Как работает паровозный двигатель: Вприхлопку: Как устроен паровоз

Как были устроены паровозы / Блог компании Туту.ру / Хабр

Так выглядит кабина паровоза «Серго Орджоникидзе» (это СО17-1137). Множество трубок сверху — это пароразборная колонка, к каждому потребителю отходит своя труба. А потребителей в уже достаточно зрелом технически паровозе много: две паровые машины слева и справа для движения колёс, свисток, механический углеподатчик, инжекторы для закачки воды, электрический генератор для освещения, насос для воздушной магистрали и так далее.

До электрических ламп использовали керосиновые фонари прямо впереди паровоза и ацетиленовые химические прожекторы. Потом примерно в начале двадцатого века «люксовые» вагоны обзавелись электрическим светом, а потом и паровоз стал освещаться яркими лампами, в частности, чтобы видеть, что происходит с колёсами и осями. Потому что помощнику машиниста иногда нужно было выйти на ходу и постучать кувалдой по кулисе, так как снег забился и смёрзся в лёд.

Отечественный пассажирский паровоз отличается от грузового визуально очень легко. Он выглядит нарядно, цветной (чаще всего зелёный или синий), у него большие сцепные колёса. Для пассажирского была важна скорость, для грузового — тяга, поэтому у грузового сцепные колёса меньше. И грузовые паровозы обычно чёрные.

Впереди паровоза есть маленькая бегунковая тележка, которая имеет возможность поворачиваться относительно основной рамы. Вот она сразу перед зелёной паровой машиной:

Она нужна для того, чтобы паровоз вписывался в кривые (мог поворачивать легче).

Вот паровая машина, она преобразует энергию пара в механическую энергию, движущую колёса:

За паровозом идёт вагон-тендер, туда грузятся запасы угля и воды. Обратите внимание на характерную русскую контрбудку: она соединяется с будкой на паровозе специально для обеспечения более комфортных условий работы паровозной бригады в зимнее время.

Вот принципиальное устройство паровоза (здесь и дальше мы ходим по Музею железных дорог России в Петербурге). Они сделали замечательный стенд с анатомией паровоза:

Чтобы паровоз шёл, в него надо загрузить уголь (топливо), воду (рабочее тело) и бригаду из машиниста, помощника машиниста и кочегара. Вот так с помощью гидроколонки грузилась вода через специальный люк в тендере:

Дальше бригада топит котёл и управляет поездом. Соответственно выделяются топка, котёл, колпак сухопарника и труба. Около колёс — паровые машины, которые делают движение из энергии пара. Внутри паровоза происходит парообразование, затем пару раз пар прогоняется по контуру трубок внутри устройства.

Паровозом почти до современности управлять надо было очень нежно и аккуратно, и для этого нужен был высокий профессионализм. Дело в том, что любой участок пути имеет наклоны: спуски и подъёмы. Вагоны взаимодействуют неравномерно, и сцепки между ними рвутся. Поезд может рассыпаться, и это закончится плохо. Плюс просто надо учитывать огромную инерцию и уметь управлять всей этой махиной. Поэтому в будке были два квалифицированных человека: помощник, умеющий топить котёл, и машинист, умеющий управлять поездом и вообще всё остальное.

Вот рабочее место машиниста и его обзор:

А вот помощника с дверью наружу:

Кочегар, вопреки распространённому мнению, не топил, а просто подавал уголь в бункер в паровозе из тендера. Это обычно был здоровый мужик, который умел много работать лопатой.

На этой лопате, кстати, помощники сдавали негласный экзамен машинистам при приёме в бригаду. Надо было пожарить яичницу. Для этого надо было равномерно растопить топку, закидывая уголь по углам отсека, правильно удерживать лопату, оценивать температуру в отсеке по цвету деталей и угля и управлять температурой лопаты. Если яичница получалась сгоревшей или «с соплями», это был негодный помощник. Если отличной — можно было есть, запивая водой из баков. Вот из этого, где написано «Вода отравлена, пить нельзя»:

Воду из баков, несмотря на надпись, кипятил и пил почти каждый машинист. Но это было запрещено, потому что после загрузки воды в неё надо было кинуть несколько таблеток средства от накипи, которое не очень полезно для здоровья. Это чтобы трубочки внутри паровых и водяных систем не забивались слишком быстро. Мягкая вода так ценилась, что, если находился источник около железной дороги, там сразу ставилась станция, даже если не было населённого пункта по дороге. Среднее расстояние между английскими станциями — 20 километров, а между нашими — 80. И то потому, что это почти предел хода паровоза без дозаправки водой.

Это проблема, и требовалось хоть какое-то её решение. Первый дизельный тепловоз придумали и собрали у нас, чтобы решить часть недостатков паровозной системы. Конкретно очень хотелось уйти от зависимости по воде и упростить манёвры на станциях. Маневровый тепловоз хорош тем, что его не надо постоянно топить: есть работа — включил двигатель, нет работы — выключил. В итоге попробовали собрать прототип и сделали вот это творение сумрачного русского гения — Щ-ЭЛ-1 1924 года:

Он, увы, проработал недолго и широко не распространился. У прототипа было слишком много проблем, связанных с тем, что пар давал мгновенную обратную связь, а ДВС требовал коробку передач между двигателем и колёсами. Переключение передач создавало жёсткие толчки, и они могли послужить причиной обрыва сцепок. Понадобилась электрическая система передач, что повлекло вот такую конструкцию:

В итоге на некоторое время от тепловозов отказались и стали проводить опыты сразу с электрическими двигателями. Как вы можете догадаться, аккумуляторы тогда были не очень, и поэтому распространение они получили только там, где могли ходить трамваи. То есть на трамвайных рельсах по ночам ползали грузовые поезда для предприятий Москвы.

Но, конечно, паровозы всё больше и больше устаревали. В какой-то момент в СССР сделали невероятно красивый и эффективный паровоз. Вот он, в музее стоит последний паровоз серии П36. У него четырёхзначный номер 0251, но произвели его ровно вот столько:

Из-за этого лампаса его прозвали «Генерал».

И примерно в этот же момент Америка сняла с производства паровозы, и у нас на XX съезде партии Хрущёв решил тоже поставить на тепловозы. Так появился ТЭЗ — убийца паровозов:

А это палубные крепежи для того, чтобы поставить тепловоз в СССР морем. Везли через Владивосток и вагоны (разобранные), и тепловозы.

Потом была богатая история тепловозов СССР. Из интересного стоит отметить вот эти экспонаты:

Рейсовый дизельный автобус АВ 758 — румынский. Ходил он 110 километров в час, то есть не сильно быстрее паровозов (паровозы могли и до 120 км/ч развить), но зато не останавливался для дозаправки водой.

Вот на ТЭ-6769 (Т означает трофейный эквивалент того, что после Т, то есть максимально близкий по характеристикам к серии Э) очень хорошо видно песочницу:

Отводы от неё ведут к каждому колесу и заканчиваются примерно вот так:

Так песок подаётся под колёса для увеличения трения. Это нужно при экстренном торможении или при обледенении путей.

Под колёсами ещё хорошо видно рессоры, магистрали и тормоза:

А вот с помощью этого устройства можно было узнать скорость паровоза:

Скорость вращения снималась с передней оси, а затем преобразовывалась в линейную скорость на приборе.

Есть ещё интересный класс паровозов, это так называемые паровозы-танки. Они отличаются от обычных только тем, что уголь и вода у них — на самом паровозе, а не в тендере:

Понятно, что запасы там не очень большие, но иногда так действительно проще.

На этом танке есть отличный карбидный фонарь. Верхний с жёлто-оранжевой кромкой — это «американский фонарь», он же — ацетиленовый химический прожектор. В ёмкость с карбидом капала вода (напор воды регулировался вручную), она реагировала, выделялся горючий газ, который затем горел в горелке. Получалось яркое пламя, которое давало света куда больше, чем «фары на свечах» снизу. Кстати, свечные фонари — съёмные, чтобы можно было осмотреть паровоз. Позже стали делать освещение. Вот лампа серии СО, которая освещает колёса:

И, возвращаясь к рабочему месту помощника машиниста СО, там рядом — распредщит, пока небольшой, как раз для таких ламп:

Очень интересно устройство поворотного круга. Депо тогда были основаны на архитектуре поворотного круга:

Эти паровозы в музее были расставлены именно таким кругом, который находится в центре экспозиции (это когда-то было действующее депо):

Альтернатива такому кругу — треугольники стрелок. Но круги, как видите, были куда удобнее, особенно когда от ручного поворота перешли к двигателям.

Теперь давайте посмотрим на паровозы сверху. Вот здесь хорошо видно шнек для подачи угля из тендера:

Турбогенератор:

Предохранительные клапаны (позже на более мощных паровозах их стали делать по три, тут два на случай выхода одного из строя):

На тепловозах сверху и с боков — ещё характерные решётки для холодильника: поскольку двигатели ставили судовые, надо было их как-то охлаждать, чтобы не закипели. В воде это просто (водой), а на железной дороге до четверти локомотива занимает холодильная установка.

Вот это реконструкция середины рабочего дня на станции:

Сзади видно таблицу с локомотивами и начальниками бригад. Бригады могли быть закреплены за локомотивом (три бригады, один старший машинист) или меняться. Первый способ обеспечивал лучшее обслуживание «родного» локомотива, а второй — меньший пробег, поскольку бригады отдыхали в оборотном депо и иногда не могли сразу выйти назад.

И последнее. Паровоз с большим аккумулятором для пара, бестопочный. Он использовался на химических заводах, где огонь был запрещён:

Передняя часть — это большой бак для пара, по сути. Паровоз приходил к котлу, заправлялся вот так:

И шёл в опасную зону работать. Пара хватало примерно на два часа.

Мы уже рассказывали много про железную дорогу, вот ещё посты на эту тему:
• Большой FAQ про поезда дальнего следования и неочевидные правила
• Зачем при наличии электропитания нужен старый добрый угольный котёл в вагоне
• Как устроен пассажирский вагон дальнего следования
• Как собирают вагоны для пассажирских поездов
• Эволюция вагона железной дороги
• Как работает вокзал
• Поезда разные. Очень

Паровой автомобиль Loco Hauk на шасси Jeep Wrangler Unlimited

Автоцистерна, тягач и паровоз

Иван Трохин, инженер
Фото Nail Khusnutdinov, craftmasterpaints.co.uk,
carscoops.com, drive2.ru, cs1.worldofmods.ru

Автономный тягач повышенной проходимости в виде магистрального дорожного тепловоза (на заставке) для грузового автопоезда. Такое странное транспортное средство – это лишь виртуальная компьютерная трёхмерная модель. Реальность же оказалась ещё удивительнее…

Не совсем паровоз, а Сам себе водовоз

На тепловозах, даже виртуальных дорожных, используемых в компьютерных игровых симуляторах, применяются тепловые дизельные двигатели. А вот американские инженеры и умельцы, любители паровой автомобильной техники скрестили шестиколёсный внедорожник с автоцистерной и поставили на получившийся гибрид тепловой паровой поршневой двигатель – паровую машину. Дорожный паровоз (рутьер – устар.) XXI столетия назвали «ЛокоХоук» (Loco Hauk).

Уникальный в своём роде и получивший уже мировую известность среди знатоков парового транспорта колёсный гибрид Loco Hauk, который перевозит по бездорожью воду исключительно для собственных нужд, построил Кенни Хоук с единомышленниками из штата Пенсильвания. Этот паровой шедевр почти грузовой колёсной техники, без сомнений, займёт достойное место в истории автомобилестроения, как известные по сей день классические паровые грузовики: отечественный НАМИ-012 конца 1940-х, английские «Сентинел» (Sentinel) и «Фоден» (Foden) 1930-х.

Для чего понадобился создателям странный грузовоз Loco Hauk? Просто для души! А может, у столь экзотического автопаровоза есть реально практические перспективы? Попробуем в этом разобраться.

Особенности конструкции

Само собой разумеется, что особого внимания в конструкции самоходного паровика (парового котла) Loco Hauk на колёсном шасси Jeep Wrangler Unlimited 2008 г. заслуживает паровая силовая установка и всё, что с ней связано. Здесь уместно заметить, что транспортные паровые котлы, которые генерируют водяной пар для питания главным образом тягового двигателя, могут быть двух принципиально разных конструкций, если при их рассмотрении ограничиться упомянутыми классическими паровыми грузовиками.

Котёл классического паровозного (локомобильного) типа жаротрубный горизонтальный низкого давления (около 16 бар, если говорить о котле Foden) делает автомобильное транспортное средство похожим на самый настоящий паровоз. В этом легко убедиться по внешнему виду парового грузовика Foden.

Водотрубный вертикальный паровой котёл повышенного давления (19–25 бар, если говорить о котлах Sentinel и НАМИ-012 соответственно) – это совсем другое. Его скрывают, например, под капотом, поэтому такой котёл может быть не виден. Выдаст лишь дымовая труба. Котлы данного типа являются более компактными и имеют лучшие показатели по удельной тепловой мощности на единицу массы, чем их паровозные предшественники.

