сверху был закрыт, тогда как цилиндр — открыт. Пар поступал в цилиндр из котла по боковой трубе. Цилиндр соединялся с конденсатором трубой, снабженной паровыпускным клапаном. Несколько выше этого клапана и ближе к цилиндру был размещен, второй, уравновешивающий клапан. Впрочем, это не устраняло основного недостатка такого типа машин- они совершали только одно рабочее движение, работали рывками и потому могли использоваться только как насосы. В 1775-1785 годах было построено 66 таких паровых двигателей.

Для того, чтобы паровой двигатель мог приводить в действие другие машины, необходимо было, чтобы он создавал равномерное круговое движение. Принципиальное отличие такой машины состояло в том, что поршень должен был совершать два рабочих движения- и вперед и назад. Такой двигатель двойного действия был разработан Уаттом в 1782 году. Пар здесь выпускался то с одной, то с другой стороны поршня, причем пространство на стороне, противоположной впуску пара, соединялось каждый раз с конденсатором. Эта задача была разрешена с помощью остроумной системы отводных труб, закрывавшихся и открывавшихся с помощью золотника. В первое время за работой двигателя наблюдал рабочий, в обязанность которого входило регулировать подачу пара. Создание механизма передающего движение от поршня к валу, потребовало, от Уатта огромных усилий. Многие разрешенные им задачи вообще находились на границе технических возможностей того времени. Одна из проблем заключалась в создании необходимой герметичности. Другая проблема заключалась в самом механизме преобразования движения: ведь для передачи полезной работы, проделываемой поршнем при его движении вверх, необходимо было, чтобы шток поршня жестко соединялся с балансиром. На всех предыдущих паровых двигателях они соединялись цепью. Теперь приходилось думать над тем, как жестко связать между собой шток, двигавшийся прямолинейно, и конец балансира, перемещавшийся по дуге. Уатт добился этого, создав особое передающее устройство, которое так и называется параллелограммом Уатта.

Благодаря полученному в результате всех этих преобразований вращательному движению рабочего вала новый двигатель Уатта годился для привода других рабочих машин. Это позволило ему сыграть революционную роль в развитии крупной машинной индустрии. За 1785-1795 годы было выпущено 144 таких паровых двигателя, а к 1800 году в Англии функционировала уже 321 паровая машина Уатта. Их применяли буквально во всех сферах производства.

Автомобили с паровым двигателем

Автомобили с паровым двигателем

Паровой двигатель был первым типом двигателя, который нашёл своё применение в технике. Не удивительно, что и среди автомобилей первыми были именно автомобили с паровым двигателем. И появились они очень давно, более, чем за 100 лет до привычных нам автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Итак, какова же история паровых автомобилей?

Первый паровой автомобиль

Самый первый паровой автомобиль появился ещё в 1769 г. во Франции, и построил его француз Никола Жозеф Кюньо. Кюньо был военным инженером, служил в австрийской и французской армиях, и уже был известен как автор нескольких военных изобретений и книг по военно-инженерному делу. В какой-то момент ему пришла в голову мысль построить повозку, движимую силой пара, которая могла бы перевозить тяжёлые грузы и транспортировать артиллерийские орудия. Свой проект он представил французскому генералу Грибовалю и военному министру Шуазелю, с которыми уже был знаком ранее. На постройку машины были выделены деньги, и в конце 1769 г. прототип (т. н. малая телега Кюньо) прошёл первые испытания.

Телега Кюньо

Телега была трёхколёсной — два колеса сзади и одно спереди. Причём весь двигательный механизм, включая 2 цилиндра и котёл Кюньо приделал прямо к переднему колесу. Первая модель не имела топки, костёр разводили прямо под котлом, а запаса пара хватало примерно на 12 минут движения. Скорость же телеги составила примерно 4 км/ч. Но даже такой результат впечатлил военных, и Кюньо начал строить усовершенствованную телегу. В ней котёл уже имел собственную топку.

В 1770 г. прошли испытания усовершенствованной модели. Она смогла развить скорость около 6 км/ч, перевозя при этом груз в 2,5 тонны. Но, к сожалению, испытания закончились аварией. Из-за огромного веса конструкции, прикреплённой к переднему колесу, управлять машиной было очень тяжело, и она врезалась в кирпичную стену Арсенала, разрушив её.

Кюньо планировал восстановить и усовершенствовать машину, но его покровители Грибоваль и Шуазель потеряли посты, и финансирование прекратилось. Телега осталась в мастерских Арсенала, откуда после французской революции перекочевала в музей искусств и ремёсел, где и хранится по сей день. Сам же изобретатель в 1789 г. покинул Францию и доживал свои дни в нищете в Брюселле.

Видео — первый в мире паровой автомобиль Кюньо (реконструкция):

Видео — первая в мире автомобильная авария, в которой телега Кюньо врезается в стену (реконструкция):

Дальнейшая история паровых автомобилей

Первые паровые двигатели появились ещё в 17 веке, но они были весьма несовершенны. В 1782 г. английский изобретатель Джеймс Уатт разработал конструкцию паровой машины двойного действия, в которой энергия пара эффективно преобразовывалась во вращательное движение. Изобретение Уатта открыло путь для широкого внедрения паровых машин. Правда, сам Уатт не видел перспективы в том, чтобы использовать свой двигатель для постройки автомобилей. И когда его помощник Уильям Мёрдок в 1784 г. предложил проект парового автомобиля, Уатт отговаривал того от попыток реализации. Мёрдок всё же построил небольшую модель своей повозки, но до полноценного парового автомобиля так и не дошёл.

Паровая повозка Мёрдока

Но идеи Мёрдока вдохновили другого англичанина, Ричарда Тревитика. Этот изобретатель немало сделал для развития паровых машин. В частности, он усовершенствовал паровой двигатель так, чтобы тот работал при высоком давлении пара, развивая большую мощность. А ещё Тревитик построил первый паровоз, а также несколько паровых автомобилей.

В 1801 г. Тревитик построил свой первый паровой автомобиль, который стал известен под названием «Puffing Devil» (т. е. Пыхтящий дьявол). «Пыхтящий дьявол» успешно прошёл испытания, сумев перевезти 6 пассажиров по улицам города Кэмборн. Правда, долго ездить ему не пришлось — вскоре испытатели пошли пообедать в трактир, бросив машину с непогашенной топкой. Вода выкипела, и «пыхтящий дьявол» сгорел.

«Puffing Devil» (реконструкция)

Видео — паровой автомобиль «Пыхтящий дьявол» Тревитика (реконструкция):

В 1803 г. Тревитик построил ещё один паровой автомобиль — паровую карету, которая имела огромные колёса (более 2 м. в диаметре), могла перевозить до 8 пассажиров и развивала скорость до 14 км/ч.

Паровая карета Тревитика (реконструкция)

Видео — паровая карета Тревитика (реконструкция):

Паровая карета успешно прошла первые испытания, но, к сожалению, вскоре и её постигла неудача. Тревитик не справился с управлением и врезался в дом, после чего карета была разобрана.

Впоследствии Тревитик построил немало паровых двигателей и паровозов, но современники не оценили талантливого изобретателя, и он, как и Кюньо, умер в нищете.

В 1825 г. в Англии была открыта первая железная дорога, перевозившая пассажиров. А в конце 20-х -начале 30-х годов 19 в. в Англии появились паровые дилижансы, перевозившие пассажиров по обычным дорогам. Одним из энтузиастов развития парового транспорта в Англии был Голдсуорси Гёрни (англ. Goldsworthy Gurney). Его фирма построила несколько паровых дилижансов, которые с 1829 по 1831 г. возили пассажиров по регулярным маршрутам. Эти дилижансы развивали скорость до 32 км/ч, двигаясь даже с учётом всех остановок для заправки водой и углём заметно быстрее, чем конные экипажи.

Паровой дилижанс Гёрни (модель)

Ещё одним известным предприятием, возившим пассажиров на паровых омнибусах, была фирма Уолтера Хэнкока. Он разработал машины собственной конструкции, которые были больше похожи уже не на кареты, а на более поздние автобусы. Омнибусы Хэнкока возили пассажиров с 1831 по 1840 г., перевезя, по подсчётам самого Хэнкока, более 12 тыс. пассажиров.

Паровой омнибус «Энтерпрайз» конструкции Хэнкока (реконструкция)

Казалось бы, сограждане должны были поддержать начинания, но не тут-то было! Многие просто боялись паровых дилижансов, опасаясь взрыва парового котла, однажды на дилижанс Гёрни напали луддиты, а владельцы конных дилижансов, а также железных дорог сделали всё, чтобы уничтожить конкурентов. Под их давлением начиная 1831 г. парламент принял целый ряд законов против паровых автомобилей. Сначала были введены драконовские пошлины на их эксплуатацию, затем принудительно ограничили скорость, а апофеозом мракобесия стал закон, по которому в городской черте перед каждым паровым автомобилем должен был идти человек с красным флажком, предупреждая всех об опасности. Из-за этих законов паровые автомобили надолго исчезли с британских дорог.

В других странах прогресс также с трудом пробивал себе дорогу. Например, в России первый паровой автомобиль — «паровой дилижанец» был построен Черепановыми ещё в 1834 г., а в 1835 г. инженер Гурьев предложил проект развития транспорта в России, который предусматривал постройку между городами дорог с твёрдым покрытием и использование на них для перевозки людей и грузов паровых автомобилей. Его рассмотрели на заседании комитета министров, проект получил положительную оценку, но денег Гурьеву дали только на выпуск книги с описанием проекта. В результате регулярное производство паровых автомобилей в России началось лишь в 1870-е.

Тем не менее развитие паровых автомобилей продолжалось. В 1850-х паровая техника стала использоваться для сельскохозяйственных работ. В 1854 г. английский изобретатель Джон Фаулер продемонстрировал паровой плуг для вспашки полей. Также в середине 19 в. получили развитие паровые тягачи, использовавшиеся, в основном, для перевозки тяжёлых грузов. Паровые тягачи применяли англичане во время Крымской войны, после чего подобные тягачи были закуплены и для российской армии.

паровой тягач фирмы «Фаулер» (1873 г.)

Впрочем, иногда такие тягачи использовались и для перевозки пассажиров.

Паровой тягач везёт пассажиров в Шотландии (1871 г.)

Паровой трактор английской фирмы Aveling & Porter 1871 г.

Видео — небольшой паровой тягач 1879 г., дошедший до наших дней:

Впрочем, во второй половине19 в. появился и паровой транспорт для личного пользования.

Например, в 1865 г. американский изобретатель Сильвестр Роулер построил небольшой паровой автомобиль.

Роупер на своём автомобиле

А в 1867 г. он построил первый паровой мотоцикл.

Паровой мотоцикл Роупера

Видео — паровой мотоцикл Роупера (реконструкция):

Впоследствии Роупер сконструировал более совершенную версию парового мотоцикла, которая могла разгоняться до 60 км/ч.