Паровой котельный агрегат и бак с водой у Loco Hauk располагаются в кузове базового для переделки внедорожника. Импровизированная цистерна служит кожухом, скрывающим всё это хозяйство. Запас воды составляет около 200 л. Здесь же, под цистерноподобным кожухом, находится и топливный бак объёмом 60 л, заполненный керосином. Кстати, принципиально ничего не мешает использовать более экологически безопасное жидкое биотопливо (например, перспективнейшее биодизельное топливо из быстрорастущих водорослей), повысив тем самым чистоту процесса сгорания и дымовых газов от горелки парового котла.

Внушительная дополнительная нагрузка из котельного агрегата и бака с водой наложила отпечаток на конструкцию базового шасси: появилась третья ось и длина всего автомобиля увеличилась на 1,3 м. Однако сохранились исходные тормоза, приводные валы, дифференциал, оси и шестиступенчатая механическая коробка передач. Последняя, стоит заметить, работает теперь с одной высшей, одной низшей и одной задней передачами. На любой из них колёсное паровое чудо трогается хорошо. Пружины и амортизаторы обеспечили подъём кузова на чуть более 10 см, что потребовалось из-за установки колёс увеличенного диаметра по сравнению с базовыми.

Сам паровой котёл изготовлен с использованием двухдюймовых стальных труб (диаметр около 5 см) и оснащён керосиновой горелкой. Его произвели специально для этого автомобиля на известной уже более 150 лет своими паровыми водотрубными котлами фирме «Бабкок и Вилькокс» (Babcock & Wilcox), основанной двумя американскими изобретателями, по фамилиям которых она и получила своё название. Насосы для снабжения котельного агрегата водой и, по всей вероятности, подачи топлива в горелку запитаны от шести аккумуляторов, что послужило ещё одной причиной для установки третьей оси и удлинения кузова автомобиля. От этих же аккумуляторов подаётся питание в систему зажигания горелки.

Тяговая прямоточная паровая машина Keen Steamliner No. 2В V4 (от легкового автомобиля) с V-образным расположением четырёх цилиндров имеет мощность около 140 л.с., расположена под капотом. Её разработал и изготовил приблизительно в 1960 г. Чарльз Кин (Charles Keen) из Мэдисона, столицы штата Висконсин (США). Рабочий объём двигателя составляет всего 100 куб. дюймов (около 1,6 л). Он оснащён впускными тарельчатыми клапанами (poppet valves – англ.), работает с односторонним давлением (паровая машина простого действия) и прямоточным выпуском пара.

Паровая машина является высокооборотной или, как говорили раньше, быстроходной, и имеет картерную конструкцию, чем похожа на обычные автомобильные поршневые двигатели внутреннего сгорания, поэтому является фактически паровым мотором (паромотором). Паровая машина Кина внешне похожа на германский «двигатель с почти нулевым выхлопом» начала 2000-х для легковых автомобилей, известный как паромотор ZEE (Zero Emission Engine – англ.). Для справки: классические паровые машины, устанавливаемые на пароходах и подавляющем большинстве паровозов, были тихоходными. Частота вращения их выходного вала не превышала 300 об/мин.

Паросиловая установка позволяет автомобилю Loco Hauk развивать очень большой крутящий момент – на уровне 3390 Н∙м. Максимальная скорость движения получившегося шеститонного дорожного паровоза по асфальтовой дороге достигает аж 100 км/ч!

Кабина машиниста

Теперь несколько слов об интерьере кабины Loco Hauk. В ней водитель ощущает себя полноправным машинистом, частично погружаясь в паровозную эпоху манометров, водо- и паропроводов, вентилей и задвижек. Интересно заметить, что водительский руль в кабине Loco Hauk расположен слева. В настоящей же паровозной будке место машиниста – справа.

С одной стороны, может показаться, что бросающийся в глаза большой стрелочный манометр на торпедо внутри кабины Loco Hauk взят один в один от какого-нибудь паровоза XIX столетия (по некоторым сведениям, так оно и есть). С другой стороны, вычищенная до блеска и окрашенная оправа, чёткие надписи на «циферблате» наводят на мысль о реплике (копии), искусно выполненной по мотивам паровозного манометра.

Трубопроводы и арматура являются современными, но в паровозном стиле. Понятно, что это сделано для безопасности, ведь пар-то настоящий, обладает немалым давлением и температурой. Однако есть и сохранившиеся оригинальные паровозные детали!

У парового автомобиля Loco Hauk стильный матовый окрас чёрного цвета, а отдельные его фрагменты расписаны сусальным золотом. Это создаёт определённое внешнее сходство с американскими паровозами XIX столетия, т. е. времён Дикого Запада. Внутри кабины тоже присутствует аналогичное сочетание паровозных цветов этой эпохи.

Отдельно интересно отметить, что звуковой сигнал у парового грузовичка Loco Hauk такой, как у настоящего паровоза. Если это автомобильное транспортное средство услышать где-то в гуще городских автомобильных дорог, то можно абсолютно точно решить, что сейчас из-за поворота появится паровоз.

Пыхтит, свистит, воду возит и…

Разобравшись в некоторых конструктивных особенностях парового колёсного грузовоза Loco Hauk с ностальгическим паровозным свистком, можно заключить, что этот автомобиль имеет, в принципе, намного больший практический потенциал для применения, чем просто действующий экспонат, как его позиционируют создатели. Правда, на это можно рассчитывать при налаживании серийного производства подобной техники и предшествующей этому серьёзной проектно-конструкторской проработке.

Шасси рассмотренного автомобиля современное, а паросиловую установку сегодня реально можно спроектировать на современный манер: с использованием компьютерных технологий трёхмерного моделирования, разработки конструкторской и технологической документации, проведения расчётов и инженерного анализа с точек зрения теплотехники, гидравлики, прочности, экономической эффективности. Высококачественные стали и сплавы, термостойкие композиционные материалы, автоматика и биотопливные технологии позволят воплотить в транспортной паросиловой установке сочетание лёгкости, надёжности, простоты в повседневной эксплуатации и ремонте, экологической чистоты. Целесообразно предусмотреть и конденсатор пара (данных о его установке на Loco Hauk нет) для повышения экономичности работы паросиловой установки, как это неоднократно делалось на множестве паровых автомобилей прошлого.

Так для чего же можно на практике использовать паровой грузовоз типа Loco Hauk? Во-первых, непосредственно в качестве автоцистерны для перевозки жидкостей либо в варианте пожарной автоцистерны. Повышенная проходимость, неплохая скорость движения и высочайший крутящий момент на валу тяговой паровой машины, работающей по принципу «вращать колёса, пока дают пар», позволят быстро добраться до самых труднодоступных мест. Котельный агрегат необходимо будет, разумеется, перебазировать под капот (змеевиковый котёл, кстати, туда как раз влезет) или компактно пристроить, как это было у парового грузовика НАМИ-012, прямо за кабиной.

Во-вторых, отмеченные тягово-скоростные достоинства наводят на мысль об использовании подобного Loco Hauk колёсного транспортного средства в качестве магистрального тягача. Здесь можно проявить ещё большую фантазию, хотя для знатоков специальной автомобильной техники это является сегодня объективной реальностью, и поставить такой тягач на комбинированное автомобильно-железнодорожное шасси (в наши дни известно как локомобильное). Получится дорожно-рельсовый локомобиль с паровой тягой (не путайте с классическим паровым локомобилем XIX–XX столетий – единым силовым агрегатом в виде котла и смонтированной на нём паровой машины, установленным на прицепном колёсном шасси). К нему можно пристыковывать колёсный прицеп либо железнодорожный состав с грузовыми вагонами.

Пригодится паровой локомобильный тягач и для маневровых работ. У паровой машины в противоположность дизелю тепловоза КПД слабо изменяется при частой работе с частичной нагрузкой. Поэтому при использовании паросиловой установки в варианте с прямоточным (змеевиковым) котлом высокого давления (60–200 бар) и обязательно дающим сильно перегретый пар (порядка 450–500 °С), КПД при маневровых нагрузках может оказаться не ниже, чем у тепловоза с дизель-электрической передачей. Такой паровой тягач, как видится, будет определённо лучше, чем маневровый промышленный тепловоз с гидромеханической передачей. При необходимости, после маневровых работ на станции, нужный груз можно транспортировать на автоприцепе с помощью того же парового локомобильного тягача по автомобильным дорогам прямо к заказчику.

В-третьих, как известно, в первой половине прошлого века паровые грузовики кое-где по ночам использовались для отопления домов, а днём на них развозили товары. Сегодня паровой и весьма быстроходный грузовик в качестве передвижной самоходной котельной установки повышенной проходимости может пригодиться в районах, удалённых от сетей централизованного теплоснабжения, на строительных площадках и складах. Для водяного отопления помещений (раньше было паровое) необходимо отключить котельный агрегат от паровой машины и присоединить его к локальной тепловой сети либо к радиаторам отопления через редукционное устройство и пароводяной теплообменник. Для нагрева воды требуется пар с абсолютным давлением порядка 1,2–2 бар, поэтому вместо редукционного устройства лучше включить тяговую паровую машину и дросселировать пар с пользой, нагрузив её генератором электрического тока. Это будет похоже на микроТЭЦ – теплоэлектроцентраль электрической мощностью до 100 кВт.

Вывод и факт

Реальность будущего паровых грузовиков может показаться читателю фантастикой или даже утопией. Что-то выглядит при поверхностном рассмотрении очень теоретичным, а что-то просматривается вполне объективно. Однако жизнеспособность паровых котельных и поршневых технологий на транспорте в наши дни – это факт.

Как сделать паровой двигатель. Паровой двигатель в авиации Паровозный двигатель

Паровая машина за всю свою историю имела много вариаций воплощения в металл. Одним из таких воплощений — был паровой роторный двигатель инженера-механика Н.Н. Тверского. Этот паровой роторный двигатель (паровая машина) активно эксплуатировался в различных областях техники и транспорт. В русской технической традиции 19-го века такой роторный двигатель назывался — коловратная машина. Двигатель отличался долговечностью, эффективностью и высоким крутящим моментом. Но с появлением паровых турбин был забыт. Ниже представлены архивные материалы, поднятые автором этого сайта. Материалы весьма обширны, поэтому пока здесь представлена только часть их.

Пробная прокрутка сжатым воздухом (3,5 атм) парового роторного двигателя.
Модель расчитана на 10 кВт мощности при 1500 об/мин на давлении пара в 28-30 атм.

В конце 19-го века паровые двигатели — «коловратные машины Н.Тверского» были забыты потому, что поршневые паровые машины оказались проще и технологичнее в производстве (для производств того времени), а паровые турбины давали большую мощность.
Но замечание в отношении паровых турбин справдливо лишь в их больших массо-габаритных размерах. Действительно — при мощности болше 1,5-2 тыс. кВТ паровые многоцилиндровые турбины выигрывают по всем параметрам у паровых роторных двигателей, даже при дороговизне турбин. И в в начале 20-го века, когда судовые силовые установки и силовые агрегаты электростанций начинали иметь мощность во многие десятки тысяч киловатт, то только турбины и могли обеспечить такие возможности.