В 1870-е во Франции появляются уже достаточно совершенные паровые автомобили. В 1878 г. французский изобретатель Амадей Болле представляет «La Mancelle» — небольшой автомобиль с местами для водителя и двух пасажиров, который, по задумке, можно было использовать как такси. Машина разгонялась до 42 км/ч, имела задний привод и независимую подвеску. «La Mancelle» стал первым в мире серийным легковым автомобилем — его выпустили в количестве около 50 штук.

«La Mancelle»

Паровые автомобили против автомобилей с ДВС

В 1885 г. появляются автомобили с двигателем внутреннего сгорания. Но лидерство они захватили далеко не сразу. Более 30 лет шла борьба между автомобилями с ДВС и автомобилями с паровым двигателем. И те, и другие имели свои плюсы и минусы. Причём поначалу минусов у автомобилей с ДВС было даже больше. Ещё не было развитой сети заправочных и ремонтных станций, ранние ДВС имели довольно низкий КПД и малую мощность, заводить их надо было вручную, крутя ручку и т. д. Вообще, если сравнить паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания, то получатся такие преимущества и недостатки.

Плюсы парового двигателя по сравнению с двигателем внутреннего сгорания:

• Давление на поршень можно регулировать подачей пара, поэтому паровой двигатель развивает высокий крутящий момент при малых и даже нулевых оборотах.
• Поэтому ему не нужна коробка передач.
• А также не нужно сцепление.
• На большой высоте (например, в горах) мощность не уменьшается.
• Паровой двигатель производит меньше вредных выбросов, т. к. нет проблемы с неполным сгоранием топлива.
• Также он производит мало шума.
• И более надёжен и долговечен.
• Может использовать разные виды топлива, в т. ч. уголь, дрова, мазут и т. п., которые куда дешевле бензина.

Минусы парового двигателя по сравнению с ДВС:

• Более низкий КПД (максимум 25-30%), КПД двигателей внутреннего сгорания всё же больше (30-40%).
• Помимо запаса топлива нужен запас воды, причём в периоды простоя зимой воду нужно сливать, чтобы она не замёрзла.
• Паровой двигатель из-за необходимости внешней топки, бака с водой и других дополнительных элементов больше по размерам и тяжелее, чем ДВС.
• Т. к. воду нужно превратить в пар, требуется некоторое время на запуск двигателя, в отличие от ДВС.

Как можно видеть, у парового двигателя немало преимуществ, но всё же такие плюсы ДВС, как дешевизна, малые размеры и быстрый запуск оказались решающими, и, начиная с 20-х годов 20 в. паровых автомобилей стали выпускать всё меньше. Последние серийные экземпляры паровых автомобилей были выпущены в 50-е.

Тем не менее, с конца 19 в. по середину 20 в. было выпущено огромное количество паровых автомобилей. Среди них была и тяжёлая техника (трактора, тягачи, экскаваторы и т. п.), и грузовики с автобусами, и легковые автомобили.

Широко известны были, например, машины биртанской фирмы Sentinel, выпускавшей, наряду с паровозами, паровые автобусы и грузовики. С 1905 по 1950 г. она произвела тысячи паровых автомобилей. Эти машины могли работать на разных видах твёрдого топлива, имели неплохую мощность и скорость, но также и существенные недостатки, типичные для паровых автомобилей. Например, для запуска двигателя из холодного состояния требовалось около 30 минут, а запасов воды и угля хватало всего на несколько десятков километров.

Паровой автобус Sentinel (1924 г.)

Видео — паровые грузовики фирмы Sentinel:

Выпускалось немало и легковых автомобилей с паровым двигателем. В начале 20 в. были известны легковые паровые автомобили фирмы «Stanley». В 1906 г. одна из их разработок — «Ракета» установила рекорд скорости в 203 км/ч.

«Ракета»

паровой автомобиль Стэнли (1908 г. )

паровые автомобили выпускались и в России, на фото один из первых образцов (1902 г.)

Вершиной эволюции паровых автомобилей стали, пожалуй, машины Абнера Добля, конструктора из США. Первую модель вместе с братьями он построил в 1914, а в 1924 была представлена модель Doble E. Добль практически устранил в ней основные недостатки, присущие машинам с паровым двигателем. Вместо котла вода нагревалась, проходя через множество длинных трубок, а в качестве топлива использовался керосин. Это позволяло запустить двигатель спустя 23 секунды, даже зимой. Уникальными были и другие характеристики — максимальная скорость 160 км/ч, разгон до 120 км/ч за 10 секунд, запас хода на одной заправке 2400 км!

Проблема у машины была только одна — её огромная цена, т. к. Добль, страдающий перфекционизмом, использовал в машине не только высококачественные детали, но и самые дорогие материалы для отделки. Стоила модель E 12 тысяч долларов — в 40 раз дороже, чем самая популярная в то время модель автомобля Форд! В результате Доблю удалось продать лишь несколько десятков машин, а с началом Великой депрессии компания Добля обанкротилась.

Машина Добля (модель E)

Видео — рекламный ролик Добля:

Видео — машина Добля (современные тесты):

Завершилась эра паровых автомобилей в начале 50-х. Кстати, одними из последних выпущенных паровых машин стали паровые грузовики НАМИ-12 и НАМИ-18, разработанные в СССР в 1949 г. Машины предназначались для работы на лесозаготовках на крайнем севере, где существовали сложности с регулярным подвозом топлива. Так что паровые грузовики работали на дровах, которые, кстати, подавались в топку автоматически. НАМИ-12 вмещал 6 тонн груза, развивал скорость до 45 км/ч и имел запас хода до 100 км.

Советский паровой грузовик НАМИ-12

См. также интересную статью об истории паровых автомобилей (фото, видео)

Уатта двигатель — Энциклопедия по машиностроению XXL

Уатт (Ватт) Д. 17, 22, 30, 78 Уатта двигатель 78 Умов И. А. 324  [c.456]

В начале второй половины Х, ЧП в. была решена очень важная техническая задача — был создан универсальный тепловой двигатель для промышленности и транспорта. Первую паровую машину изобрел русский инженер И. И. Ползунов. Она была построена уже после его смерти, в 1766 г., т. е. почти за 20 лет до паровой машины Джемса Уатта. И. И. Ползунов не только создал первую в мире паровую машину, но и изобрел к ней распределительное устройство и впервые осуществил автоматическое питание парового котла.  [c.9]

Задача 5. 19. В переходном режиме ири пуске в ход главного судового двигателя шары центробежного регулятора Уатта (рис. а) расходятся так, что угол а изменяется согласно уравнению  [c.337]

В паровой машине Д. Уатта два цилиндра были заменены одним закрытым. Пар поступал попеременно по обе стороны поршня, толкая его то в одну, то в другую сторону. В такой машине двойного действия отработавший пар конденсировался не в цилиндре, а в отдельном от него сосуде — конденсаторе. Постоянство числа оборотов маховика поддерживалось центробежным регулятором. Разработка парового двигателя была завершена Д. Уаттом в 1784 г.  [c.108]

Однако машины Уатта были все еще низкого давления, ненамного превышавшего атмосферное. Современные быстроходные паровые двигатели высокого давления начали строиться только в 1870 г.  [c.95]

Мы не раз уже говорили о настоятельной потребности в универсальном двигателе, говорили и о том, что машины всех предшественников Уатта не были пригодны для использования в этом качестве. Не приспособлена для этой цели была и первая машина Уатта — для привода станков необходимо вращательное и непрерывное движение, которое она не могла обеспечить ведь у нее только один ход цилиндра — вниз под действием атмосферного давления — был рабочим, второй ход был холостым — поршень поднимался противовесом-балансиром.  [c.83]

В 1782 году Уатт получил патент на машину, в которой оба хода поршня были рабочими. Вот как описывал это изобретение сам Уатт Мое второе улучшение паровых, или огневых, машин состоит в использовании упругой силы пара для того, чтобы двигать поршень вверх, а также прижимать его вниз попеременно, создавая вакуум над или под поршнем и одновременно используя действие пара на поршень в том конце или части цилиндра, из которой не происходит выхлопа пара машина, сконструированная таким образом, может дать двойное количество работы или развить двойную мощность в одно и то же время… по сравнению с машиной, в которой активная сила пара действует на поршень только в одном направлении — либо вверх, либо вниз . Эта машина, которую назвали машиной двойного действия, была уже непрерывно действующим паровым двигателем.  [c.83]

В это время Уаттом была создана эффективная паровая машина двойного действия. Казалось бы, в Англии вот-вот отправится в плавание судно с новым двигателем. Англичане, однако, не слишком торопились с решением этой проблемы, хотя с гордостью именовали себя нацией мореплавателей .  [c.99]

Переезд из Глазго в Лондон занял двенадцать дней. И, конечно, Уатт и не подозревал, что именно ему предстоит создать двигатель, который позволит преодолевать этот путь меньше, чем за 12 часов.  [c.25]

В рассматриваемый период произошли коренные изменения и в развитии водного транспорта. Они были связаны в первую очередь с увеличением технико-экономических показателей судов. Правда, двигатели парохода и паровоза середины XIX в. не отличались существенно от двигателя Уатта, конструкции гребных колес и винтов не изменились, суда строили в значительной мере по образу и подобию парусных судов,  [c. 236]

На новых двигателях, также как и на всех паровых, устанавливались автоматические регуляторы Уатта.  [c.7]

В настоящее время двигатели внутреннего сгорания (дизели) широко используются для привода генераторов переменного тока, которые требуют повышенной точности поддержания заданной частоты при всех нагрузках. Удовлетворение этого требования определяется в первую очередь качеством работы системы автоматического регулирования дизеля. Известно, что наиболее высокие качественные показатели процесса регулирования дают изодромные автоматические регуляторы непрямого действия, конструкции которых доведены до определенного совершенства. Однако требование дальнейшего повышения качества процесса регулирования продолжает сохранять свою актуальность и в настоящее время. Трудно предположить, что дальнейшее существенное улучшение параметров регулирования можно осуществлять посредством автоматических регуляторов, работающих только на принципе Ползунова — Уатта, т. е. посредством регуляторов, реагирующих лишь на изменение скорости вращения вала двигателя.  [c.25]

Выполнение конструкции двухимпульсных регуляторов работающих по принципу Ползунова — Уатта — Понселе, являются лишь опытными, экспериментальными. Однако испытания двигателей, снабженных регуляторами такого типа, показали перспективность выбранного направления.  [c.25]

Двухимпульсные регуляторы, получающие применение на двигателях внутреннего сгорания в самое последнее время, относятся к новому типу автоматических регуляторов, сочетающих в себе эффект работы обычного скоростного регулятора, выполненного по принципу Ползунова — Уатта, с эффектом воздействия регулятора нагрузки, выполненного по принципу Понселе. Введение второго импульса по нагрузке повышает качество процесса регулирования уменьшает время регулирования и заброс числа оборотов при смене нагрузки.  [c.215]

Настоящей революцией в технике было изобретение англичанином Джемсом Уаттом в 1768 г. первого двигателя — паровой машины. После этого машиностроение развивалось еще быстрее. Станки улучшались и совершенствовались Увеличивались мощность и к. п. д. паровой машины.  [c.6]

Однако даже после ряда усовершенствований коэффициент полезного действия (к. п. д.) паровой машины оставался весьма низким, а сама машина стала очень громоздкой. Поэтому к середине XIX века промышленность все более настойчиво ставила задачу создания более совершенных двигателей, работающих с более высоким к. п. д. Такими двигателями и явились двигатели внутреннего сгорания и в первую очередь газовые. На них также устанавливались регуляторы Уатта.  [c.7]

Создание термодинамики вызывалось требованиями развивающегося производства и его механизации. Дело в том, что паровые машины (являвшиеся в то время единственными тепловыми машинами), созданные для заводских целей в начале второй половины ХУШ в. (Ползунов и Уатт), быстро распространившись, являлись уже достаточно надежными двигателями, прочно завоевавшими свое место во всех отраслях промышленности, железнодорожном и водном транспорте. Применение паровых машин способствовало концентрации и увеличе-  [c.19]

В 1766 г. гениальным русским изобретателем И. И. Ползуновым была построена первая паровая машина для заводских целей. Через несколько лет после этого была построена паровая машина Уаттом. Создание паровой. машины обеспечило возможность широкого использования во многих производственных процессах энергии пара и определило дальнейшее развитие производительных сил. Оно также завершило большой исторический путь исканий и попыток многих изобретателей создания парового двигателя.  [c.380]

Карл Маркс, говоря о значении изобретения паровой машины, писал Только с изобретением второй машины Уатта, так называемой паровой машины двойного действия, был найден первичный двигатель, который, употребляя уголь и воду, сам производит двигательную силу и мощность которого находится всецело под контролем человека двигатель. .., который будучи городским, а не сельским, как водяное колесо, позволяет концентрировать производство в городах вместо того, чтобы рассеивать его в деревне двигатель универсальный по своему техническому применению и сравнительно мало зависящий в своем местопребывании от тех или иных локальных условий. Великий гений Уатта обнаруживается в том, что патент, взятый им в апреле 1784 г., давая описание паровой машины, изображает ее не как изобретение лишь для особых целей, но как универсальный двигатель крупной промышленности  [c.505]

Регулирование мощности двигателя в зависимости от нагрузки потребителя производится воздействием на кла-пан, подающий топливо (или горючую смесь) в цилиндр двигателя. Если последний должен делать постоянное число оборотов (например, при работе на электрический генератор), то регулирование производится автоматически. Для этого используется центробежный регулятор Уатта (см. 25).  [c.192]

Устройство и действие регулирующих приборов так тесно связано с устройством двигателя, что мы не будем на них здесь останавливаться и повторять то, что уже было сказано о соответственных двигателях. Для расчета регулятора необходимо знать 1) рабочий ход регулирующего прибора, напр, положение муфты регулятора, при котором двигатель работает вхолостую, и положение муфты при наибольшей нагрузке 2) перестановочную силу регулирующего прибора W , т. е. ту силу для каждого из положений муфты, к-рая необходима для преодоления всех сопротивлений регулирующего прибора при его перемещении 3) приведенную массу регулирующего прибора т для учета сил инерции при его перемещении. Т. о. теория Р. ц. прямого действия сводится к теории тахометра и к исследованию процесса регулирования. Старейшим типом тахометра является ромбический грузовой тахометр, но ящий имя Уатта (1784 г.), известный однако в мельничном деле и описанный в литературе ранее применения его Уаттом к паровой машине. В настоящее время этот тип тахометра почти не встречается. Крупным этапом в построении тахометров было прибавление к регулятору Уатта тяжелой муфты, предложенное инж. Портером (1850 г.) и позволившее повысить число об/м. машин с 15—30 до 200. На фиг. 1 изображен совре-  [c.137]

В результате слава создания первого универсального двигателя досталась Джемсу Уатту — лаборанту университета в Глазго. Ремонтируя ньюкоменовскую машину, он обнаружил в ней ряд недостатков и придумал способы их устранения создал вокруг цилиндра паровую рубашку, отделил конденсатор от цилиндра и сделал движущей силой вместо атмосферного давления упругость пара, подавая последний сверху поршня. Но это была все еще водоподъемная машина.  [c.94]

В 1769 г. Уатт получил патент на нее и, вступив в соглашение с фабрикантом Болтоном, основал фирму Уатт и Болтон . Когда назрела потребность промышленности в универсальном двигателе, Уатт в 1782 г. вво-  [c.94]

Так, ДВС, начиная с 1877 г., все более превосходят паровые машины и по компактности, и по экономично-сти. Поиски более эффективных конструкций паровых двигателей возвращают изобретателей и инженеров к турбинам. 100 лет назад Болтон, компаньон Уатта, высказал опасение, что турбина может вытеснить паровую машину, нанеся кампании ущерб. Уатт отвечал О каком ущербе может идти речь, если пока без помощи бога нельзя заставить рабочие части двигаться со скоростью 1000 футов в секунду . И действительно, недостаточная прочность материалов, малая точность обработки деталей и другие причины не позволяли приступить к разработке турбин до конца XIX в.  [c.96]

Зимой 1763 года к Уатту обратился профессор физики Андерсон с просьбой починить модель машины Ньюкомена, которая понадобилась для чтения лекций. (В этом же году Ползунов представил свой проект парового двигателя— поистине золотой год для истории энергетики )  [c.80]

Но оказалось, что патенты на применение кривошипа в огневой машине были уже получены некими Васбру и Пикаром Уатту пришлось искать другие пути. Он создает так называемый планетарный механизм для соединения поршня с балансиром. Другой конец балансира он соединил с валом двигателя при помощи удивительного механизма — так называемого параллелограмма Уатта. Это был плоский шарнирный механизм, часть рычагов которого образовывала параллелограмм. Простое на вид устройство потребовало от изобретателя необыкновенной геометрической интуиции — ведь теоретическое решение задачи о движении звеньев параллелограмма было найдено только спустя семьдесят лет великим математиком П. Л. Чебышевым.  [c.84]

Наиболее серьезные опыты постройки пароходов проводились тогда в Америке. Уже в 1784 году к президенту Вашингтону почти одновременно явились два изобретателя — Д. Фитч и Д. Рамси — и предложили свои проекты применения паровой машины Уатта к движению судов. Пароход Фитча приводился в движение гребными колесами, а Рамси придумал нечто вроде водометного двигателя — вода засасывалась насосом, установленным в передней части судна, и выбрасывалась под кормой. Оба опытных парохода двигались очень медленно, часто ломались. Изобретателям не удалось заинтересовать предпринимателей. Опыты приносили сплошные убытки.  [c.99]

На протяжении всего XIX в. продолжалось усовершенствование паровой машины. С 1800 г., когда окончилось действие патентов Уатта, конструкторы различных стран особенно активно включились в работу по улучшению технических показателей паросиловых установок с поршневым паровым двигателем. Хотя основные конструктивные детали паровой машины и термодинамические основы ее работы оставались неизменными, произошло качественное изменение паровой техники, выразившееся в повышении показателей интенсивности возросли давление и перегрев пара, число оборотов, удельные тепловые и силовые нагрузки и т. д. Использование перегрева пара, начатое еще в 60-х годах, особенно широко распространилось в 90-х годах. Появление быстроходных технологических машин и двигателей транспортных средств потребовало увеличения КПД паровых машин. Большое внимание постоянно уделялось также системам парораспределения, благодаря чему появились технически совершенные устройства. Этому в значительной мере способствовали разработки американского инженера Джорджа Корлиса. Регулирование в его конструкциях сочеталось с небольшим расходом пара и дало основу для изготовления машин большой мощности. На Филадельфийской выставке 1876 г. экспонировалась балансирная машина Корлиса мощностью 2500 л. с. п скоростью вращения 36 об/мин. Однако парораспределительные краны в его машинах не могли работать при перегретом паре, а балансир — при большом числе оборотов и потому не могли следовать за основной тенденцией развития паротехники последней четверти XIX в. Дальнейшее развитие паровых поршневых двигателей пошло по пути создания многоцилиндровых конструкций с многократным расширением пара это привело к повышению КПД в результате использования высокого перепада давлений и уменьшения теплообмена между паром и стенками рабочих цилиндров. В 90-х годах появились машины с двух-, трех-и четырехкратным расширением пара. Благодаря многим техническим усовершенствованиям к концу XIX в. термический КПД паровых машин возрос в 5 раз [1, с. 13—14]. Паровая машина как универсальный двигатель крупной машинной индустрии, транспорта и в известной степени сельского хозяйства (локомобили) занимала все более прочные позиции вплоть до 70—80-х годов.  [c.47]

Уровень техники в XVIII в. исключал возможность создания газового теплового двигателя поэтому Ползунов и Уатт использовали в качестве промежуточного рабочего тела водяной пар, давший полезный эффект в условиях низких температур и несовершенных поршневых машин. Спустя столетие технический прогресс привел к появлению поршневых двигателей внутреннего сгорания, где рабочим телом является уже не водяной пар, а газ. К настоящему времени эти двигатели практически полностью вытеснили поршневую паровую машину.  [c.11]

Однако почва для создания универсального парового двигателя была подготовлена. К 80-м годам XVIII в. Дж. Уатту удалось вновь построить паровую машину и значительно ее усовершенствовать. В машине Уатта основной двигательной силой являлось давление пара, а не атмосферное давление. Далее Уатт перенес процесс конденсации пара из цилиндра в специально предназначенный для этого конденсатор. Уатт применил расширение пара, принцип двойного действия и приспособил машину при помощи кривошипного механизма для непрерывного вращения вала.  [c.138]

Солнечная энергия, переставшая привлекать внимание после изобретения Уатта, сейчас вновь вызывает интерес. Разрабатывается новая технология производства солнечных элементов, однако эти элементы еще не вырабатывают энергии в таких масштабах, чтобы найти в настоящее время широкое практическое применение. Поскольку двигатель Стирлинга может использовать любой источник тепловой энергии, то, фокусируя солнечные лучи на головке цилиндра, можно получить устройство, преобразующее солнечную энергию в механическую. Прямое преобразование солнечной энергии в энергию на валу без устройств промежуточного преобразования энергии уменьшает как стоимость, так и сложность установки в целом.  [c.183]

Во второй половине XIX в. были заложены также основы еще одного раздела технической механики, впоследствии развитого в отдельную науку,— теории регулирования. Возникновение этой теории связано с именем Д. Уатта. В 1784 г. он получил патент на изготовление паровой машины двойного действия, в котором впервые был упомянут механический центробежный регулятор, управляющий поступлением пара в цилиндр машины. С того времени и началась история автоматического регулирования. Оно применялось вначале к единственному универсальному двигателю, бывшему в распоряжении техников того времени,— паровой машине. Регуляторы Уатта с успехом использовались до появления в середине XIX в. более мощных и быстроходных паровых машин, характер регулирования которых стал принципиально иным. В старых машинах были большие мах61Вики и легкие регуляторы со значительным коэффициентом неравномерное , в новых размеры и вес маховиков уменьшались, а требования к точности регулирования повысились. Улучшение регулирования оказалось не простой задачей пробовали решать эту задачу путем уменьшения трения, но это влекло за собой нарушение условий устойчивости. Казалось, что задачу можно решить путем уменьшения коэффициента неравномерности, изменяя конструкцию регулятора так, чтобы приблизиться к астатическому регулятору с коэффициентом неравномерности, равным нулю.  [c.203]