НО — у паровых турбин есть другой недостаток. При масштабировании их массо-габаритных парамеров в сторону уменьшения, ТТХ паровых турбин резко ухудшаются. Значительно снижается удельная мощность, падает КПД, при том что дороговизна изготовления и высокие обороты главного вала (потребность в редукторе) — остаются. Именно поэтому — в области мощностей менее 1,5 тыс. кВт (1,5 мВт) эффективную по всем параметрам паровую турбину найти практически невозможно, даже за большие деньги…

Именно поэтому в этой диапазоне мощностей появился целый «букет» экзотических и мало известных конструкций. Но чаще всего- так же дорогостоящих и малоэффективных… Винтовые турбины, турбины Тесла, осевые турбины и проч.
Но- почему-то все забыли про паровые «коловратные машины» — роторные паровые двигатели. А между тем — эти паровые машины многократно дешевле, чем любые лопаточные и винтовые механизмы (это я говорю со знанием дела- как человек изготовивший на свои деньги уже более десятка таких машин). При этом паровые «коловратные машины Н.Тверского» — имеют мощный крутящий момент с самых малых оборотов, обладают средней частотой вращения главного вала на полных оборотах от 1000 до 3000 об/мин. Т.е. такие машины хоть для электрогенератора, хоть для парового авто (автомобиля- грузовика, трактора, тягача) — не будут требовать редуктора, счепления и проч., а будут своим валом на прямую содиняться с динамо-машиной, колесами парового автомобиля и проч.
Итак- в виде парового роторного двигателя — системы «коловратной машины Н.Тверского» мы имеем универсальную паровую машину, которая прекрасно будет вырабатывать электричество питаясь от котла на твердом топливе в отдалённом лесхозе или таежном поселке, на полевом стане или вырабатывать электричество в котельной сельского поселения или «крутиться» на отходах технологического тепла (горячем воздухе) на кирпичном или цементном заводе, на литейном производстве и пр и др.
Все подобные источники тепла как раз и имеют мощность менее 1 мВт, поэтому и общепринятые турбины тут малопригодны. А других машин для утилицации тепла путем перевода в работу давления полученного пара- общая техническая практика пока не знает. Вот и не утилизирыется это тепло никак — оно просто теряется глупо и безвозвратно.
Я уже создал «паровую коловратную машину» для привода электрогенератора в 3.5 — 5 кВт (зависит от давления в пара), если все будет как планирую- то скоро будет машина и в 25 и в 40 кВт. Как раз — то что надо, чтобы обеспечивать дешевым электричеством от котла на твердом топливе или на отходах технологического тепла сельскую усадьбу, небольшое фермерское хозяйство, полевой стан и пр. и др.
В принципе — роторные двигатели хорошо масштабируются в сторону увеличения, поэтому — насаживая на один вал множество роторных секций легко многократно увеличивать мощность таких машин, просто увеличивая количество стандартных роторных модулей. Т.е вполне можно создавать паровые роторные машины мощностью 80-160-240-320 и более кВт…

Но, кроме средних и относительно крупных паросиловых установок, паросиловые схемы с малыми паровыми роторными двигателями будут востребованы и в малых силовых установках.
Например- одно из моих изобретений- «Походно-туристический электрогенератор на местном твердом топливе».
Ниже представлено видео, где испытывается упрощенный прототип такого устройства.
Но маленький паровой двигатель уже весело и энергично крутит свой электрогенератор и на дровах и прочем подножном топливе выдает электроэнергию.

Основное направление коммерческого и технического применения паровых роторных двигателей (коловратных паровых машин) — это выработка дешевого электричества на дешевом твердом топливе и горючих отходах. Т.е. малая энергетика- распределенная электрогенерация на паровых роторных двигателях. Представьте, как будет отлично вписываться роторный паровой двигатель в схему работы лесопилки- пилорамы, где нибудь на Русском Севере или в Сибири (Дальнем Востоке) где нет центрального электроснабжения, электричество дает задорого дизель-генератор на привозной издалека солярке. Зато сама лесопилка производит в день минимум полтонны щепы- опилок — горбыля, который девать некуда…

Таким древесным отходам — прямая дорога в топку котла, котел дает пар высокого давления, пар приводит в действие роторный паровой двигатель и тот крутит электрогенератор.

Точно так же можно сжигать безграничные по объемам миллионы тонн пожнивных отходов сельского хозяйства и проч. А есть еще дешевый торф, дешевый энергетический уголь и проч. Автор сайта посчитал, что затраты на топливо при выработке электричества через малую паросиловую установку (паровую машину) с паровым роторным двигателем мощностью в 500 кВт будут от 0,8 до 1,

2 рубля за киловатт.

Еще интересный вариант применения парового роторного двигателя — это установка такой паровой машины на паровой автомобиль. Грузовик — тягач паровой автомобиль, с мощным крутящим моментом и применяющий дешевое твердое топливо — очень нужная паровая машина в сельском хозяйстве и в лесной отрасли. При применении современных технологий и материалов, а так же использование в термодинамическом цикле «Органичесокго цикла Ренкина» позволят довести эффективный КПД до 26-28% на дешевом твердом топливе (или недорогом жидком, типа «печного топлива» или отработанного машинного масла). Т.е. грузовик — тягач с паровой машиной

и мощностью роторного парового двигателя около 100 кВт, будет расходовать на 100 км около 25-28 кг энергетического угля (стоимость 5-6 руб за кг) или около 40-45 кг щепы- опилок (цена которых на Севере- забирай даром)…

Есть еще много интересных и перспективных областей применения роторного парового двигателя, но размеры этой странички не позволяют все их подробно рассмотреть. В итоге- паровая машина может занять еще очень заметное место во многих областях современной техники и во многих отраслях народного хозяйства.

ЗАПУСКИ ОПЫТНОЙ МОДЕЛИ ПАРОСИЛОВОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА С ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Май -2018г. После длительных экспериментов и опытных образцов сделан малый котел высокого давления. Котел опрессован на 80 атм давления, так что будет держать рабочее давление в 40-60 атм без затруднений. Запущен в работу с опытной моделью парового аксиально-поршневого двигателя моей конструкции. Работает прекрасно- смотри видео. За 12-14 минут от розжига на дровах готов давать пар высокого давления.

Сейчас я начинаю готовиться к штучному производству таких установок- котел высокого давления, паровой двигатель (роторный или аксиально-поршневой), конденсатор. Установки будут работать по замкнутой схеме с оборотом «вода- пар- конденсат».

Спрос на такие генераторы весьма большой, ибо 60% теорритории России не имеют центрального электроснабжения и сидят на дизельгенерации. А цена солярки все время растет и уже достигла 41-42 руб за литр. Да и там где электричество есть- энергокомпании тарифы все поднимают, а за подключение новых мощностей требуют больших денег.

В представлении большинства людей века смартфонов автомобили на паровой тяге – это нечто архаическое, что вызывает улыбку. Паровые страницы истории автомобилестроения были очень яркими и без них трудно представить современный транспорт вообще. Как ни старались скептики от законотворчества, а также нефтяные лоббисты разных стран ограничить развитие автомобиля на пару, им это удавалось лишь на время. Ведь паровой автомобиль подобен Сфинксу. Идея автомобиля на пару (т. е. на двигателе наружного сгорания) актуальна и по сей день.

В представлении большинства людей века смартфонов автомобили на паровой тяге – это нечто архаическое, что вызывает улыбку.

Так в 1865 году в Англии ввели запрет на передвижение скоростных самоходных карет на паровом ходу. Им запрещалось передвигаться быстрее 3 км/ч по городу и не выпускать клубы пара, дабы не пугать лошадей, запряжённых в обычные экипажи. Самым серьёзным и ощутимым ударом по паровым грузовым автомобилям уже в 1933 году нанёс закон о налоге на тяжёлые транспортные средства. И только в 1934 году, когда были снижены пошлины на импорт нефтепродуктов, замаячила на горизонте победа бензиновых и дизельных двигателей над паровыми.

Так изысканно и хладнокровно издеваться над прогрессом могли себе позволить только в Англии. В США, Франции, Италии среда изобретателей-энтузиастов буквально бурлила идеями, а паровой автомобиль приобретал новые очертания и характеристики. Хотя английские изобретали внесли весомый вклад в развитие парового автотранспорта, законы и предубеждения властей не позволяли им полноценно участвовать в схватке с ДВС. Но давайте обо всём по порядку.

Доисторическая справка

История развития парового автомобиля неразрывно связана с историей возникновения и совершенствования паровой машины. Когда в I веке н. э. Герон из Александрии предложил свою идею заставить пар вращать металлический шар, к его идее отнеслись не более, чем к забаве. То ли другие идеи в большей степени волновали изобретателей, но первым, кто поставил паровой котёл на колёса был монах Фердинанд Вербст. В 1672 году. К его «игрушке» тоже отнеслись как к забаве. Но следующие сорок лет не прошли даром для истории парового двигателя.

Проект самодвижущегося экипажа Исаака Ньютона (1680), пожарный аппарат механика Томаса Севери (1698) и атмосферная установка Томаса Ньюкомена (1712) продемонстрировали огромный потенциал использования пара для совершения механической работы. Сначала паровые машины откачивали воду из шахт и поднимали грузы, но к середине 18 века на предприятиях Англии таких паровых установок уже было несколько сотен.

Что же собой представляет паровой двигатель? Как может пар двигать колёса? Принцип паровой машины прост. Вода нагревается в закрытом резервуаре до состояния пара. Пар отводится по трубкам в закрытый цилиндр и выдавливает поршень. Через промежуточный шатун это поступательное движение передаётся на вал маховика.

Эта принципиальная схема работы парового котла на практике имела существенные недостатки.

Первая порция пара клубами вырывалась наружу, а остывший поршень под собственным весом опускался вниз для следующего такта. Эта принципиальная схема работы парового котла на практике имела существенные недостатки. Отсутствие системы регулирования давлением пара нередко приводила к взрыву котла. Для доведения котла до рабочего состояния требовалось немало времени и топлива. Постоянная дозаправка и гигантские размеры паровой установки лишь увеличивали перечень её недостатков.

Новую машину в 1765 году предложил Джеймс Уатт. Он направил выдавливаемый поршнем пар в дополнительную камеру для конденсации и избавил от необходимости постоянно подливать воду в котёл. Наконец, в 1784 году он разрешил задачу, как перераспределить движение пара таким образом, чтобы он толкал поршень в обоих направлениях. Благодаря созданному им золотнику, паровая машина могла работать без перерывов между тактами. Этот принцип теплового двигателя двойного действия и лёг в основу большинства паровой техники.

Над созданием паровых машин трудились много умных людей. Ведь это простой и дешёвый способ получения энергии практически из ничего.

Небольшой экскурс в историю автомобилей на паровой тяге

Однако, как ни грандиозны были успехи англичан в области , первым, кто поставил паровую машина на колёса, был француз Николя Жозеф Кюньо.

Первый паровой автомобиль Кюньо

Его автомобиль появился на дорогах в 1765 году. Скорость передвижения коляски была рекордной — 9,5 км/ч. В нём изобретатель предусмотрел четыре места для пассажиров, которых можно было прокатить с ветерком на средней скорости 3,5 км/ч. Этого успеха изобретателю показалось недостаточно.

Необходимость остановки для заправки водой и разжигание нового костра через каждый километр пути не были существенным минусом, а лишь уровнем техники того времени.

Он решился на изобретение тягача для пушек. Так на свет появилась трёхколёсная повозка с массивным котлом впереди. Необходимость остановки для заправки водой и разжигание нового костра через каждый километр пути не были существенным минусом, а лишь уровнем техники того времени.

Следующая модель Кюньо образца 1770 года имела вес около полутора тонн. Новая телега могла транспортировать порядка двух тонн груза со скоростью 7 км/ч.

Маэстро Кюньо больше занимала идея создания парового двигателя высокого давления. Его даже не смущал тот факт, что котёл мог взорваться. Именно Кюньо придумал расположить топку под котлом и возить «костёр» с собой. Кроме того, его «телега» может по праву быть названа первым грузовиком. Отставка покровителя и череда революций не дали возможности мастеру развить модель до полноценной грузовой машины.

Самоучка Оливер Эванс и его амфибия

Идея создания паровых машин имела вселенские масштабы. В североамериканских штатах изобретатель Оливер Эванс создал около пятидесяти паровых установок на базе машины Уатта. Стараясь уменьшить габариты установки Джеймса Уатта, он конструировал паровые машины для мукомольных фабрик. Однако всемирную славу Оливер Эванс приобрёл за свой паровой автомобиль-амфибию. В 1789 году его первый автомобиль в США успешно прошёл сухопутное и водное испытания.

На свою амфибию, которую можно назвать прообразом вездеходов, Эванс установил машину с давлением пара в десять атмосфер!

Девятиметровый автомобиль-лодка имел вес около 15 тонн. Паровая машина приводила в движение задние колёса и гребной винт. Кстати говоря, Оливер Эванс тоже был сторонником создания парового двигателя высокого давления. На свою амфибию, которую можно назвать прообразом вездеходов, Эванс установил машину с давлением пара в десять атмосфер!

Если бы у изобретателей 18-19 веков были под рукой технологии 21 века, вы представляете, сколько техники они бы придумали!? И какой техники!

XX век и 204 км/ч на паровом автомобиле Стэнли

Да! 18 век дал мощный толчок к развитию парового транспорта. Многочисленные и разнообразные конструкции самоходных паровых повозок стали всё чаще разбавлять гужевой транспорт на дорогах Европы и Америки. К началу XX века автомобили на паровой тяге существенно распространились и стали привычным символом своего времени. Как и фотография.

18 век дал мощный толчок к развитию парового транспорта

Именно свою фотографическую компанию продали братья Стэнли, когда в 1897 году решили всерьёз заняться производством паровых авто в США. Они создавали хорошо продаваемые паромобили. Но этого им было недостаточно для удовлетворения своих амбициозных планов. Ведь они были всего лишь одни из многих таких же автопроизводителей. Так было до тех пор, пока они не сконструировали свою «ракету».

Именно свою фотографическую компанию продали братья Стэнли, когда в 1897 году решили всерьёз заняться производством паровых авто в США.

Конечно, автомобили Стэнли имели славу надёжного автомобиля. Паровой агрегат располагался сзади, а бойлер разогревался при помощи факелов бензина или керосина. Маховик парового двухцилиндрового мотора двойного действия вращение на заднюю ось посредством цепной передачи. Случаев взрывов котла у Стэнли Стимер не было. Но им нужен был фурор.

Конечно, автомобили Стэнли имели славу надёжного автомобиля.