Продолжателем дела М. В. Ломоносова в области создания механических устройств был гениальный русский изобретатель И. П. Кулибин. Построенные им приборы, строительные, сельскохозяйственные и транспортные средства до сих пор изумляют людей. Современником Кулибина был знаменитый английский изобретатель Джеймс Уатт, создавший паровой двигатель. Паровая машина явилась стимулом для дальнейшего развития металлообрабатывающего оборудования. Наш великий соотечественник И. И. Ползунов на 20 лет опередил Д. Уатта, еще в 1765 году построив в Барнауле паровую машину. Вместе со своими учениками И. И. Ползунов изготовил инструмент и создал станки для токарной обработки паровых цилиндров длиной 3 м.  [c.4]

Огромное значение для прогресса в технике имело изобретение паровой машины. Впервые такую машину построил русский теплотехник Иван Иванович Ползунов (1728—1766). Усовершенствованные в дальнейшем рабочие машины нуждались в новом паровом двигателе. Завершением процесса создания универсального парового двигателя явилось изобретение в начале 80-х годов XVIII в. второй паровой машины английского механика Джемса Уатта (1736— 1819).  [c.6]

Начало развития практического направления в развитии теплоэнергетики было положено рз сским изобретателем И. И. Пол-зуновым, построившим в 1775 г. первую паровую машину, что ознаменовало собой переход к производству и применению тепловых двигателей. Аналогичную машину несколько позднее построил в Англии Джеймс Уатт. Дальнейшие работы привели к созданию поршневых двигателей внутреннего сгорания и паровых турбин.  [c.4]

В Англии в 1784 г. Джемс Уатт сконструировал паровую машину, которая явилась универсальным двигателем. Паровая машина Уатта была двустороннего действия (пар поочередно оказывал воздействие на обе стороны поршня) конденсатор в этой машине был осуществлен вне цилиндра. Машина Уатта явилась, очень удобным двигателем для пр01Мышленности и транспорта.  [c.217]

Паровая машина Д. Уатта оказалась настолько удобной в эксплуатации, что она длительное время служила основным промьТшлен-ным двигателем.  [c.7]

Заслуги создания основ единого масштаба и, можно сказать, языка измерений история техники обычно приписывает группе французских ученых П. Лапласу, Ж. Лагранжу, Ж. Деламбру, Ж. Борда и другим. Однако в последние годы тщательное изучение творческого наследия создателя универсального парового двигателя Дж. Уатта привело к мнению, что именно Уатта следует считать инициатором метрической системы.  [c.53]

ПАРОВЫЕ IVIAШИHЫe П. м. явилась первым тепловым двигателем, получившим практич. значение. Первые типы П. м. появились в 17 в. (Соломон де-Ко, маркиз Ворчестер, Папин, Сэвери), но настоящее осуществление П. м. получила в начале 18 в. (Ньюкомен, 1711 г.). Крупное значение в промышленности она приобрела только после изобретений Уатта в конце 18 в. В течение всего 19 в. П. м. является главным тепловым двигателем, в нее вводится целый ряд крупнейших усовершенствований, она находит широчайшее применение в ж.-д. и водном транспорте. В 20 в. П. м. вытесняется из  [c.406]

---

Steamtown NHS: специальное историческое исследование

Steamtown Специальное исследование истории АМЕРИКАНСКИЙ ПАР ЛОКОМОТИВЫ В октябре 1942 года молодой энтузиаст железной дороги из Огайо по имени Роберт Ричардсон, которого призвали в Соединенные Штаты армии, вернулся из отпуска в свой дом в Акроне по южной Железная дорога в армейский Кэмп-Форест недалеко от Таллахомы, Теннесси. Сидит рядом к Ричардсону в карете, как оказалось, был профессор истории из Университета Кентукки в Лексингтоне. В непринужденной беседе, профессор узнал, что молодой Ричардсон проявлял неизменный интерес к железные дороги и история железных дорог. Профессор исследовал жизнь человека который умер от алкоголизма в бревенчатой ​​хижине в Кентукки в 1799 году. Ричардсон. Этот человек изобрел паровоз. Хад Ричардсон когда-либо слышал о Джоне Фитче или о локомотиве, который он построил, маленьком рабочая модель, поинтересовался профессор? — О да, — сказал Ричардсон, — я видел.» «ТЫ ЗНАЕШЬ, ГДЕ ЭТО?!?!» профессор подскочил к ноги и закричал голосом, который повернул головы на всю длину машина. Да, заверил его Ричардсон, в штате Огайо Музей археологического и исторического общества в Колумбусе, лестница вела в подвал, а на площадке на полпути вниз эта лестница упиралась маленький паровоз Fitch собирает пыль. Он прошел через семью в руки зятя Фитча, который поселился в Уортингтоне, штат Огайо.Каким-то образом заинтересованные стороны узнали в 1850-х годов, когда у него была эта историческая маленькая рабочая модель парового двигателя. локомотив в своем доме в Уортингтоне и приобрел его для музея. Профессор так разволновался, что чуть не вышел из кабинета. поезд и обратное направление, чтобы поехать в Колумбус, чтобы увидеть маленький паровозик, но со временем успокоился и продолжил свое путешествие. Потом он рассердился потому что он вспомнил, что написал этот музей в Огайо среди многих другие, спрашивая о локомотиве Fitch, и они заявили, что знают ничего об этом. Джон Фитч изобрел паровоз. в 1780-х годах и продемонстрировал свою маленькую рабочую модель перед Президент Джордж Вашингтон и его кабинет в Филадельфии. Его идея должен был использовать полномасштабную версию своего маленького двигателя для буксировки фургоны — на самом деле товарные вагоны — через горы Аллегейни, где Соединенные Штаты столкнулись с почти непреодолимой проблемой поставок через почти бездорожная пустыня, генерал-майор Артур Ст. Кампания Клэр против враждебных британских индейцев Старого Северо-Запада. Маленький локомотив Fitch работал на рельсах, сделанных из деревянные балки, удерживаемые на месте колесами с фланцами на внешней стороне деревянные рельсы, а не внутри, как позже стало стандартом железной дороги упражняться. Он отличался медным котлом, установленным сбоку на раме и использовал своего рода движение рычага кузнечика для передачи мощности на колеса. Fitch также изобрело паровой насос, паровой земснаряд для использования в и вокруг Филадельфии, и пароход, который он продемонстрировал на Река Шуйкилл.Он и человек по имени Рамси, изобретший пароход. примерно в то же время спорили о том, кто был первым, но оба опередили Роберт Фултон на много лет. Фултон вышла замуж за богатого и влиятельного семьи и сумел захватить славу как изобретатель парохода в то время гораздо более ранние Fitch и Rumsey были забыты. Всего несколько футов в ширину и в длину, John Fitch’s паровоз — старейшая такая машина в мире. пар железнодорожный локомотив был американским, а не британским изобретением.Но Соединенные Штаты 1790-х годов оставались преимущественно сельскохозяйственным обществом. не ценит машин и изобретений. Фитч был человеком, который жил впереди своего времени, и его новаторский локомотив, а также его новаторского парохода, не привело к дальнейшему развитию изобретения. Вскоре оба были забыты. В начале 19 века англичанин по имени Ричард Тревитик также изобрел паровоз, и вскоре время британское изобретение привело к разработке хорошо спроектированных железнодорожные пути.американцы, тогда еще не знавшие о новаторских изобретениях Fitch четверть века назад начали импортировать английские локомотивы, пока Американские литейные заводы могли удовлетворить спрос. Делавэр и Гудзонов канал Компания привезла в США первые четыре паровоза. из Англии, и эта и другие компании посылали инженеров-строителей за границу, чтобы изучить британские железные дороги. Первый железнодорожный локомотив, построенный в США. Штаты, которые фактически обслуживали железную дорогу, были построены в 1830 году Западом. Point Foundry Association Нью-Йорка для Южной Каролины Железная дорога в Чарльстоне, Южная Каролина.Он носил название «Лучший друг». В те ранние годы индустрии почти любое маленькое литейное и механический цех имел возможность построить паровоз, и многие сделал. Между тем, английские прецеденты не сработали в Соединенные Штаты. Построен в хорошо развитом и сравнительно плотно населенной Англии, английские железные дороги оказались не очень подходящими для Американская география. Вскоре американцы обнаружили, что трасса чрезмерно спроектирована и слишком дорого строить в малозаселенной и малоосвоенной американские окрестности.Американцы скоро разработают свои собственные более дешевые системы путевого строительства. Начиная с английских прототипов, американцы тоже модифицировали локомотивы, добавив пилотные тележки, чтобы помочь локомотивы на поворотах, «ловцы коров» — теперь известные как «лоцманы» — кабины различный дизайн, фары и другие особенности, так что к 1850-м гг. Американские локомотивы в целом заметно отличались от английских и других европейских локомотивов. Это расхождение в дизайне Продолжать. С конца 1820-х по 1860-е годы американец конструкция локомотива развивалась за счет последовательности колесных механизмов, выражается системой классификации Уайта. Эта система назначает первый номер к паре ведущих колес без привода на одной оси, или четыре колеса на двух осях, за которыми следует тире, затем цифра, обозначающая пара колес соединена с приводным механизмом, за которым следует рывок, затем цифра, обозначающая колеса, поддерживающие задний конец локомотив, опять же спаренный по оси и вообще два или четыре.Многие у локомотивов не было прицепной тележки, так что эта цифра была бы нулевой, а переключения двигателей характерно отсутствие пилотного грузовика, так что фигура точно так же будет равно нулю в таких случаях. Среди первых локомотивов колесная формула 4-2-0 расположение оказалось популярным, только по одному колесу с каждой стороны локомотив приводится в движение приводными тягами. Однако вскоре американская практика разработал 4-4-0, которая стала так типично американской тип локомотива в середине 19 века, который стал известен как «Американский» тип или «Американский стандарт».«Однако по мере необходимости появились более мощные локомотивы, вскоре появился локомотив конструкторы добавили еще одну ось с парой приводных ведущих колес к создать 4-6-0, а также 2-6-0. Следующий шаг приведет к 2-8-0. До 1900 года, как указывал Джон Уайт, обычно можно удовлетворительно увеличить мощность локомотива просто за счет увеличение размера котла и цилиндра или повышение давления пара локомотив б/у. Затем последовали более сложные разработки, такие как пароперегреватели, бустеры, механические топки, подогреватели питательной воды и другие приборы стали необходимы для увеличения мощности при сохранении вес и другие ограничения.ХХ век начался с разработка множества дополнительных колесных пар локомотивов. От 4-4-0. развивался атлантический тип 4-4-2. «Консолидация» или «сводный» грузовой тепловоз типа 2-8-0 вовремя привел к Микадо тип 2-8-2. Старый «десятиколесный» 4-6-0, так легко пригодный для перевозки грузов, пассажирские или смешанные поезда превратятся в более крупные 4-6-2. В конечном счете конструкция локомотива включала бы в себя огромные сочлененные локомотивы размером с 4-8-8-4 и локомотивы с двойным приводом, такие как 4-4-4-4.Для 19-го века (по крайней мере, до 1880 г.), основополагающие американских Локомотивы: история инженерии, 1830–1880  – лучшее из обзор, хотя американский локомотив Густава Вайссенборна Engineering , опубликованный в 1871 г., также содержит несколько превосходных Информация. Альфред Брюс Паровоз в Америке предоставляет превосходную историю американских локомотивов после 1900 года. Библиография, сопровождающая это повествование, в сочетании с библиографией в работе Уайта, направляет заинтересованного читателя к обширная литература по этому вопросу. Коллекция Steamtown NHS включает 16 различных колесных пар локомотивов и один редукторный локомотив Shay. То коллекция включает в себя два седельных танковых двигателя типа 0-4-ОТ, один 0-6-ОТ, один 0-6-ОФ или «беспожарный» локомотив, один 0-6-0 с наклонным тендер, и один 2-4-2T. В основном они служили промышленными переключателями. Из локомотивов в коллекцию входит один 4-4-0, единственный Паровоз XIX века в коллекции, датируемый 1887 годом.Два 2-6-0 локомотивы в коллекции, один с всепогодной кабиной для использования вдоль канадской границы в северной части штата Нью-Йорк, еще один из двух Делавэр, Лакаванна и западные паровозы, чтобы выжить, и таким образом, единственный локомотив в Скрэнтоне на путях того, что когда-то было его собственным железная дорога. В коллекции есть один тип Prairie 2-6-2, похожий на двухвагонный редуктор Shay от лесозаготовительной компании. Четыре классических грузовых 2-8-0 локомотивы, каждый разной конструкции и с разной историей, находятся в Скрэнтонские дворы.Коллекция Steamtown NHS для тяжелых условий эксплуатации, главная Линия паровой тяги 20-го века включает одну американскую (и три канадец) 4-6-2 тихоокеанских типов, один 4-8-2 горный тип, один 2-8-4 быстрых Тип Berkshire, тип 4-8-4 Northern и один массивный Union 4-8-8-4 Тихоокеанский большой мальчик. Четыре типа колес в коллекции парка представлены только канадскими локомотивами; два типа 2-8-2 Микадо, один Тип 4-4-4 Jubilee, один тип 4-6-4 Hudson и один 4-6-4T Baltic Танк. Американский изобретатель Джон Фитч Филадельфия сделала эту модель паровоза, вероятно, в 1780-е или 1790-е годы. Сейчас он находится в Историческом обществе Огайо. Музей. Коллекция Роберта В. Рикардсона БИБЛИОГРАФИЯ Александр, Эдвин П. Iron Horses: American Locomotives, 1829-1900 гг. Нью-Йорк: В.В. Нортон и Компания, Инк., 1941 г. __________. American Locomotives: иллюстрированный обзор o Steam Власть, 1900-1950 гг. Нью-Йорк: В.В. Нортон и Компания, Инк., 1950. Брюс, Альфред В. Паровоз в Америке: его развитие в двадцатом веке. Нью-Йорк: В.В. Нортон и Ко., Инк., 1952. Брайант, Х. Стаффорд-младший Грузинский локомотив; Некоторые Элегантные Паровозная энергетика на юге и юго-западе, 1918-1945 гг. : эпизод в американском вкусе. Нью-Йорк: Weathervane Books, 1962. Коллиас, Джо Г. The Last of Steam. Беркли: Хауэлл-Норт Books, 1960. Включает материалы о Union Pacific Big Boys, стр. 177-187. Комсток, Генри Б. Железный конь; Паровозы Америки: A Живописная история. Нью-Йорк: Томас Ю. Кроуэлл, 1971. Конрад, Дж. Дэвид. Справочник паровозов Севера Америка. 2 тома.Polo: Transportation Trails, 1988. Фаррелл, Джек В. Североамериканские паровозы: Беркшир и техасские типы. Эдмондс: Pacific Fast Mail, 1968. Фаррелл, Джек В. и Майк Пирсолл. Североамериканский пар Локомотивы: Северяне. Эдмондс: Pacific Fast Mail, 1975. Хауф, Стив и Джим Герц. Локомотив Вильяметт. Портленд: Binford & Mort, 1977. Локомотив Хейслера. Ланкастер: Бенджамин Ф.О. Клайн-младший, 1982. Хирсимаки, Эрик. Лима, История. Edmonds: Hundman Publishing, Inc., 1986. 351 стр. [Содержит списки всех двигателей Lima Shay & Rod] Ховард, Ф.Х. «Пилоты… Символизм искусства». Поезда, Том. 16, № 3 (январь 1956 г.): 38. Джонсон, Ральф. Паровоз: его теория, работа и Экономика, включая сравнения с тепловозами. Нью-Йорк: Simmons-Boardman Publishing Corp., 1942. . King, E.W. «Относительно Stephenson, Walschaert, Baker, Southern, and Янг». Поезда, Том 44, № 7 (май 1984 г.): 34-41. Кох, Майкл. Локомотив Шей: Титан древесины. Денвер: World Press, 1971. . ЛеМассена, Роберт А. Сочлененные паровозы на севере Америка, Том. 1. Сильвертон: Сандэнс Букс, 1979.[Нет тома. 2 еще опубликовано.] __________. American Steam, Vol. л. Денвер: Сандэнс Publications, Ltd., 1987, 256 стр. . Список паровозов в США. Денвер: Centennial Rail, Ltd., 1986. Локомотивный словарь. Издание 1909 года. Нью-Йорк: железная дорога Age Gazette, 1909. _________. 3-е изд. Нью-Йорк: Simmons-Boardman Publishing Co., 1912. Локомотив Словарь и энциклопедия. 5-е изд. Нью-Йорк: Издательство Simmons-Boardman Publishing Co., 1919. Локомотив Циклопедия американской практики. 7-е изд. Нью-Йорк: Издательство Simmons-Boardman Publishing Co., 1925. _________. 9-е изд. Нью-Йорк: издательство Simmons-Boardman Publishing Co., 1930. ________. 10-е изд. Нью-Йорк: издательство Simmons-Boardman Publishing Co., 1938. _________.11-е изд. Нью-Йорк: Simmons-Boardman Publishing Corn., 1941. _________. 13-е изд. Нью-Йорк: Simmons-Boardman Publishing Corn., 1947. _________. 14-е изд. Нью-Йорк: издательство Simmons-Boardman Publishing Corp., 1952. Лукас, Уолтер А. 100 лет паровозам. Нью-Йорк: Издательство Simmons-Boardman Publishing Corp., 1957. _________. Локомотивы и вагоны с 1900 года. Нью-Йорк: Издательство Simmons-Boardman Publishing Corp. , 1959. Олмстед, Роберт П. Долгий взгляд на Steam. н.п.: Опубликовано автор, 1965. __________. Локомотивы, ограниченные и местные. н.п.: Опубликовано автора, 1977, 136 с. Пеннойер, А. Шелдон. Локомотивы в нашей жизни. Нью-Йорк: Hastings House, 1954. [Глава XII, стр. 99–102, посвящена сохранению Д.Л. и В. Кэмел № 952.] Плауден, Дэвид. Прощай, Steam. Брэттлборо, штат Вирджиния: Stephen Green Press, 1966. [См. стр. 114–151. Остальная часть книги посвящена с пароходами.] Рейнджер Дэн-младший Тихоокеанское побережье Шей: Силач из леса. Сан-Марино: Golden West Books, 1964. . Рейнджер, Ральф Д.-младший «Шэй: Безумие, которое стоило целое состояние». Поезда, Том. 27, № 10 (август 1967 г.): 32–49. Reisdoff, North American Hudsons: паровоз 4-6-4. Хендерсон: Service Press, 1987. . Синклер, Ангус. Разработка локомотивного двигателя. Новый Йорк: Ангус Синклер, 1907. . Свенгель, Ф.М. Американский паровоз, Vol. 1. Эволюция паровоза. Давенпорт: Железная дорога Среднего Запада Публикации, 1967. Табер, Томас III и Уолтер Каслер. Кульминация: необычный пар Локомотив. Рэуэй: Железнодорожники Америки, 1960. Уайт, Джон Х. Американские локомотивы: история инженерии, 1830-1850 гг. Балтимор: Johns Hopkins Press, 1968. __________. Краткая история американских локомотивостроителей в Эпоха пара. Вашингтон: Bass, Inc., 1982. Винер, Лайонел. Сочлененные тепловозы. Нью-Йорк: Ричард Р. Смит, 1930. ЛОКОМОТИВЫ В СТИМАУН (Следует отметить, что с момента публикации этого документа, некоторые из этих локомотивов могут больше не находиться в Стимтаун NHS.) а. Локомотивостроительный завод Болдуина № 26 б. Железная дорога Берлин-Миллс № 7 c. Железная дорога Бостона и Мэна № 3713 d. Brooks-Scanlon Corporation № 146 e. Компания Буллард № 2 ф. Делавэр, Лакаванна и Западная железная дорога № 565 г. Э.Дж. Лавино и Компания № 3 ч. 1 ст. Grand Trunk Western Railroad № 6039 i. Центральная железная дорога Иллинойса № 790 j. Железная дорога Лоувилля и Бивер-Ривер № 1923 k.Центральная железная дорога штата Мэн № 519 л. Лесопромышленный комплекс Медоу-Ривер №1 м. New Haven Trap Rock Company № 43 н. Nickel Plate Road (Нью-Йорк, Чикаго и Сент-Луис) No.44 o. Nickel Plate Road (Нью-Йорк, Чикаго и Сент-Луис) №759 р. Железная дорога Норвуда и Святого Лаврентия № 210 q. Коммунальная электрогазовая компания № 6816 р. Железная дорога долины Рэуэй № 15 с. Читательская компания № 2124 т. н. Юнион Пасифик Рэйлвей №737 у. Union Pacific Railroad № 4012 стеа/шс/шс2.хтм Последнее обновление: 14 февраля 2002 г.

Чему Джеймс Уатт и паровой двигатель учат нас о творчестве и изобретательстве

Необходимость — мать изобретений

Развитие технологии использования свойств пара для приведения в действие механических устройств воплощает идею о том, что «необходимость — мать изобретения» (лат.: «necessitas ingenium dedit.»)

К концу 17 века Британия столкнулась с проблемой откачки и отвода воды из шахтных стволов. В ответ на это военный инженер Томас Савери (1650–1715) в 1698 году изобрел «двигатель для подъема воды с помощью огня». Однако на практике «насос Савери» имел силу всасывания не более 20–25 футов. Элементарный котел под давлением Savery мог взорваться, особенно под действием пара высокого давления (от 8 до 10 атмосфер).

В 1698 году кузнец Томас Ньюкомен (1664–1729) независимо, а позже в партнерстве с Савери разработал более практичный и более успешный поршневой двигатель атмосферного давления. Двигатель Ньюкомена устранил ограничение насоса Савери за счет того, что атмосферное давление толкало поршень цилиндра вниз после того, как конденсация пара создавала вакуум в цилиндре. Поэтому давление пара не ограничивало интенсивность давления.