Своей «ракетой» они произвели фурор на весь мир. 205,4 км/ч в 1906 году! Так быстро ещё не ездил никто! Авто с ДВС побил этот рекорд только 5 лет спустя. Фанерная паровая «Ракета» Стэнли определила форму гоночных авто на многие годы вперёд. Но после 1917 года Стенли Стимер всё тяжелее переживал конкуренцию дешёвого Форд Т и ушёл в отставку.

Уникальные паромобили братьев Добл

Этому знаменитому семейству удалось оказывать достойное сопротивление бензиновым моторам аж до начала 30-х годов XX века. Они не собирали машины для рекордов. Братья поистине любили свои паромобили. Иначе, чем ещё объяснить изобретённые ими сотовый радиатор и кнопку зажигания? Их модели не были похожи на малые паровозы.

Братья Абнер и Джон сделали революцию в паровом транспорте.

Братья Абнер и Джон сделали революцию в паровом транспорте. Чтобы сдвинуться с места, его машину не требовалось разогревать 10–20 минут. Кнопка зажигания нагнетала керосин из карбюратора в камеру сгорания. Он попадал туда после розжига запальной свечой. Вода нагревалась за считанные секунды, а через минуту-полторы пар создавал необходимое давление и можно было ехать.

Отработанный пар направлялся в радиатор для конденсации и подготовки к последующим циклам. Поэтому для плавного пробега на 2000 км автомобилям Доблов требовалось всего девяносто литров воды в системе и несколько литров керосина. Такой экономичности не мог предложить никто! Возможно, именно на автосалоне в Детройте в 1917 году Стэнли познакомились с моделью братьев Добл и начали сворачивать своё производство.

Модель Е стала самым роскошным автомобилем второй половины 20-х и самой последней версией паромобиля Доблов. Кожаный салон, полированные элементы из дерева и кости слона радовали состоятельных владельцев внутри автомобиля. В таком салоне можно было наслаждаться пробегом на скорости до 160 км/ч. Всего 25 секунд отделяли момент зажигание от момента старта. Ещё 10 секунд требовалось, чтобы автомобиль массой в 1,2 т разогнался до 120 км/ч!

Все эти скоростные качества были заложены в четырёхцилиндровом моторе. Два поршня выталкивались паром под высоким давлением в 140 атмосфер, а два других отправляли остывший пар низкого давления в сотовый конденсатор-радиатор. Но в первой половине 30-х годов и эти красавцы братьев Добл перестали выпускаться.

Паровые грузовые машины

Однако не стоит забывать, что паровая тяга бурно развивалась и на грузовом транспорте. Это в городах паровые автомобили вызывали аллергию у снобов. А ведь грузы должны доставляться в любую погоду и не только по городу. А междугородние автобусы и военная техника? Там легковыми малолитражками не отделаешься.

Грузовой транспорт имеет одно значительное преимущество перед легковым – это его габариты.

Грузовой транспорт имеет одно значительное преимущество перед легковым – это его габариты. Именно они позволяют разместить мощные силовые установки в любом месте автомобиля. Причём она только увеличит грузоподъёмность и проходимость. А как будет выглядеть грузовик – на это не всегда обращали внимание.

Среди паровых грузовых машин хочется выделить английский Сэнтинэл и советский НАМИ. Конечно, были и многие другие, например, Фоден, Фаулер, Йоркшир. Но именно Сэнтинэл и НАМИ оказались самыми живучими и выпускались до конца 50-х годов прошлого века. Они могли работать на любом твёрдом топливе – угле, дровах, торфе. «Всеядность» этих грузовиков на пару ставило их вне влияния цен на нефтепродукты, а также позволяло использовать их в труднодоступных местах.

Трудяга Сэнтинэл с английским акцентом

Эти два грузовика отличаются не только страной производителя. Принципы расположения парогенераторов тоже были разные. Для Сэнтинэлов характерны верхнее и нижнее расположение паровых машин относительно котла. При верхнем расположении парогенератор подавал горячий пар непосредственно в камеру двигателя, который был связан с мостами системой карданных валов. При нижнем расположении парового двигателя, т. е. на шасси, котёл разогревал воду и подавал пар в двигатель по трубкам, что гарантировало потери температуры.

Для Сэнтинэлов характерны верхнее и нижнее расположение паровых машин относительно котла.

Наличие цепной передачи от маховика паровой машины на карданы было типичным для обоих типах. Это позволило конструкторам унифицировать выпуск Сэнтинэлов в зависимости от заказчика. Для жарких стран, таких как Индия, выпускали паровые грузовики с нижним, разделённым расположением котла и двигателя. Для стран с холодными зимами – с верхним, совмещённым типом.

Для жарких стран, таких как Индия, выпускали паровые грузовики с нижним, разделённым расположением котла и двигателя.

На этих грузовиках применяли множество проверенных технологий. Золотники и клапаны распределения пара, двигатели простого и двойного действия, с высоким или низким давлением, с или без КПП. Однако, это не продлили жизнь английским паровым грузовикам. Хоть они и выпускались до конца 50-х годов XX века и даже состояли на воинской службе до и во время 2-й мировой войны, они всё же были громоздкими и чем-то напоминали паровозы. А так как в их кардинальной модернизации не было заинтересованных особ, то их участь была предрешена.

Хоть они и выпускались до конца 50-х годов XX века и даже состояли на воинской службе до и во время 2-й мировой войны, они всё же были громоздкими и чем-то напоминали паровозы.

Кому что, а нам – НАМИ

Чтобы поднять разрушенную войной экономику советского союза, нужно было найти способ не тратить ресурсы нефти, хотя бы в труднодоступных местах – на севере страны и в Сибири. Советским инженерам была предоставлена возможность изучить конструкцию Сэнтинэла с верхним расположением четырёхцилиндровой паровой машины прямого действия и разработать свой «ответ Чемберлену».

В 30-х годах российские институты и конструкторские бюро предпринимали неоднократные попытки создания альтернативного грузовика для лесной промышленности.

В 30-х годах российские институты и конструкторские бюро предпринимали неоднократные попытки создания альтернативного грузовика для лесной промышленности. Но каждый раз дело останавливалось на стадии испытаний. Используя собственный опыт и возможность изучения трофейных паромобилей, инженерам удалось убедить руководство страны в необходимости такого грузовика-паровика. Тем более что бензин стоил в 24 раза дороже угля. А со стоимостью дров в тайге вообще можно не упоминать.

Группа конструкторов под руководством Ю. Шебалина максимально упростили парового агрегата в целом. Они совместили четырёхцилиндровый двигатель и котёл в один агрегат и расположили его между кузовом и кабиной. Поставили эту установку на шасси серийного ЯАЗ (МАЗ)-200. Работа пара и его конденсация были совмещены в замкнутом цикле. Подача дровяных чушек из бункера осуществлялась автоматически.

Так появился на свет, вернее на лесном бездорожье, НАМИ-012. Очевидно, принцип бункерной подачи твёрдого топлива и расположение паровой машины на грузовом автомобиле был заимствован из практики газогенераторных установок.

Судьба хозяина лесов – НАМИ-012

Характеристики парового отечественного бортового грузовика и лесовоза НАМИ-012 были такие

• Грузоподъёмность – 6 тонн
• Скорость – 45 км/ч
• Дальность пробега без дозаправки топлива – 80 км, если была возможность обновить запас воды, то 150 км
• Крутящий момент на малых оборотах – 240 кгм, что превышало почти в 5 раз показатели базового ЯАЗ-200
• Котёл с естественной циркуляцией создавал давление в 25 атмосфер и доводил пар до температуры 420°С
• Пополнять запасы воды возможно было непосредственно из водоёма через эжекторы
• Цельнометаллическая кабина не имела капот и была выдвинута вперёд
• Скорость регулировалась объёмом пара в двигателе при помощи рычага подачи/отсечки. С его помощью цилиндры наполнялись на 25/40/75%.
• Одна задняя передача и три педаль управления.

Серьёзными недостатками парового грузовика были расход 400 кг дров на 100 км пути и необходимость в мороз избавляться от воды в котле.

Серьёзными недостатками парового грузовика были расход 400 кг дров на 100 км пути и необходимость в мороз избавляться от воды в котле. Но основным минусом, который присутствовал у первого образца, была плохая проходимость в незагруженном состоянии. Тогда получалось, что передняя ось была перегружена кабиной и паровым агрегатом, по сравнению с задней. С этой задачей справились, установив модернизированную паросильную установку на полноприводный ЯАЗ-214. Теперь и мощность лесовоза НАМИ-018 была доведена до 125 лошадиных сил.

Но, не успев распространиться по стране, парогенераторные грузовики были все утилизированы во второй половине 50-х годов прошлого века.

Но, не успев распространиться по стране, парогенераторные грузовики были все утилизированы во второй половине 50-х годов прошлого века. Впрочем, вместе с газогенераторными. Потому что стоимость переделки автомобилей, экономический эффект и удобство эксплуатации были трудоёмки и сомнительны, по сравнению с бензиновыми и дизельными грузовиками. Тем более что к этому времени в Советском Союзе уже налаживалась добыча нефти.

Скоростной и доступный современный паровой автомобиль

Не стоит думать, что идея автомобиля на паровой тяге забыта навсегда. Сейчас проявляется значительный рост интереса к двигателям, альтернативным ДВС на бензине и дизтопливе. Мировые запасы нефти не безграничны. Да, и стоимость нефтепродуктов постоянно увеличивается. Конструкторы так старались усовершенствовать ДВС, что их идеи почти достигли своего лимита.

Электромобили, авто на водороде, газогенераторные и паромобили вновь стали актуальными темами. Здравствуй, забытый 19 век!

Сейчас проявляется значительный рост интереса к двигателям, альтернативным ДВС на бензине и дизтопливе.

Британский инженер (опять Англия!) продемонстрировал новые возможности парового двигателя. Он создал свой Inspuration не только для демонстрации актуальности автомобилей паровой тяге. Его детище сделано для рекордов. 274 км/ч – такова скорость, которую разгоняют двенадцать котлов, установленных на 7,6 метровый болиде. Всего 40 литров воды достаточно, чтобы сжиженный газ буквально за миг довёл температуру пара до 400°С. Подумать только, истории понадобилось 103 года, чтобы побить рекорд скорости автомобиля на паровой тяге, установленный «Ракетой»!

В современном парогенераторе можно использовать уголь в виде порошка или другое дешёвое топливо, например, мазут, сжиженный газ. Именно поэтому паровые автомобили всегда были и будут популярны.

Но чтобы настало экологически чистое будущее, опять необходимо преодолевать сопротивление нефтяных лоббистов.

Процесс изобретения парового двигателя, как это часто бывает в технике, растянулся чуть ли не на столетие, поэтому выбор даты для этого события достаточно условен. Впрочем, никем не отрицается, что прорыв, приведший к технологической революции, был осуществлен шотландцем Джеймсом Уаттом.

Над использованием пара в качестве рабочего тела люди задумывались еще в глубокой древности. Однако лишь на рубеже XVII–XVIII вв. удалось найти способ производить полезную работу с помощью пара. Одна из первых попыток поставить пар на службу человеку была предпринята в Англии в 1698 г.: машина изобретателя Сэйвери предназначалась для осушения шахт и перекачивания воды. Правда, изобретение Сэйвери еще не было двигателем в полном смысле этого слова, поскольку, кроме нескольких клапанов, открывавшихся и закрывавшихся вручную, в нем не имелось подвижных частей. Машина Сэйвери работала следующим образом: сначала герметичный резервуар наполнялся паром, затем внешняя поверхность резервуара охлаждалась холодной водой, отчего пар конденсировался, и в резервуаре создавался частичный вакуум. После этого вода – например, со дна шахты – засасывалась в резервуар через заборную трубу и после впуска очередной порции пара выбрасывалась наружу.

Первая паровая машина с поршнем была построена французом Дени Папеном в 1698 г. Вода нагревалась внутри вертикального цилиндра с поршнем, и образовавшийся пар толкал поршень вверх. Когда пар охлаждался и конденсировался, поршень опускался вниз под действием атмосферного давления. Посредством системы блоков паровая машина Папена могла приводить в действие различные механизмы, например насосы.

Более совершенную машину в 1712 г. построил английский кузнец Томас Ньюкомен. Как и в машине Папена, поршень перемещался в вертикальном цилиндре. Пар из котла поступал в основание цилиндра и поднимал поршень вверх. При впрыскивании в цилиндр холодной воды пар конденсировался, в цилиндре образовывался вакуум, и под воздействием атмосферного давления поршень опускался вниз. Этот обратный ход удалял воду из цилиндра и посредством цепи, соединенной с коромыслом, двигавшимся наподобие качелей, поднимал вверх шток насоса. Когда поршень находился в нижней точке своего хода, в цилиндр снова поступал пар, и с помощью противовеса, закрепленного на штоке насоса или на коромысле, поршень поднимался в исходное положение. После этого цикл повторялся.