В течение пяти десятилетий двигатель Ньюкомена был самым сложным технологическим объектом своего времени в любой точке мира.

Трудности заставляют людей находить творческие решения проблем

Затем появился шотландский мастер инструментов Джеймс Уатт (1736–1819.) В возрасте 21 года Уатт открыл магазин в 1757 году в Университете Глазго, чтобы делать квадранты, компасы, весы и другие математические инструменты.

Ватт получил задание отремонтировать двигатель Ньюкомена в университете для лекции-демонстрации. Сначала ему было трудно заставить двигатель Ньюкомена работать, потому что его части были плохо сконструированы. Когда он, наконец, запустил его, он был удивлен его эффективностью. Однако в двигателе постоянно заканчивался уголь, потому что каждый цикл требовал нагрева и охлаждения цилиндра, что приводило к большим потерям энергии.

В 1769 году Уатт изобрел систему, в которой цилиндр и конденсатор были разделены, что избавило от необходимости нагревать и охлаждать цилиндр при каждом ходе. Изобретение Уаттом паровой машины с отдельным конденсатором (также называемой паровой машиной «двойного действия») снизило затраты на топливо на 75 процентов.

«Паровая машина»

Ватта могла производить непрерывное вращательное движение и расширила область применения далеко за пределы перекачки воды. Непрерывное вращательное движение вызвало переход от ручного производства к машинному и стало движущей силой промышленной революции.Драматург Джордж Бернард Шоу даже заявил в «Человеке и Супермене » (1903 г.), что «те, кто восхищается современной цивилизацией, обычно отождествляют ее с паровым двигателем».

Паровая машина продолжала использоваться в энергетике и на транспорте на протяжении большей части 19-го века и в начале 20-го века, в то же время, когда инженеры разработали двигатель внутреннего сгорания. К концу 19 века, с изобретением первой практической паровой турбины английским инженером Чарльзом Парсонсом (1854–1931), турбины начали заменять поршневые паровые двигатели на электростанциях.

Ссылка : Ричард Л. Хиллз, Сила пара: история стационарного парового двигателя (1989 г.)

Музей Всемирной выставки

Прогресс в науке и технике дал толчок развитию человеческой истории, и теперь мы видим бесконечные потоки автомобилей и мерцающие неоном высотные здания в современных городах. Важным шагом в ускорении развития человеческого общества является изобретение паровой машины. С тех пор шаги людей становились все быстрее и быстрее.

Л.С. Ставрианос, автор книги «Глобальная история: от предыстории до 21 века», сказал: «Мы не можем слишком преувеличивать историческое значение паровых двигателей». Появление паровых машин освободило человека от такой примитивной силы, как силы человека и животных, осуществило машинное производство и привело человека к веку пара.

В Постоянном выставочном зале 2 ОРЭ под названием «Движение с прогрессом» выставлен паровоз в виде 3D-печатной модели.

3D-печатная модель локомотива Crampton

Паровой двигатель

Большая выставка 1851 года в Лондоне

На первой Всемирной выставке в Лондоне в 1851 году ослепительные паровые машины стали фаворитом Хрустального дворца и основным экспонатом. Ретроспективная выставка, от раннего двигателя Уатта до паровой машины высокого давления Эвана, привлекала инженеров и посетителей со всего мира.В 46 метрах к северо-западу от Хрустального дворца находится энергозал Экспо, в котором 8 котлов общей мощностью 800 лошадиных сил направляли пар высокого давления на механическую выставочную площадку по подземной трубе диаметром 22 сантиметра. Знаменитая компания Nesmith показала свой новейший паровой молот и гидравлический пресс. На месте были проведены полевые демонстрации на многочисленных кранах, текстильных машинах, печатных машинах, молотилках, машинах для изготовления конвертов, токарных станках, циркулярных пилах, которые приводились в движение паровыми двигателями, демонстрируя различные прелести.Лязг шестерен и ритм ремней просто совпали с мелодией индустриальной эпохи.

Ватт

Общеизвестно, что Уатт изобрел паровой двигатель. Однако точнее было мнение Энгельса, «Паровая машина есть первое настоящее международное изобретение » . Не говоря уже об исследованиях древних греков и да Винчи, французский ученый Папен и британский инженер Савери должны быть предшественниками паровых машин.

Паровая машина Ньюкомена

В 1712 году английский кузнец Ньюком изготовил первую в истории практическую паровую машину. Этот новый тип двигателя использовался в течение нескольких лет для осушения шахт и подъема воды для приведения в действие водяных колес и использовался более полувека. Когда вода в котле превратилась в пар с расширением в 1600 раз и заполнила цилиндр, перекрыть вентиль. Затем охладите цилиндр, чтобы образовался вакуум за счет распыления воды, и атмосферное давление заставит поршень работать.Однако многократное охлаждение и повторный нагрев цилиндра при каждом такте тратило много энергии впустую.

Уатт усовершенствовал паровую машину Ньюкомена

В 1769 году Уатт значительно усовершенствовал двигатель Ньюкомена, работая приборостроителем в Университете Глазго. Уатт представил усовершенствование конструкции, отдельный конденсатор, который обеспечил работу цилиндра при постоянной температуре и значительно повысил тепловую эффективность в 6 раз. В течение следующих 10 лет Уатт упорствовал и совершенствовал паровую машину 5 раз подряд.Он превратил возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение через планетарную передачу и инерционный маховик, а также использовал планку параллельного четырехстороннего движения, чтобы превратить однонаправленную работу цилиндра в двунаправленную, как в китайских сильфонах. Он использовал бочкообразный расточной станок для точной отделки, чтобы уменьшить утечку газа, а также установил манометр котла. Он управлял впускными воротами с помощью функции отрицательной обратной связи центробежного регулятора, чтобы поддерживать стабильную мощность парового двигателя.Как первая попытка автоматического управления в машиностроении, этот двигатель имел особое теоретическое и практическое значение.

«Лошадиная сила» — продукт размышлений Уатта о популяризации науки. Чтобы рассказать людям, насколько мощна паровая машина, должна быть наглядная аналогия и преобразование, и наиболее подходящей ссылкой, очевидно, является лошадь. Ватт измерил, что расстояние, пройденное лошадью на стандартной мельнице за один круг, равно 75.4 фута, лошадь могла пройти 2,4 круга в минуту, а средняя нагрузка составляла 180 фунтов. После подсчетов пришел к выводу, что «выходная мощность лошади для тяги 33 000 фунтов и прохождения одного фута в минуту» составляет 1 «лошадиную силу».  В 1882 году компания SIEMENS предложила обозначать единицу мощности как Ватт, которая используется до сих пор. Исследования и совершенствование паровых машин непосредственно породили «термодинамику», и люди перестали принимать флогистон как вещество в металле, дереве, воде, огне и почве.Кроме того, люди обнаружили также «скрытую теплоту» в процессе парообразования и сжижения воды и «удельную теплоемкость» различных веществ при повышении температуры на 1 градус.

Текстильная машина с паровым двигателем Уатта

.

Мышление в каждую эпоху может определяться только теми вещами, о которых думали в эту эпоху. Французский ученый Кано выдвинул теорию термодинамического цикла, а Джоуль, Кельвин и Клаузиус установили первый и второй законы термодинамики, которые явились всеми цветами научных теорий при обширной практике паровых машин.

Паровоз Farcot получил награду на выставке Expo 1867 Paris

.

Неутомимое сердце: паровой двигатель Corliss

Высшей честью и величайшей славой семейства паровых двигателей может быть не что иное, как паровые двигатели Corliss, выставленные на выставке столетия в Филадельфии в 1876 году. Паровые машины, созданные американским инженером Корлиссом, уже были известны на выставках ЭКСПО 1867 в Париже и ЭКСПО 1873 в Вене. На этот раз он подарил выставке Philadelphia Centennial Exposition 1876 года паровую машину мощностью 1400 л.1 метр в диаметре.

Выставка столетия Филадельфии 1876 г.

Во второй половине дня 10 мая машинный павильон площадью 50 000 квадратных метров был полон людей. После выступления хора и военного оркестра и салюта из 100 орудий президент Соединенных Штатов Грант и император Бразилии Педро II в сопровождении Корлисса поднялись на 5-метровую платформу в центре машинного павильона. . Они вместе взялись за паровой двигатель Корлисса, чтобы запустить гигантского монстра, и объявили об официальном открытии Выставки столетия в Филадельфии. В одно мгновение проснулись все многочисленные большие и маленькие машины, вся энергия которых исходила от километровых шатунов и ремней, приводимых в движение паровой машиной Корлисса.

Президент США и император Бразилии запустили паровую машину Corliss

.

на выставке столетия Филадельфии 1876 г.

Маховики паровой машины Corliss тихо вращались со скоростью 36 оборотов в минуту в течение шести месяцев выставки 1876 года в Филадельфии, причем звук был даже ниже, чем у швейной машины.Рядом мог сидеть сторож и неторопливо читать газету. Она внезапно остановилась, пока Президент не объявил о закрытии Всемирной выставки 10 ноября. Паровая машина Corliss была неутомимым сердцем машинного павильона и неугасимым факелом выставки. Многие газеты считали его воплощением американской мощи и технологий. Музыканты специально сочинили песню Corliss March. Известный поэт Уитмен был глубоко заражен ею, передвинул стул, сел перед стальным спортсменом и потом полчаса наблюдал за ним.

«Неутомимое сердце»

Одним из важных вкладов выставки 1876 года в Филадельфии, посвященной столетию, является то, что она определила передовой стандарт «котловой мощности». До этого промышленность паровых двигателей определяла мощность котла как мощность 1 котла на 10 квадратных футов площади обогрева, что не могло хорошо отражать фактическую эффективность котла. Судьи выставки Philadelphia Centennial Exposition 1876 года установили новый стандарт и определили мощность котла как «насыщенный пар, образующийся за один час при преобразовании 30 фунтов воды при 100 градусах по Фаренгейту в насыщенный пар площадью 1 квадратный дюйм при давлении 70 фунтов».В качестве образца можно рассматривать котельную в экспозиции. Котлов было 20 упорядоченно, по 70 лошадиных сил каждый. Трубы, соединяющие подземный трубопровод с выставочной площадкой, имели длину 100 метров и диаметр 46 сантиметров. Обладая мощным и эффективным котлом, паровая машина показала свою большую уверенность.

Экспо 1873 Вена

Машинный павильон с приводом от парового двигателя Corliss с ремнями и шатунами

Паровая машина работала вместе с различными видами машин.Он был изображением и воплощением общественного производства и мог выполнять всю трудовую работу. Многочисленные текстильные фабрики, сталелитейные заводы, деревообрабатывающие фабрики, бумажные фабрики и типографии больше не нужно было строить у рек, потому что скрипучие турбины были заменены эффективными паровыми турбинами. Доставка от двери до двери предлагалась мобильными и переносными паровыми машинами, выполняющими земляные работы, подъем, бурение, тушение пожаров и т. Д.

Сельскохозяйственная техника с паровым двигателем, представленная на выставке Expo 1867 Paris

В прошлом плуг не могли тянуть вперед десятки лошадей, но теперь паровые машины превратили тысячи миль дикой природы в девственную землю, «превратив прерии Буффало в завтрак американского народа». На поля последовательно выезжали комбайны, молотилки и хлопкоочистительные машины. Это была эпоха восторженных паровых двигателей.

Откачка воды паровым двигателем, выставленным на выставке Expo 1873 Vienna

К 1888 г. в США уже имелись паровые машины мощностью 14,4 млн л.с., а в Соединенном Королевстве — 9,20 млн л.с.

Первая пожарная машина с паровым двигателем в Мичигане в 1883 году

Такого крутого поворота и внезапного ускорения в человеческой цивилизации еще не было.

Мобильная паровая машина 1890 г.

Изобретение парового двигателя, которое двигало цивилизацию

(Последнее обновление: 16 апреля 2021 г.)

Изобретение парового двигателя стало одной из вех всей человеческой цивилизации. Паровоз — это тип рельсового локомотива, прочность на растяжение которого обеспечивается паровым двигателем. Изобретение парового двигателя принесло жизнь и скорость в экономику и связь.

Паровая машина сильно изменила жизнь человека.Эти локомотивы используются для производства пара в котлах путем комбинирования горючих компонентов — обычно угля, древесины или нефти.

Существует систематический процесс запуска двигателя. Удаляет парообразные поршни, механически приводимые в движение главными колесами локомотива (машиниста). И топливо, и вода перевозятся локомотивом либо на самом локомотиве, либо на вагонах (тендерах), которые тянут назад.

История машины очень долгая. LNER Class A34472 Flying Scotsman был первым паровозом, официально разогнавшимся до 100 миль (160 км/ч) 30 ноября 1934 года.

Прочтите эту статью для получения информации о поезде с паровым двигателем, поезде с паровым двигателем, времени изобретения парового двигателя, изобретателе парового двигателя и изобретении парового двигателя.

Изобретение паровой машины

До этого двигателя человеческая жизнь была в значительной степени застойной. Паровые двигатели приводились в движение паровыми двигателями и требовали, чтобы их помнили, поскольку они распространяли информацию во время промышленной революции 18 и 19 веков.

Изобретение сделало жизнь динамичнее.Паровые двигатели считаются одними из величайших изобретений всех времен, наряду с автомобилями, самолетами, телефонами, радиоприемниками и телевизорами. Это замечательные образцы машин и великой инженерной мысли, но все под дымом и паром.

европейцев увидели первый успех в процессе изобретения. Паровозы были впервые разработаны в Великобритании в начале 19 века и использовались для железнодорожного транспорта до середины 20 века. Ричард Тревитик построил первый паровоз.

Нужно было связать паровую машину с экономикой.Первый коммерческий паровоз Джон Бленкинсоп был построен в 1812-1813 годах. построенный Robert Stephenson & Company, компанией Джорджа Стефенсона и его сына Роберта, был первым паровозом, перевозившим пассажиров на общественной железной дороге Стоктон-Дарлингтонской железной дороги в 1825 году.

Железная дорога вошла в историю. В 1830 году Джордж Стефенсон запустил первую общественную междугороднюю железную дорогу, Ливерпульско-Манчестерскую железную дорогу.

Наука была основой многих производителей.Robert Stephenson & Company была одним из ведущих производителей паровозов для железных дорог во многих частях Великобритании, США и Европы в первое десятилетие существования пара.

Некоторые ученые долго пытались расстрелять локомотив. В двадцатом веке главный инженер-механик (LNER) Лондонской и Северо-Восточной железных дорог спроектировал некоторые из самых известных локомотивов, в том числе «Летучий шотландец», первый паровоз, официально зарегистрированный в пассажирских перевозках со скоростью 100 миль в час, и класс LNR. А4, все еще 4468 Кряква.Зарегистрирован как самый быстрый паровоз в мире (126 миль).

Путешествие постепенно распространилось по всему континенту, а позже и по всему миру. В начале 1900-х годов паровые двигатели постепенно внедрялись в электронные и дизельные локомотивы, а в конце 1930-х железная дорога была полностью переведена на электронные и дизельные двигатели. Большинство паровозов регулярно выходили из эксплуатации в 7-х годах, хотя большинство туристов и наследия продолжали пользоваться паромной линией.

Какова мощность паровой машины?

Механизм паровой машины не простой процесс.Все, о чем вы можете думать, это энергия, чтобы что-то сделать — покататься на скейтборде, сесть в самолет, сходить в магазин или покататься по дороге. Большая часть энергии, которую мы сегодня используем для транспорта, поступает из нефти, но так было не всегда.

В начале двадцатого века уголь был любимым топливом в мире, и он был запущен в поездах и кораблях американским ученым Сэмюэлем П. В Лэнгли первые соперники братьев Райт приводили в движение все на изобретенных ими паровых самолетах.

Что особенного было в угле? В нем много земли, поэтому он был относительно дешев и широко доступен.

Уголь является органическим химическим веществом, что означает, что он основан на углеродном элементе. Уголь производится миллионы лет, когда остатки мертвых растений раздавливаются под камнем, придавливаются и нагреваются внутренним теплом земли. Вот почему его называют ископаемым топливом.

Угольная патока действительно является топливом для получения энергии. Их внутренний углерод заперт в атомах водорода и кислорода соединениями, называемыми химическими связями. Когда мы сжигаем уголь в огне, связи разъединяются, и тепло высвобождается в виде тепла.

Уголь

содержит примерно половину энергии на килограмм более чистого ископаемого топлива, такого как бензин, дизельное топливо и керосин, и это одна из причин, почему паровые двигатели так много сжигают.

Как работает паровой двигатель

Существует полный процесс для паровой машины. Паровой двигатель состоит из четырех отдельных компонентов:

.

• Огонь, в котором горит уголь.
• Котел, наполненный водой, которая нагревается для создания огненного пара.
• Цилиндр и поршень, как у велосипедного насоса, гораздо больше.Пар из котла подается в цилиндр, поэтому поршень сначала перемещается в другую сторону. Он используется для управления движением внутрь (также известным как «возвратно-поступательное движение»).
• Машина, соединенная с поршнем. Это может быть что угодно, от водяного насоса до фабричной машины или чудовищного паровоза, курсирующего по железной дороге.

Кто изобрел паровую машину и когда?

Процесс изобретения не за один день. Много усилий многих выдающихся ученых проложило путь к успешному путешествию паровой машины.На его этапе давайте попробуем узнать краткий обзор вклада, а также имена инженеров, которым мы обязаны изобретением и разработкой парового двигателя.

Вот краткая история паровой машины:

• Христианский первый век: Герой Александрии демонстрирует паровую вращающуюся сферу под названием Эолипил.
• 7 век н.э.: Итальянский архитектор Джованни Бранка использовал струю пара для вращения лопасти небольшого колеса, предполагая паровую турбину, построенную сэром Чарльзом Парсонсом в 5 веке.
• 1680: Голландский физик Кристиан Гюйгенс (1629-1793) использовал простой цилиндр и поршень, чтобы создать первый поршневой двигатель, который взрывается в камне. Помощник Гюйгенса Деннис Папен (1648 — ок. 1712) понимает, что пар — это хороший способ управлять цилиндрами и поршнями.
• 1698: Томас Севери (ок. 1650–1715) разрабатывает паровой водяной насос под названием Minor’s
.
• Друг. Это простая поршневая паровая машина (или лучевая машина) для откачки воды из шахты.
• 1712: Англичанин Томас Ньюкомен (1663–1729) разработал лучшую конструкцию паровых двигателей с водяным насосом, чем спасители, и ему обычно приписывают изобретение паровых двигателей.
• Джеймс Уатт, шотландский инженер, после разработки модели нового двигателя открыл гораздо более эффективный способ получения энергии из пара. Модернизация двигателя до NeuComne от Watts может сильно набрать обороты.
• 1770: Офицер французской армии Николя-Жозеф Кюгню (1725-1804) обнаруживает паровой трехколесный трактор.
• 1797: Английский горный инженер Ричард Тревитик (1771–1833) разрабатывает паровую версию двигателя Уатта, работающую под высоким давлением, прокладывая путь к паровому двигателю.
• 1803: Английский инженер Артур Вольф (1776–1837) производит многоцилиндровые паровые машины.
• 1804: Американский промышленник Оливер Эванс (1775–1819) обнаруживает паровой пассажирский автомобиль. Как и Travitic, он признает важность пара высокого давления и производит более 50 автомобилей с паровым двигателем.
• 1807: Американский инженер Роберт Фултон (1765-1815) управляет первым пароходом на реке Гудзон.
• 1819: Океанский парусник на паровой тяге пересекает Атлантику из Нью-Йорка в Ливерпуль всего за 27 дней.
• 1825: Английский инженер Джордж Стефенсон (1781–1848) строит первую в мире паровую железную дорогу между Стоктоном и Дарлингтоном. Во-первых, паровозы просто тянут тяжелые грузовики с углем, а пассажиров перевозят в конном экипаже.
• 18:30: Ливерпульско-Манчестерская железная дорога использует первую паровую энергию для перевозки пассажиров и грузов.
• 1882: Томас Эдисон (1847–1931), великий американский изобретатель, открывает первую в мире коммерческую электростанцию ​​на Перл-стрит в Нью-Йорке. Он использует высокоскоростные паровые двигатели для питания генераторов.
• 1884: Английский инженер сэр Чарльз Парсонс (1854-1791) строит паровую турбину для своего скоростного парохода Турбиния.

Никакие изобретения и разработки не приходят в одночасье. Много талантов и ученых должны работать над успешным путешествием любого изобретения.

Еще интересные статьи

Паровоз, Изобретатели паровоза | edubilla.com

Паровоз — это железнодорожный локомотив, который вырабатывает тяговое усилие с помощью парового двигателя. Эти локомотивы работают за счет сжигания горючих материалов — обычно угля, древесины или нефти — для производства пара в котле.Пар приводит в движение возвратно-поступательные поршни, которые механически связаны с главными колесами локомотива (водителями). И топливо, и вода перевозятся вместе с локомотивом либо на самом локомотиве, либо в вагонах (тендерах), которые тянут за собой. Первый паровоз был изготовлен Ричардом Тревитиком 21 февраля 1804 года, через два года после железнодорожного локомотива, который он сделал в 1802 году, или дорожного локомотива, который он сделал в 1801 году. паровой машины.Изобретение паровой машины относится к концу 17 века. В 1698 году английский изобретатель Томас Савери запатентовал устройство, позволяющее использовать пар для откачки воды. Созданная им паровая машина использовалась для удаления воды из шахт. Эта конструкция была улучшена английским инженером Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Позже, начиная с 1763 года, шотландский инженер и изобретатель по имени Джеймс Уатт сделал дальнейшие и более значительные улучшения паровой машины. это открыло путь к изобретению паровозов.