Машина Ньюкомена широко использовалась в Европе более 50 лет. В 1740‑х годах машина с цилиндром длиной 2,74 м и диаметром 76 см за один день выполняла работу, которую бригада из 25 человек и 10 лошадей, работая посменно, выполняла за неделю. И все‑таки ее КПД был чрезвычайно низок.

Наиболее ярко промышленная революция проявилась в Англии, прежде всего в текстильной промышленности. Несоответствие предложения тканей и стремительно возрастающего спроса привлекло лучшие конструкторские умы к разработке прядильных и ткацких машин. В историю английской техники навсегда вошли имена Картрайта, Кея, Кромптона, Харгривса. Но созданные ими прядильные и ткацкие станки нуждались в качественно новом, универсальном двигателе, который бы непрерывно и равномерно (именно этого не могло обеспечить водяное колесо) приводил станки в однонаправленное вращательное движение. Вот здесь‑то во всем своем блеске предстал талант знаменитого инженера, «волшебника из Гринока» Джеймса Уатта.

Уатт родился в шотландском городке Гринок в семье кораблестроителя. Работая учеником в мастерских в Глазго, за первые два года Джеймс приобрел квалификацию гравировщика, мастера по изготовлению математических, геодезических, оптических приборов, различных навигационных инструментов. По совету дяди‑профессора Джеймс поступил в местный университет на должность механика. Именно здесь Уатт начал работать над паровыми машинами.

Джеймс Уатт пытался усовершенствовать пароатмосферную машину Ньюкомена, которая, в общем‑то, годилась только для перекачивания воды. Ему было ясно, что основной недостаток машины Ньюкомена состоял в попеременном нагревании и охлаждении цилиндра. В 1765 г. Уатт пришел к мысли, что цилиндр может постоянно оставаться горячим, если до конденсации отводить пар в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Кроме того, Уатт сделал еще несколько усовершенствований, окончательно превративших паро‑атмосферную машину в паровую. Например, он изобрел шарнирный механизм – «параллелограмм Уатта» (называется так потому, что часть звеньев – рычагов, входящих в его состав, образует параллелограмм), который преобразовывал возвратно‑поступательное движение поршня во вращательное движение главного вала. Теперь ткацкие станки могли работать непрерывно.

В 1776 г. машина Уатта прошла испытания. Ее КПД оказался вдвое больше, чем у машины Ньюкомена. В 1782 г. Уатт создал первую универсальную паровую машину двойного действия. Пар поступал в цилиндр попеременно то с одной стороны поршня, то с другой. Поэтому поршень совершал и рабочий, и обратный ход с помощью пара, чего не было в прежних машинах. Поскольку в паровой машине двойного действия шток поршня совершал тянущее и толкающее действие, прежнюю приводную систему из цепей и коромысла, которая реагировала только на тягу, пришлось переделать. Уатт разработал систему связанных тяг и применил планетарный механизм для преобразования возвратно‑поступательного движения штока поршня во вращательное движение, использовал тяжелый маховик, центробежный регулятор скорости, дисковый клапан и манометр для измерения давления пара. Запатентованная Уаттом «ротативная паровая машина» сначала широко применялась на прядильных и ткацких фабриках, а позже и на других промышленных предприятиях. Двигатель Уатта годился для любой машины, и этим не замедлили воспользоваться изобретатели самодвижущихся механизмов.

Паровая машина Уатта поистине стала изобретением века, положившим начало промышленной революции. Но изобретатель на этом не ограничился. Соседи не раз с удивлением наблюдали за тем, как Уатт гоняет по лугу лошадей, тянущих специально подобранные тяжести. Так появилась единица мощности – лошадиная сила, получившая впоследствии всеобщее признание.

К сожалению, финансовые трудности вынудили Уатта уже в зрелом возрасте проводить геодезические изыскания, работать на строительстве каналов, сооружать порты и пристани, пойти, наконец, на экономически кабальный союз с предпринимателем Джоном Ребеком, потерпевшим вскоре полный финансовый крах.

Возможности в использовании энергии пара были известны в начале нашей эры. Это подтверждает прибор под названием Героновский эолипил, созданный древнегреческим механиком Героном Александрийским. Древнее изобретение можно отнести к паровой турбине, шар которой вращался благодаря силе струй водяного пара.

Приспособить пар для работы двигателей стало возможным в XVII веке. Пользовались подобным изобретением недолго, однако оно внесло существенный вклад в развитие человечества. К тому же история изобретения паровых машин очень увлекательна.

Понятие

Паровая машина состоит из теплового двигателя внешнего сгорания, который из энергии водяного пара создает механическое движение поршня, а тот, в свою очередь, вращает вал. Мощность паровой машины принято измерять в ваттах.

История изобретения

История изобретения паровых машин связана со знаниями древнегреческой цивилизации. Долгое время трудами этой эпохи никто не пользовался. В XVI веке была предпринята попытка создать паровую турбину. Работал над этим в Египте турецкий физик и инженер Такиюддин аш-Шами.

Интерес к этой проблеме вновь появился в XVII веке. В 1629 году Джованни Бранка предложил свой вариант паровой турбины. Однако изобретения теряли большое количество энергии. Дальнейшие разработки требовали соответствующих экономических условий, которые появятся позднее.

Первым, кто изобрел паровую машину, считается Дени Папен. Изобретение представляло собой цилиндр с поршнем, поднимающимся за счет пара и опускающимся в результате его сгущения. Такой же принцип работы имели устройства Сэвери и Ньюкомена (1705). Оборудование применяли для выкачивания воды из выработок при добыче полезных ископаемых.

Окончательно усовершенствовать устройство удалось Уатту в 1769 году.

Изобретения Дени Папена

Дени Папен был по образованию медиком. Родившись во Франции, в 1675 году он переехал в Англию. Он известен многими своими изобретениями. Одним из них является скороварка, которую называли «Папенов котел».

Ему удалось выявить зависимость между двумя явлениями, а именно температурой кипения жидкости (воды) и появляющимся давлением. Благодаря этому он создал герметичный котел, внутри которого давление было повышено, из-за чего вода закипала позже обычного и повышалась температура обработки помещенных в него продуктов. Таким образом увеличивалась скорость приготовления пищи.

В 1674 году медик-изобретатель создал пороховой двигатель. Его работа заключалась в том, что при возгорании пороха в цилиндре перемещался поршень. В цилиндре образовывался слабый вакуум, и атмосферное давление возвращало поршень на место. Образующиеся при этом газообразные элементы выходили через клапан, а оставшиеся охлаждались.

К 1698 году Папену удалось создать по такому же принципу агрегат, работающий не на порохе, а на воде. Таким образом, первая паровая машина была создана. Несмотря на существенный прогресс, к которому могла привести идея, существенной выгоды она своему изобретателю не принесла. Связано это было с тем, что ранее другой механик, Сейвери, уже запатентовал паровой насос, а другого применения для подобных агрегатов к этому времени еще не придумали.

Дени Папен умер в Лондоне в 1714. Несмотря на то, что первая паровая машина была изобретена им, он покинул этот мир в нужде и одиночестве.

Изобретения Томаса Ньюкомена

Более удачливым в плане дивидендов оказался англичанин Ньюкомен. Когда Папен создал свою машину, Томасу было 35 лет. Он внимательно изучил работы Сэйвери и Папена и смог понять недостатки обеих конструкций. Из них он взял все лучшие идеи.

Уже к 1712 году в сотрудничестве с мастером по стеклам и водопроводам Джоном Калли он создал свою первую модель. Так продолжилась история изобретения паровых машин.

Кратко можно пояснить созданную модель так:

• Конструкция совмещала в себе вертикальный цилиндр и поршень, как у Папена.
• Создание пара происходило в отдельном котле, который работал по принципу машины Сэйвери.
• Герметичность в паровом цилиндре достигалась за счет кожи, которой был обтянут поршень.

Агрегат Ньюкомена подымал воду из копей с помощью воздействия атмосферного давления. Машина отличалась солидными размерами и требовала для работы большого количества угля. Несмотря на эти недостатки, модель Ньюкомена использовали в шахтах полвека. Она даже позволила вновь открыть шахты, которые были заброшены из-за подтопления грунтовыми водами.

В 1722 году детище Ньюкомена доказало свою эффективность, откачав воду из корабля в Кронштадте всего за две недели. Система с ветряной мельницей смогла бы сделать это за год.

Из-за того, что машина была создана на основе ранних вариантов, английский механик не смог получить на нее патент. Конструкторы пытались применить изобретение для движения транспортного средства, но неудачно. На этом история изобретения паровых машин не прекратилась.

Изобретение Уатта

Первым изобрел оборудование компактных размеров, но достаточно мощное, Джеймс Уатт. Паровая машина была первой в своем роде. Механик из университета Глазго в 1763 году принялся чинить паровой агрегат Ньюкомена. В результате ремонта он понял, как сократить расход топлива. Для этого необходимо было держать цилиндр в постоянно нагретом состоянии. Однако паровая машина Уатта не могла быть готова, пока не решилась проблема конденсации пара.

Решение пришло, когда механик проходил мимо прачечных и заметил, что клубы пара выходят из-под крышек котлов. Он понял, что пар — это газ, и ему нужно перемещаться в цилиндре с пониженным давлением.

Добившись герметичности внутри парового цилиндра с помощью пеньковой веревки, пропитанной маслом, Уатт смог отказаться от атмосферного давления. Это стало большим шагом вперед.

В 1769 году механик получил патент, в котором прописывалось, что температура двигателя в паровой машине будет всегда равна температуре пара. Однако дела незадачливого изобретателя шли не так хорошо, как ожидалось. Он был вынужден заложить патент за долги.

В 1772 году он знакомится с Мэтью Болтоном, который был богатым промышленником. Тот выкупил и вернул Уатту его патенты. Изобретатель вернулся к работе, поддерживаемый Болтоном. В 1773 году паровая машина Уатта прошла испытание и показала, что потребляет угля значительно меньше своих аналогов. Через год в Англии начался выпуск его машин.

В 1781 году изобретателю удалось запатентовать свое следующее творение — паровую машину для приведения в движение промышленных станков. Спустя время все эти технологии позволят двигать при помощи пара поезда и пароходы. Это полностью перевернет жизнь человека.

Одним из людей, изменивших жизнь многих, стал Джеймс Уатт, паровая машина которого ускорила технический прогресс.

Изобретение Ползунова

Проект первой паровой машины, которая могла приводить в действие разнообразные рабочие механизмы, был создан в 1763 году. Разработал его русский механик И.Ползунов, работавший на горнорудных заводах Алтая.

Начальник заводов был ознакомлен с проектом и получил добро на создание устройства из Петербурга. Паровая машина Ползунова была признана, и работа по ее созданию была возложена на автора проекта. Последний хотел сперва собрать модель в миниатюре, чтобы выявить и устранить возможные недочеты, которые не видны на бумаге. Однако ему приказали начать строительство большой мощной машины.

Ползунову предоставили помощников, из которых двое были склонны к механике, а двое должны были выполнять подсобные работы. На создание паровой машины ушел один год и девять месяцев. Когда паровая машина Ползунова была почти готова, он заболел чахоткой. Умер создатель за несколько дней до проведения первых испытаний.

Все действия в машине проходили автоматически, она могла работать беспрерывно. Это было доказано в 1766 году, когда ученики Ползунова провели последние испытания. Спустя месяц оборудование было сдано в эксплуатацию.

Машина не просто окупила затраченные средства, но и дала прибыль своим владельцам. К осени котел дал течь, и работы остановились. Агрегат можно было починить, но это не заинтересовало заводское начальство. Машина была заброшена, а спустя десятилетие разобрана по ненадобности.

Принцип действия

Для работы всей системы необходим паровой котел. Образовавшийся пар расширяется и давит на поршень, в результате чего происходит движение механических частей.

Принцип действия лучше изучить с помощью иллюстрации, представленной ниже.

Если не расписывать детали, то работа паровой машины заключается в преобразовании энергии пара в механическое движение поршня.

Коэффициент полезного действия

КПД паровой машины определяется отношением полезной механической работы по отношению к затраченному количеству тепла, которое содержится в топливе. В расчет не берется энергия, которая выделяется в окружающую среду в качестве тепла.

КПД паровой машины измеряется в процентах. Практический КПД будет составлять 1-8%. При наличии конденсатора и расширении проточной части показатель может возрасти до 25%.

Преимущества

Главным преимуществом парового оборудования является то, что котел в качестве топлива может использовать любой источник тепла, как уголь, так и уран. Это существенно отличает его от двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от типа последнего требуется определенный вид топлива.

История изобретения паровых машин показала преимущества, которые заметны и сегодня, поскольку для парового аналога можно использовать ядерную энергию. Сам по себе ядерный реактор не может преобразовывать свою энергию в механическую работу, но он способен выделять большое количество тепла. Оно то и используется для образования пара, который приведет машину в движение. Таким же образом может применяться солнечная энергия.

Локомотивы, работающие на пару, хорошо показывают себя на большой высоте. Эффективность их работы не страдает от пониженного в горах атмосферного давления. Паровозы до сих пор применяют в горах Латинской Америки.

В Австрии и Швейцарии используют новые версии паровозов, работающих на сухом пару. Они показывают высокую эффективность благодаря многим усовершенствованиям. Они не требовательны в обслуживании и потребляют в качестве топлива легкие нефтяные фракции. По экономическим показателям они сравнимы с современными электровозами. При этом паровозы значительно легче своих дизельных и электрических собратьев. Это большое преимущество в условиях горной местности.

Недостатки

К недостаткам относится, прежде всего, низкий КПД. К этому стоит добавить громоздкость конструкции и тихоходность. Особенно это стало заметно после появления двигателя внутреннего сгорания.

Применение

Кто изобрел паровую машину, уже известно. Осталось узнать, где их применяли. До середины ХХ века паровые машины применяли в промышленности. Также их использовали для железнодорожного и парового транспорта.

Заводы, которые эксплуатировали паровые двигатели :

• сахарные;
• спичечные;
• бумажные фабрики;
• текстильные;
• пищевые предприятия (в отдельных случаях).

Паровые турбины также относятся к данному оборудованию. С их помощью до сих пор работают генераторы электроэнергии. Около 80% мировой электроэнергии вырабатывается с применением паровых турбин.

В свое время были созданы различные виды транспорта, работающие на паровом двигателе. Некоторые не прижились из-за нерешенных проблем, а другие продолжают работать и в наши дни.

Транспорт с паровым двигателем:

• автомобиль;
• трактор;
• экскаватор;
• самолет;
• локомотив;
• судно;
• тягач.

Такова история изобретения паровых машин. Кратко можно рассмотреть удачный пример о гоночном автомобиле Серполле, созданном в 1902 году. На нем был установлен мировой рекорд по скорости, который составил 120 км в час на суше. Именно поэтому паровые авто были конкурентоспособными по отношению к электрическим и бензиновым аналогам.

Так, в США в 1900 году больше всего было выпущено паровых машин. Они встречались на дорогах до тридцатых годов ХХ века.

Большая часть подобного транспорта стала непопулярной после появления двигателя внутреннего сгорания, чей КПД значительно выше. Такие машины были более экономичными, при этом легкими и скоростными.

Стимпанк как веяние эпохи паровых машин

Говоря о паровых машинах, хочется упомянуть о популярном направлении — стимпанке. Термин состоит из двух английских слов — «пар» и «протест». Стимпанк — это вид научной фантастики, которая повествует о второй половине XIX века в викторианской Англии. Данный период в истории часто упоминается как Эпоха пара.

Все произведения имеют одну отличительную особенность — они повествуют о жизни второй половины XIX века, стиль повествования при этом напоминает роман Герберта Уэллса «Машина времени». В сюжетах описываются городские пейзажи, общественные строения, техника. Особое место уделяется дирижаблям, старинным машинам, причудливым изобретениям. Все металлические детали крепились при помощи клепок, поскольку сварку еще не применяли.

Термин «стимпанк» возник в 1987 году. Его популярность связана с появлением романа «Разностная машина». Написан он был в 1990 году Уильямом Гибсоном и Брюсом Стерлингом.

В начале XXI века в этом направлении было выпущено несколько известных кинофильмов:

• «Машина времени»;
• «Лига выдающихся джентльменов»;
• «Ван Хельсинг».

К предтечам стимпанка можно отнести произведения Жюля Верна и Григория Адамова. Интерес к этому направлению время от времени проявляется во всех сферах жизни — от кинематографа до повседневной одежды.

Осмотр музейной экспозиции я пропущу и перейду сразу к машинному залу. Кому интересно, тот может найти полную версию поста у меня в жж. Машинный зал находится в этом здании:

29. Зайдя внутрь, у меня сперло дыхание от восторга — внутри зала была самая красивая паровая машина из всех, что мне доводилось видеть. Это был настоящий храм стимпанка — сакральное место для всех адептов эстетики паровой эры. Я был поражен увиденным и понял, что совершенно не зря заехал в этот городок и посетил этот музей.

30. Помимо огромной паровой машины, являющейся главным музейным объектом, тут также были представлены различные образцы паровых машин поменьше, а на многочисленных инфостендах рассказывалась история паровой техники. На этом снимке вы видите полностью функционирующую паровую машину, мощностью 12 л.с.

31. Рука для масштаба. Машина была создана в 1920 году.

32. Рядом с главным музейным экземпляром экспонируется компрессор 1940 года выпуска.

33. Этот компрессор в прошлом использовался в железнодорожных мастерских вокзала Вердау.

34. Ну а теперь рассмотрим детальней центральный экспонат музейной экспозиции — паровую 600-сильную машину 1899 года выпуска, которой и будет посвящена вторая половина этого поста.

35. Паровая машина является символом индустриальной революции, произошедшей в Европе в конце 18-го — начала 19-го века. Хотя первые образцы паровых машин создавались различными изобретателями еще в начале 18-го века, но все они были непригодны для промышленного использования так как обладали рядом недостатков. Массовое применение паровых машин в индустрии стало возможным лишь после того, как шотландский изобретатель Джеймс Уатт усовершенствовал механизм паровой машины, сделав ее легкой в управлении, безопасной и в пять раз мощней существовавших до этого образцов.

36. Джеймс Уатт запатентовал свое изобретение в 1775 году и уже в 1880-х годах его паровые машины начинают проникать на предприятия, став катализатором индустриальной революции. Произошло это прежде всего потому, что Джеймсу Уатту удалось создать механизм преобразования поступательного движения паровой машины во вращательное. Все существовавшие до этого паровые машины могли производить лишь поступательные движения и использоваться только лишь в качестве насосов. А изобретение Уатта уже могло вращать колесо мельницы или привод фабричных станков.

37. В 1800 году фирма Уатта и его компаньона Болтона произвела 496 паровых машин из которых лишь 164 использовались в качестве насосов. А уже в 1810 году в Англии насчитывалось 5 тысяч паровых машин, и это число в ближайшие 15 лет утроилось. В 1790 году между Филадельфией и Берлингтоном в США стала курсировать первая паровая лодка, перевозившая до тридцати пассажиров, а в 1804 году Ричард Тревинтик построил первый действующий паровой локомотив. Началась эра паровых машин, которая продлилась весь девятнадцатый век, а на железной дороге и первую половину двадцатого.

38. Это была краткая историческая справка, теперь вернемся к главному объекту музейной экспозиции. Паровая машина, которую вы видите на снимках, была произведена фирмой Zwikauer Maschinenfabrik AG в 1899 году и установлена в машинном зале прядильной фабрики «C.F.Schmelzer und Sohn». Паровая машина предназначалась для привода прядильных станков и в этой роли использовалась вплоть до 1941 года.

39. Шикарный шильдик. В то время индустриальная техника делалась с большим вниманием к эстетическому виду и стилю, была важна не только функциональность, но и красота, что отражено в каждой детали этой машины. В начале ХХ века некрасивую технику просто никто бы не купил.

40. Прядильная фабрика «C.F.Schmelzer und Sohn» была основана в 1820 году на месте теперешнего музея. Уже в 1841 году на фабрике была установлена первая паровая машина, мощностью 8 л.с. для привода прядильных машин, которая в 1899 году была заменена новой более мощной и современной.

41. Фабрика просуществовала до 1941 года, затем производство было остановлено в связи с началом войны. Все сорок два года машина использовалась по назначению, в качестве привода прядильных станков, а после окончания войны в 1945 — 1951 годы служила в качестве резервного источника электроэнергии, после чего была окончательно списана с баланса предприятия.

42. Как и многих ее собратьев, машину ждал бы распил, если бы не один фактор. Данная машина являлась первой паровой машиной Германии, которая получала пар по трубам от расположенной в отдалении котельной. Кроме того она обладала системой регулировки осей от фирмы PROELL. Благодаря этим факторам машина получила в 1959 году статус исторического памятника и стала музейной. К сожалению, все фабричные корпуса и корпус котельной были снесены в 1992 году. Этот машинный зал — единственное, что осталось от бывшей прядильной фабрики.

43. Волшебная эстетика паровой эры!

44. Шильдик на корпусе системы регулировки осей от фирмы PROELL. Система регулировала отсечку — количество пара, которое впускается в цилиндр. Больше отсечка — больше экономичность, но меньше мощность.

45. Приборы.

46. По своей конструкции данная машина является паровой машиной многократного расширения (или как их еще называют компаунд-машиной). В машинах этого типа пар последовательно расширяется в нескольких цилиндрах возрастающего объёма, переходя из цилиндра в цилиндр, что позволяет значительно повысить коэфициент полезного действия двигателя. Эта машина имеет три цилиндра: в центре кадра находится цилиндр высокого давления — именно в него подавался свежий пар из котельной, затем после цикла расширения, пар перепускался в цилиндр среднего давления, что расположен справа от цилиндра высокого давления.

47. Совершив работу, пар из цилиндра среднего давления перемещался в цилиндр низкого давления, который вы видите на этом снимке, после чего, совершив последнее расширение, выпускался наружу по отдельной трубе. Таким образом достигалось наиболее полное использование энергии пара.

48. Стационарная мощность этой установки составляла 400-450 л.с., максимальная 600 л.с.

49. Гаечный коюч для ремонта и обслуживания машины впечатляет размерами. Под ним канаты, при помощи которых вращательное движения передавалось с маховика машины на трансмиссию, соединенную с прядильными станками.

50. Безупречная эстетика Belle Époque в каждом винтике.

51. На этом снимке можно детально рассмотреть устройство машины. Расширяющийся в цилиндре пар передавал энергию на поршень, который в свою очередь осуществлял поступательное движение, передавая его на кривошипно-ползунный механизм, в котором оно трансформировалось во вращательное и передавалось на маховик и дальше на трансмиссию.

52. В прошлом с паровой машиной также был соединен генератор электрического тока, который тоже сохранился в прекрасном оригинальном состоянии.

53. В прошлом генератор находился на этом месте.

54. Механизм для передачи крутящего момента с маховика на генератор.

55. Сейчас на месте генератора установлен электродвигатель, при помощи которого несколько дней в году паровую машину приводят в движение на потеху публике. В музее каждый год проводятся «Дни пара» — мероприятие, объединяющее любителей и моделистов паровых машин. В эти дни паровая машина тоже приводится в движение.

56. Оригинальный генератор постоянного тока стоит теперь в сторонке. В прошлом он использовался для выработки электричества для освещения фабрики.

57. Произведен фирмой «Elektrotechnische & Maschinenfabrik Ernst Walther» в Вердау в 1899 году, если верить инфотабличке, но на оригинальном шильдике стоит год 1901.

58. Так как я был единственным посетителем музея в тот день, никто не мешал мне наслаждаться эстетикой этого места один-на-один c машиной. К тому же отсутствие людей способстовало получению хороших фотографий.

59. Теперь пару слов о трансмиссии. Как видно на этом снимке, поверхность маховика обладает 12 канавками для канатов, при помощи которых вращательное движение маховика передавалось дальше на элементы трансмиссии.

60. Трансмиссия, состоящая из колес различного диаметра, соединенных валами, распределяла вращательное движение на несколько этажей фабричного корпуса, на которых распологались прядильные станки, работающие от энергии, переданной при помощи трансмиссии от паровой машины.

61. Маховик с канавками для канатов крупным планом.

62. Тут хорошо видны элементы трансмиссии, при помощи которых крутящий момент передавался на вал, проходящий под землей и передающий вращательное движение в прилегающий к машинному залу корпус фабрики, в котором располагались станки.

63. К сожалению, фабричное здание не сохранилось и за дверью, что вела в соседний корпус, теперь лишь пустота.

64. Отдельно стоит отметить щит управления электрооборудованием, который сам по себе является произведением искусства.

65. Мраморная доска в красивой деревянной рамке с расположенной на ней рядами рычажков и предохранителей, роскошный фонарь, стильные приборы — Belle Époque во всей красе.

66. Два огромных предохранителя, расположенные между фонарем и приборами впечатляют.

67. Предохранители, рычажки, регуляторы — все оборудование эстетически привлекательно. Видно, что при создании этого щита о внешнем виде заботились далеко не в последнюю очередь.

68. Под каждым рычажком и предохранителем расположена «пуговка» с надписью, что этот рычажок включает/выключает.

69. Великолепие техники периода «прекрасной эпохи «.

70. В завершении рассказа вернемся к машине и насладимся восхитительной гармонией и эстетикой ее деталей.

71. Вентили управления отдельными узлами машины.

72. Капельные масленки, предназначенные для смазки движущихся узлов и агрегатов машины.

73. Этот прибор называется пресс-масленка. От движущейся части машины приводятся в движение червяки, перемещающие поршень масленки, а он нагнетает масло к трущимся поверхностям. После того, как поршень дойдет до мертвой точки, его вращением ручки поднимают назад и цикл повторяется.