Создание паровозов

Великобритания была главной силой в разработке паровых двигателей и паровозов. Хотя прототипы были созданы ранее, первый полномасштабный паровоз был построен в Великобритании британским инженером Ричардом Тревитиком в 1804 году. К сожалению, его паровоз не был хорошо принят. В 1814 году британский инженер Джордж Стивенсон по имени Блюхер построил первый успешный паровой локомотив, который мог перевозить до 30 тонн угля со скоростью 4 мили в час в гору.Позже, в 1825 году, Стивенсон также создал первую общественную железную дорогу для паровозов.

Первый паровоз, работавший в Америке, был доставлен из Великобритании. Названный Stourbridge Lion, он был заказан для перевозки угля. При весе 7,5 тонн он был слишком тяжелым для гусениц, рассчитанных на 4 тонны. Первым паровозом, построенным в Америке, был Tom Thumb Питера Купера. Первый рейс Tom Thumb состоялся в 1830 году, он перевозил 36 пассажиров и разгонялся до 18 миль в час. В 1830 году паровоз, известный как «Лучший друг Чарльстона», стал первым локомотивом, который тянул вагоны в Америке и регулярно перевозил пассажиров.

Работа с паровозами

Паровой двигатель — сердце паровоза. Чтобы понять, как работает локомотив, важно сначала понять, как работает паровая машина. Это включает в себя воду и огонь, который используется для создания тепла. Уголь или дрова часто используются в качестве топлива для разведения огня, хотя также использовалось масло. Огонь используется для нагрева воды, которая, в свою очередь, создает пар, заставляющий вращаться колеса. Жаротрубные котлы, которые обычно использовались здесь в паровозах, обычно строились горизонтально.

Возле задней части котла находилась топка. Топка — это часть котла, где сжигается топливо, и имеет дверцу, которую можно открыть, чтобы добавить уголь или дрова в качестве топлива. Нагретые газы проходят через металлические трубы, погруженные в воду котла, и превращают воду в пар. Этот пар можно выпустить вручную, если давление становится слишком высоким, или его можно выпустить по паровым трубкам в цилиндр, где он перемещает поршни. Поршни соединены с колесами.Когда клапаны выпускают пар на поршни, колеса двигаются.

Эволюция паровозов

По сравнению с их первоначальной концепцией внешний вид и использование паровозов значительно изменились. К передней части были прикреплены ловушки для коров, чтобы помочь локомотивам лучше проходить повороты и перемещать коров, которые могли забрести на рельсы. Первоначально предназначенные для перевозки таких материалов, как уголь, речные локомотивы быстро стали популярным средством пассажирских перевозок. Легковые автомобили становились все более удобными и комфортными благодаря таким роскошным функциям, как спальные вагоны.По мере своего развития они также становились больше и, как следствие, мощнее и быстрее. Их двухцилиндровая конструкция превратилась в четырехцилиндровую, что повысило их эффективность. Шестерни были добавлены к некоторым локомотивам, которые работали на промышленных, горнодобывающих, карьерных или лесозаготовительных железных дорогах. Со временем, начиная с 1930-х и заканчивая 1950-ми годами, место паровозов стали занимать дизельные и электрические поезда.

Современные паровозы 

Большинство паровозов, которые все еще находятся в эксплуатации, используются в исторических, образовательных или развлекательных целях. В железнодорожных музеях есть экспонаты по истории паровозов, в том числе сохранившиеся и обслуживаемые паровозы. В некоторых случаях они могут даже предлагать экскурсии для публики.

История парохода

Что такое пароход?

Задолго до того, как появились самолеты, поезда и автомобили, люди использовали водные пути и лодки в качестве средств передвижения. Они использовали их для перевозки людей и товаров с места на место. Одним из основных недостатков выбора водного транспорта по сравнению с другими видами транспорта было то, что путешествие могло быть медленным из-за речных течений и нехватки людей для их управления.Из-за этого был изобретен Пароход.

Пароходы будут иметь двигатель, который будет сжигать уголь, чтобы превращать воду в пар и приводить в движение лодку. Пар использовался для управления гребным винтом или гребным колесом. У некоторых лодок было одно гребное колесо, у других — двойное. Паровой двигатель был изобретен Джеймсом Уаттом в 1769 году. Единица измерения мощности (ватт) была названа в честь этого изобретателя. Известно, что его паровые двигатели были меньше по размеру, и они не использовали столько угля, чтобы привести лодку в движение.Его паровые двигатели пользовались большим спросом, когда в ход пошли проекты пароходов.

Первые пароходы

Одними из самых распространенных имен в индустрии пароходов являются Джон Фитч, Джеймс Рамси и Джон Стивенс. Эти люди были одними из первых, кто построил успешный с научной точки зрения пароход. Хотя эти люди добились успеха в отрасли, Роберту Фултону приписывают разработку первого коммерчески успешного парохода, сочетающего паровой двигатель и конструкцию корпуса.До этого он успешно построил и эксплуатировал подводную лодку во Франции.

Пароход Роберта Фултона по Северной реке (иногда называемый Клермоном) был изобретен в 1807 году и имел огромный успех. Это привело к увеличению разведки и заселения за счет открытия двустороннего речного транспорта. Пароход будет путешествовать из Нью-Йорка в Олбани за 32 часа, в то время как обычным парусным судам и другим судам потребуется почти четыре дня, чтобы совершить путешествие. Общий путь составлял около 150 миль, и лодка могла перевозить до 100 пассажиров за рейс.Лодка была очень шумной, и многие люди называли ее «Безумием Фултона», думая, что она в конечном итоге взорвется. Несколько лет спустя, в 1811 году, Роберт Фултон и Роберт Ливингстон спроектировали «Новый Орлеан». Новый Орлеан путешествовал по реке Миссисипи с большим количеством пассажиров и товаров.

Эволюция парохода

Вскоре производство пароходов распространилось из Нью-Йорка по всей Америке. В 1850-х годах промышленность добилась больших успехов, перевозя товары и людей быстрее, чем когда-либо прежде.По мере роста их популярности и успеха путешественники заметили и их опасности. Навигация лодок может быть затруднена и привести к несчастным случаям капитанов, таким как заторы бревен и смещение каналов. Плыть вниз по течению было довольно легко, а вверх по течению для лодок было немного сложнее. Было даже много смертей от взрывов котлов на пароходах из-за плохой конструкции. Корабли также могли быть целью многих атак коренных американцев.

Использование парохода сыграло большую роль в Westward Expansion.Однако к 1870-м годам изобретение паровых железных дорог быстро заняло место лодок. Перевозка товаров и людей стала быстрее и эффективнее, оставив пароход в качестве второго варианта. Пароходы до сих пор используются в Соединенных Штатах, но в качестве очень небольшой части транспорта из-за многих технологических разработок с течением времени.

 

Томас Савери и изобретение силы пара

Двигатель Томаса Савери 1698

Примерно в 1650 году родился английский изобретатель и инженер Томас Савери .Савери изобрел первое коммерчески используемое паровое устройство, паровой насос, который часто называют «двигателем». «Двигатель» Савери был революционным методом перекачки воды, который решил проблему шахтного дренажа и сделал практичным широкое общественное водоснабжение.

Легкая гребля на кораблях…

Томас Савери стал военным инженером и в 1702 году получил звание капитана. В свободное время он проводил механические эксперименты. В 1696 году Савери подал патент на машину для полировки стекла или мрамора.Другой патент был подан на «греблю на кораблях с большей легкостью и скоростью, чем до сих пор делал кто-либо другой». Однако он был досрочно закрыт из-за негативных отзывов.

Предшественники парового двигателя

В 1698 году Томас Савери запатентовал первую паровую машину. Задолго до Саверия Герой Александрийский описал эолипил в I веке нашей эры, который сегодня считается первой зарегистрированной паровой машиной. В Османском Египте изобретатель Таки ад-Дин Мухаммад ибн Маруф в 1551 году описал устройство паровой турбины для вращения косы.В 1606 году изобретатель Херонимо де Аянц-и-Бомон получил патент на элементарный водяной насос с паровым приводом.

Томас Савери (1650–1715)

Новое изобретение для подъема воды…

Двигатель Савери был описан как «новое изобретение для поднятия воды и приведения в движение всех видов мельничных работ с помощью движущей силы огня, которое будет очень полезно и полезно для осушения шахт, снабжения городов водой и для работа всех видов мельниц, где они не имеют пользы ни от воды, ни от постоянных ветров.Он продемонстрировал его Королевскому обществу в 1699 году. В 1702 году Савери описал его в своей книге «Друг шахтера»; или, Двигатель для подъема воды с помощью огня . В нем Савери утверждал, что двигатель может выкачивать воду из шахт.

Работа паровой машины

Двигатель Томаса Савери работал на первом подъеме пара в котле. Затем пар подавался в один из первых рабочих сосудов, позволяя ему выбрасываться через водосточную трубу в воду, которую нужно было поднять.Когда система была горячей и, следовательно, заполненной паром, кран между котлом и рабочим сосудом закрывался, и, при необходимости, сосуд снаружи охлаждался. Это заставляло пар внутри него конденсироваться, создавая частичный вакуум, и атмосферное давление выталкивало воду вверх по водосточной трубе, пока сосуд не наполнился. В этот момент кран под сосудом был закрыт, а кран между ним и верхней трубой открылся, и из котла поступило больше пара. По мере того, как давление пара возрастало, вода из сосуда поднималась по восходящей трубе к вершине шахты.За исключением кранов, двигатель не имел движущихся частей и поршня.

Проблемы

К сожалению, с этим движком было несколько проблем. Каждый раз, когда вода напускалась в рабочий сосуд, большая часть тепла тратилась на нагрев перекачиваемой воды. Кроме того, на втором этапе процесса для нагнетания воды требовался пар высокого давления, а паяные соединения двигателя едва выдерживали пар высокого давления и нуждались в частом ремонте. В-третьих, для очистки глубокой шахты от воды потребовалась бы серия двигателей среднего давления на всем пути от уровня дна до поверхности.Другая проблема заключалась в том, что вода нагнеталась в двигатель только за счет атмосферного давления, поэтому двигатель должен был находиться не более чем на 30 футов (около 9 м) над уровнем воды.

Использование патента на паровой двигатель

Патент

Савери от 1698 года гарантировал ему 14 лет защиты, а год спустя был принят так называемый Закон о пожарных машинах, который продлил его защиту еще на 21 год. Его патент распространяется на все двигатели, поднимающие воду с помощью огня, поэтому он сыграл значительную роль в формировании раннего развития паровой техники на Британских островах.Из-за этого акта Томасу Ньюкомену, который сам начал разрабатывать паровые двигатели, пришлось заключить партнерство с Савери. В 1712 году более совершенный двигатель Ньюкомена был разработан и выпущен на рынок по патенту Савери. Срок действия Закона о пожарных машинах истекал только в 1733 году, через четыре года после смерти Ньюкомена. В 1702 году двигатели Савери были готовы к эксплуатации. Один был установлен в York Buildings в Лондоне, другой был построен для контроля водоснабжения в Хэмптон-Корте, а еще один в Campden House в Кенсингтоне проработал 18 лет.

Ссылки и дополнительная литература:

• [1] Томас Савери в Britannica Online
• [2] Томас Савери в Famous Inventors
• [3] Томас Ньюкомен и паровой двигатель, блог SciHi, 26 февраля 2018 г.