74. До чего же красиво! Чистый восторг!

75. Цилиндры машины с колонками впускных клапанов.

76. Еще масленки.

77. Эстетика стимпанка в классическом виде.

78. Распределительный вал машины, регулирующий подачу пара в цилиндры.

79.

80.

81. Все это очень очень красиво! Я получил огромный заряд вдохновения и радостных эмоций во время посещения этого машинного зала.

82. Если вас вдруг судьба занесет в регион Цвикау, посетите обязательно этот музей, не пожалеете. Сайт музея и его координаты: 50°43″58″N 12°22″25″E

Паровая машина для модели паровоза — Паровые двигатели

Ребята,спасибо огроменное,что ответили!Значит,в нужную трубу я нос засунул:) (это я про форум)

 

Прошу прощения,что отвечаю в такой форме,но с цитированием проблемы.

 

[ А вообще машина знатная! такая, суровая! :good: В постапокаллипсисе будешь с комфортом жить 😀 Просто офигенно! Будет интересно увидеть паромобиль! ]

 

[ Восхищён! Примите самые искренние уверения и тд ]

 

[ Машина получилась серьезная! ]

Очень рад,что мой аппарат понравился.Если честно,я удивлён-мои опыт и знания в области техники пищат мышкой в тёмном чулане,в сравнении с вашими-никакого технического образования у меня нет,просто любитель.Здесь не применён ни один станок,кроме УШМ,сварочного аппарата и паяльника с горелкой-вобщем»на коленке».А тут на тебе.смог вызвать восхищение!

 

[ паровик из ДВС — весьма (мягко сказано) геморойно. ]

Знаком с этим,в моей ситуации можно и не пытаться.

 

[ Что-то мне кажется, что сваяв такое чудо, сделать простую машину Вам труда не составит. Это будет и надёжнее и интереснее и дешевле, имхо.]

Ох,даже и не знаю.Поршневые двигатели меня всегда вводили в ступор.Теоретически я знаю,как устроен двигатель паровоза,но во как и из чего делать,к примеру,золотник?Ни станков,ни опыта работы с ними,ни знакомых токарей нет:cray: А вот котёл как-то сам собой получился.Видимо,интерес и желание сделали своё дело.

 

[ У Евгения, похоже, токарять и фрезеровать возможности нет. Поэтому выход из ситуации тот, который он прошел — из подручных средств. Малость книжки почитать ]

Вот-вот,только на это и приходиться уповать.

 

[ Есть хорошая старая книжка про самодельные паровые машины. К сожалению она у меня скачана без реквизитов и автора, даже на каждой странице вырезано.

Если хотите, могу кинуть в личку, 1,3 метра.

Там всё про «как сделать на коленке»

Хотите?]

Благодарю.Конечно хочу!Отправлю мэил.

 

[ Про локомибили тоже, кстати, книжка есть, по-моему в файловом архиве форума лежит. У меня, если что, тоже есть.]

И это давайте,пожалуйста.

 

[ И будет у Вас настоящий стимпанковский шедевр — действующий локомобиль!]

Спасибо,но ох и долго ещё до этого.Времени вечно не хватает,а тут ещё вечная проблема «Из чего делать!?…»Раму нужно сделать,да чтобы передняя тележка была поворотной,передачу от двигателя на колёса…:8P:

 

[ P.S. С самого начала постеснялся спросить у Евгения схему котла, может, тоже ноу-хау?]

Не стоит стесняться,у нас тут у всех похоже одинаковые тараканы в голове(в хорошем смысле)Котёл паровозной классики.Да что рассказывать,сделаю небольшой чертёж

 

[ да такая вещь достойна, чтоб её катали, а не наоборот. Представляете: народ пиво пьет, а тут тележка с таким самопальным агрегатом проплывает, пыхтит и свистит! Это такая прелесть, к которой у нас не привыкли. Может, что и поменяется в нашем менталитете?]

Да-а,уже представил:) Пронестись мимо с шипением,грохотом и свистом!:good: Не первый раз во сне паровозом управляю.Но,ничего,скоро и в реальности поедем.А непросвещённых людей,увы,в наше время больше,чем знатоков стали и пара.Например,комментарий к фото с изображением дизельного отсека тепловоза «Двигатель дизельного паровоза» чего только стоит)))

Кстати,насчёт 4 тактного двигателя.Сегодня на металлобазе наткнулся на 2 поршневых компрессора.ПравдаУ одного нет головки блока.Второй целый,но что-то с трудом вал прокручивается.Может из этого добра что-то придумать.По возможности дня через 2 сделаю фото.Ну а всё-таки,как насчёт пневмомотора?

Ещё раз благодарю за советы и восхищения:hi:

Паровая котельная на базе музейного локомотива

Главная / Интересные факты /Версия для печати

13 Декабря 2017 г.

Ежедневно сотни тысяч поездов курсируют по полотнам железной дороги, перевозя миллионы пассажиров из одного города в другой с высокой скоростью. В настоящее время рекорд скорости движения поезда на рельсах составляет 574,8 км/ч, хотя в 1905 году пределом возможностей считался показатель 202 км/ч, достигнутый английским паровозом серии A4 № 4468.

История паровозов

История железнодорожного транспорта обязана своим появлением паровозам — автономным локомотивам, использующим паровые машины в качестве двигателя. Выполняя основной объем перевозок до первой половины XX века, паровозы были вынуждены уступить место тепловозам и электровозам. В России спад использования паровозной тяги в железнодорожном сообщении стал особенно заметным в 1970 году и уже в 1990 году локомотивы работали, по большей части, на промышленных предприятиях.

После списания паровозы устанавливались в качестве памятников, передавались за рубеж и становились музейными экспонатами. Действующие локомотивы на данный момент закреплены в нескольких депо, где поддерживаются в рабочем состоянии.

Как паровоз отапливает здание?

Помимо основной функции по перевозу пассажиров и грузов, паровозы в локомотивных депо нередко использовались как котельные. Отопление помещений было возможным за счет конструкции самого железнодорожного транспорта — основными частями являются паровая машина, экипажная часть и паровой котел.

Паровой котел — это сердце паровоза, которое обеспечивает получение необходимого количества пара. Пар является основной рабочей средой для устройств и механизмов, обеспечивая достаточное количество энергии для движения поршней двигателя.

Однако, выработка пара может использоваться также и для обеспечения теплом и горячей водой помещений и цехов — так работают паровые котельные, которые в настоящее время используются на предприятиях, технологические процессы которых предусматривают получение пара и большого количества тепловой энергии. Например, на предприятиях агрокомплекса, металлообработки, фармацевтической отрасли, пищевой промышленности и т.д.

Принцип работы котельной основывается на использовании паровых котлов, которые заполняются водой до половины с помощью подводящих трубопроводов. Вода подогревается горелочными устройствами и переходит в парообразное состояние, после чего полученный пар отводится по трубопроводам, поступая к Потребителю.

Таким образом, если пар для работы паровоза отводить в систему теплоснабжения и не преобразовывать его энергию в возвратно-поступательное движение, то получаемого тепла хватит для обогрева нескольких зданий.

В качестве топлива для парового котла применяется дизель, сжиженный газ, мазут или различные типы твердого топлива. Топливо для паровоза подается по трубопроводу (например, мазут) или хранится в тендере — специальном отсеке (например, уголь).

Подача твердого топлива осуществляется вручную силами обслуживающих специалистов, которые работают посменно.

Когда паровозы становятся котельной?

Паровоз не может быть полноценной заменой паровым котельным, но может служить альтернативным источником отопления в случаях ремонта основной котельной или при аварийных ситуациях.

В 2009 году паровоз серии Эр-766-41, закрепленный за депо Санкт-Петербург-Сортировочный-Московский, прибыл в Тверь своим ходом. Паровоз 1949 года выпуска должен был быть резервом — в то время осуществлялся плановый ремонт основной котельной станции. Но при проведении работ было принято решение о проведении капитального ремонта, и паровоз стал единственным источником теплоснабжения для улицы Железнодорожников. В режиме подогрева Эр-766-41 производил до 5 тонн пара в час, обеспечивая температуру пара 290°С. Количество пара было достаточным для отопления и горячего водоснабжения производственных помещений локомотивного депо, 14 жилых домов и одной школы. Затем грузовой паровоз вернулся в Санкт-Петербург, передав смену паровозу СО18-2018.

В январе 2016 года паровоз ЛВ-0522, закрепленный за депо «Подмосковная», тоже заменял котельную во время ремонта. Для работы парового котла требовалась 1 тонна угля в час, что обеспечивало достаточное количество пара для отопления ремонтного цеха и 2 административных зданий города Курска. В Москву паровоз вернулся через месяц — в феврале.

Тем не менее, использование паровоза в качестве временного решения для теплоснабжения домов и производственных помещений является редким случаем — как правило, в качестве резервного источника тепла используются транспортабельные или малогабаритные котельные установки.

Фотографии взяты с хранилища медиафайлов Wikimedia Commons

Первые изобретатели автомобиля

Глядя на современные автомобили, легко догадаться, что единого изобретателя у них нет. Это были целые десятилетия проб, ошибок и экспериментов. Но мы Укр-Прокат во Львове хотим рассказать о самых важных этапах развития автопрома.

Все начиналось с Леонардо да Винчи

Первые теоретические выкладки на тему самоходных машин делал еще Леонардо да Винчи. Поразительно, но его творения действительно были работоспособны. Современные энтузиасты неоднократно воссоздавали прототипы по эскизам великого художника, и они были вполне жизнеспособны.

Сначала был трактор

В полной мере первым самоходным транспортным средством можно назвать военный трактор, который в 1769 году изобрел Николя Иосиф Кюгно, французский инженер. Под его руководством построили паровой двигатель, который и отвечал за движение машины. За основу был взят велосипед, а использовалась вся конструкция для перевозки тяжелой военной артиллерии. Позже конструкцию назвали трактором за внешнее сходство. Трехколесная машина двигалась с рекордными по тем меркам 7 км/час. Ее приходилось регулярно останавливать, чтобы подбросить угля, но это все равно был прорыв.

Через год Кюгно создал новую машину, уже побольше и для четырех пассажиров. Забавно, что именно с неутомимым французом произошло первое в истории ДТП, когда в 1771 году он въехал в каменную стену. К сожалению, позже у него закончились деньги, и ему пришлось приостановить свои эксперименты.

В ближайшие десятилетия в разных странах технологию усовершенствовали. В 1789 году в США выдали первый патент на паровые автомобили, и получил его некто Оливер Эванс. В 1801 Ричард Тревитчик построил в Великобритании первую дорогу для перевозки груза транспортом. Через 20 лет там же появились паровые почтовые дилижансы. А в 1850 году состоялся первый рейс паровоза Карла Дейтца.

Как работает паровой двигатель?

При сжигании топлива вода в котле нагревается и превращается в пар. Он толкает поршни, а поршни вращают коленвал. Коленвал приводит в движение колеса по принципу паровозной пары. Кстати, изначально шофером называли не водителя, а человека, который подкидывал в топку уголь. Но паровые машины были слишком большими, неповоротливыми, шумными, да еще и пугали людей с лошадьми. Пришлось искать альтернативы.

Готлиб Даймлер и Карл Бенц

Первыми изобретателями автомобилей в современном смысле считаются Готлиб Даймлер и Карл Бенц. Они смогли запустить промышленное производство машин на бензиновом двигателе. Бензиновый двигатель стал революционным открытием, потому что он был в разы мощнее, тише, легче и безопаснее.

Первые теории о двигателях внутреннего сгорания появились еще в середине 17 века. В 1807 году швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз впервые создал такой двигатель. Он работал на смеси кислорода и водорода, но вышел не слишком удачным. В течение 1858-1863 годов бельгиец Жан Жозеф Этьен Ленуа изобрел искровое зажигание и двигатель на нефти с примитивным карбюратором. Его самоходная повозка проехала фантастических 80 км.

В 1862 году запатентован четырехтактный двигатель, а в 1864 австриец Зигфрид Маркус построил моноцилиндровый двигатель с карбюратором. Через пару лет его автомобиль уже развивал больше 16 км/час. Дальше с каждым годом появлялись все новые и новые разработки. В 1885 году Готтлиб Даймлер собрал протопип двигателя с вертикальным расположением цилиндров и карбюраторной подачей топлива. Со временем по его разработке построен первый четырехколесный автомобиль «Моторваген». В то же время Карл Бенц получает патент на машины с бензиновым двигателем. И началось!

Малые парогрузовозы в ретростиле – Основные средства

При маломасштабных дорожно-строительных или дорожно-ремонтных работах небольшими грузовичками можно доставлять в рабочую зону песок, гравий и асфальт. Малая грузовая автотехника – это и мобильная платформа для бензиновых или дизельных электростанций, широко используемых в дорожном строительстве. Полив улиц и тротуаров, перевозка воды и технологических жидкостей. В этом деле пригодятся малообъемные автоцистерны. Вся эта техника оснащается двигателями внутреннего сгорания. Однако в недалеком прошлом история запечатлела их функциональные аналоги, но… с паровой тягой и созданные для души!

Из глубины веков

Еще со времен великого итальянского титана искусства и техники Леонардо да Винчи (XV–XVI вв.) чистая механика восхищала. Но оказывается, что в XXI столетии находятся любители техники, которым хочется отдохнуть душой от модных электронных цифровых технологий и обратить свои мысли к механической классике. Торжество механики, и еще с силой водяного пара, настраивает изобретателей на философское мышление по отношению к автомобильной технике. Вот тогда-то любая спешка и принцип «сел в кабину, завел мотор, и пошла работа» уходят далеко в прошлое. Что же из этого получилось у автолюбителей, почитающих паровозные технологии на колесном ходу в сфере малой специальной автомобильной техники?

Вся мощь водяного пара

Автору этих строк доподлинно не известно, кто те изобретатели, что придумали поставить под капот небольшого грузовичка две паровые поршневые машины, которые не имеют совершенно никакого отношения к автомобильному транспорту. Установленные машины использовались раньше для привода генераторов электрического тока на судах, а схема их соединения между собой походит внешне на поперечно-компаундную, как у известного английского парового поршневого двигателя Ферранти (Ferranti steam engine), используемого на электростанциях в начале XX столетия.

Попробуйте представить, как эффектно выглядела конструкция, возвышающаяся двумя цилиндрами V-образного расположения, вместо крышки капота прямо перед лобовым стеклом кабины водителя! Часть кузова за кабиной умельцы приспособили под вертикальный паровой котел с арматурой и под бочку, по всей видимости, для топлива. Осталось еще место для полезного груза. А ржавчина и потертость придали автомобилю вид конструкции, видавшей не одну сотню километров пути на своем транспортном веку до перехода на паровую тягу. Стоит заметить полное отсутствие теплоизоляции на паропроводах, у паровых машин и котла. На автомобильном шоу в городе Мурдо (штат Южная Дакота, США) такой грузовоз привлек большой интерес зрителей.

А вот что получилось у зарубежного любителя автопаровозной техники Кенни Хоука с единомышленниками из штата Пенсильвания (США), можно увидеть воочию. Эта, в сущности, автоцистерна и тягач под названием «ЛокоХоук» на колесном шасси внедорожника Jeep Wrangler Unlimited 2008 г. работают на керосине, сжигаемом под паровым котлом. Последний снабжает водяным паром поршневой двигатель. Колесное чудо «наполовину – паровоз, наполовину – автоцистерна» может двигаться практически по любым автомобильным дорогам, извергая в стороны отработавший пар. Кстати, звуковой сигнал у «ЛокоХоука» работает по-паровозному, как паровой свисток.

Очень малый пар

Не менее интересно, что сотворил со старым грузовичком Land Rover Mildred инженер и любитель паровых машин и железнодорожной техники прошлого Фрэнк Ротвелл из города Олдема (графство Большой Манчестер, Англия). Справедливости ради нужно заметить, что колеса у грузовичка Фрэнк оставил прежними (для передвижения по автомобильным дорогам). Зато появилась паровозная труба, которая возвышается из капота, поскольку двигатель внутреннего сгорания уступил место силовой установке с паровой поршневой машиной, а бензин как топливо не выдержал никакой конкуренции с углем. Нельзя сказать, что колесное грузотранспортное средство в чем-то действительно выиграло от переделки в ретростиле. Разве что углем, дровами либо другим твердым топливом вместо бензина заправлять можно.

Механик и теплотехник Ф. Ротвелл демонтировал штатный бензиновый двигатель мощностью 74 л.с. и рабочим объемом 2,25 л. Вместо него поставил силовую установку с горизонтальными котлом паровозного типа и паровой машиной. Расход теперь уже угля составил около 45 кг/ч. Максимальная скорость движения «модернизированного» грузовоза Land Rover Mildred с очаровывающей дымовой трубой может достигать поистине «паровозных» 24 км/ч, как во времена рассвета паровой тяги на железных дорогах. Чтобы снарядить паровой грузовичок к выезду, нужно заправить его не только топливом, но и водой. Зато в дороге и на работе с дымком и угольком будете чувствовать себя «машинистом» парового «локомотива».

Паровая философия

Небольшие паровые грузовички, о которых было рассказано, сделаны действительно для души энтузиастами, готовыми сотни часов напролет возиться с поршнями, шатунами и цилиндрами, кранами и задвижками, золотниками и клапанами, дымогарными трубами котлов, паропроводами и прочими атрибутами техники паровой эпохи. Только философский смысл во всем этом гораздо глубже. Паровой автомобиль настраивает человека на осмотрительное отношение к технике и побуждает чувствовать работу каждой детали.

Что заставляет тепловоз работать? — Музей железных дорог Среднего континента

Зажигание дизельного топлива толкает поршни, подключенные к электрогенератору. Получающееся электричество приводит в действие двигатели, подключенные к колесам локомотива. «Дизельный» двигатель внутреннего сгорания использует тепло, выделяемое при сжатии воздуха во время восходящих циклов хода, для воспламенения топлива. Этот тип двигателя сконструировал изобретатель доктор Рудольф Дизель. Он был запатентован в 1892 году.

1. Дизельное топливо хранится в топливном баке и подается в двигатель электрическим топливным насосом.Дизельное топливо стало предпочтительным топливом для использования на железнодорожных локомотивах из-за его более низкой летучести, более низкой стоимости и общедоступности.
2. Дизельный двигатель (А) является основным компонентом тепловоза. Это двигатель внутреннего сгорания, состоящий из нескольких цилиндров, соединенных с общим коленчатым валом. Топливо воспламеняется от сильного сжатия, толкая поршень вниз. Движение поршня вращает коленчатый вал.
3. Дизельный двигатель подключен к главному генератору (B) , который преобразует механическую мощность двигателя в электрическую.Затем электричество распределяется на тяговые двигатели (C) по цепям, установленным различными компонентами распределительного устройства.
4. Поскольку он всегда вращается, независимо от того, движется ли локомотив или нет, выход главного генератора управляется током возбуждения, подаваемым на его обмотки.
5. Инженер контролирует мощность локомотива с помощью дроссельной заслонки с электрическим управлением. Когда он открывается, в цилиндры двигателя впрыскивается больше топлива, что увеличивает его механическую мощность.Возбуждение основного генератора увеличивается, увеличивая его электрическую мощность.
6. Каждый тяговый двигатель (C) напрямую связан с парой ведущих колес. Использование электричества в качестве «трансмиссии» для локомотива намного надежнее, чем использование механической трансмиссии и сцепления. Пуск тяжелого поезда с полной остановки быстро сожжет сцепление.

Как работают тепловозы | HowStuffWorks

Вы не просто запрыгиваете в кабину, поворачиваете ключ и уезжаете на тепловозе.Завести поезд немного сложнее, чем завести машину.

Инженер поднимается по лестнице высотой 8 футов (2,4 м) и входит в коридор за кабиной. Он или она задействует рубильник (как в старых фильмах о Франкенштейне), который подключает батареи к цепи стартера. Затем инженер включает около сотни переключателей на панели выключателя, обеспечивая питание всего, от лампочек до топливного насоса.

Затем инженер идет по коридору в машинное отделение.Он поворачивается и удерживает там переключатель, который запускает топливную систему, убеждаясь, что весь воздух выходит из системы. Затем он поворачивает переключатель в другую сторону, и стартер включается. Двигатель проворачивается и начинает работать.

Затем он подходит к кабине, чтобы следить за датчиками и включать тормоза, как только компрессор создает давление в тормозной системе. Затем он может отправиться в конец поезда, чтобы отпустить ручной тормоз.

Наконец, он может вернуться в кабину и взять на себя управление оттуда.Получив разрешение от кондуктора поезда на движение, он включает звонок , который звонит непрерывно, и дважды подает звуковой сигнал воздушным рожком (указывая на движение вперед).

Рычаг управления дроссельной заслонкой имеет восемь положений плюс положение холостого хода. Каждое положение дроссельной заслонки называется «отметка , ». Notch 1 — самая низкая скорость, а notch 8 — самая высокая скорость. Чтобы поезд двинулся с места, машинист отпускает тормоза и переводит дроссель в положение 1.

В этом двигателе General Motors серии EMD 710 при установке дроссельной заслонки в паз 1 включается набор из контакторов (гигантские электрические реле). Эти контакторы подключают главный генератор к тяговым двигателям. Каждая выемка включает различную комбинацию контакторов, производящих различное напряжение. Некоторые комбинации контакторов объединяют определенные части обмотки генератора в последовательную конфигурацию, что приводит к более высокому напряжению. Другие подключают определенные части параллельно, что приводит к более низкому напряжению.Тяговые двигатели вырабатывают больше мощности при более высоких напряжениях.

Когда контакторы входят в зацепление, компьютеризированная система управления двигателем регулирует топливные форсунки , чтобы начать выработку большей мощности двигателя.

Блок управления тормозом изменяет давление воздуха в тормозных цилиндрах, чтобы оказать давление на тормозные колодки. В то же время он сочетается с динамическим торможением, используя двигатели для замедления поезда.

У инженера также есть множество других элементов управления и световых индикаторов.

Компьютеризированное считывающее устройство отображает данные с датчиков по всему локомотиву. Он может предоставить инженеру или механикам информацию, которая поможет диагностировать проблемы. Например, если давление в топливных магистралях становится слишком высоким, это может означать, что топливный фильтр забит.

А теперь заглянем внутрь поезда.

Как работают тепловозы | HowStuffWorks

Вы не просто запрыгиваете в кабину, поворачиваете ключ и уезжаете на тепловозе. Завести поезд немного сложнее, чем завести машину.

Инженер поднимается по лестнице высотой 8 футов (2,4 м) и входит в коридор за кабиной. Он или она задействует рубильник (как в старых фильмах о Франкенштейне), который подключает батареи к цепи стартера. Затем инженер включает около сотни переключателей на панели выключателя, обеспечивая питание всего, от лампочек до топливного насоса.

Затем инженер идет по коридору в машинное отделение. Он поворачивается и удерживает там переключатель, который запускает топливную систему, убеждаясь, что весь воздух выходит из системы.Затем он поворачивает переключатель в другую сторону, и стартер включается. Двигатель проворачивается и начинает работать.

Затем он подходит к кабине, чтобы следить за датчиками и включать тормоза, как только компрессор создает давление в тормозной системе. Затем он может отправиться в конец поезда, чтобы отпустить ручной тормоз.

Наконец, он может вернуться в кабину и взять на себя управление оттуда. Получив разрешение от кондуктора поезда на движение, он включает звонок , который звонит непрерывно, и дважды подает звуковой сигнал воздушным рожком (указывая на движение вперед).

Рычаг управления дроссельной заслонкой имеет восемь положений плюс положение холостого хода. Каждое положение дроссельной заслонки называется «отметка , ». Notch 1 — самая низкая скорость, а notch 8 — самая высокая скорость. Чтобы поезд двинулся с места, инженер отпускает тормоза и устанавливает дроссель в положение 1.

В этом двигателе General Motors серии EMD 710 установка дроссельной заслонки в паз 1 включает набор из контакторов (гигантские электрические реле). Эти контакторы подключают главный генератор к тяговым двигателям.Каждая выемка включает различную комбинацию контакторов, производящих различное напряжение. Некоторые комбинации контакторов объединяют определенные части обмотки генератора в последовательную конфигурацию, что приводит к более высокому напряжению. Другие подключают определенные части параллельно, что приводит к более низкому напряжению. Тяговые двигатели вырабатывают больше мощности при более высоких напряжениях.

Когда контакторы входят в зацепление, компьютеризированная система управления двигателем регулирует топливные форсунки , чтобы начать выработку большей мощности двигателя.

Блок управления тормозом изменяет давление воздуха в тормозных цилиндрах, чтобы оказать давление на тормозные колодки. В то же время он сочетается с динамическим торможением, используя двигатели для замедления поезда.

У инженера также есть множество других элементов управления и световых индикаторов.

Компьютеризированное считывающее устройство отображает данные с датчиков по всему локомотиву. Он может предоставить инженеру или механикам информацию, которая поможет диагностировать проблемы. Например, если давление в топливных магистралях становится слишком высоким, это может означать, что топливный фильтр забит.

А теперь заглянем внутрь поезда.

Как работают тепловозы | HowStuffWorks

Вы не просто запрыгиваете в кабину, поворачиваете ключ и уезжаете на тепловозе. Завести поезд немного сложнее, чем завести машину.

Инженер поднимается по лестнице высотой 8 футов (2,4 м) и входит в коридор за кабиной. Он или она задействует рубильник (как в старых фильмах о Франкенштейне), который подключает батареи к цепи стартера.Затем инженер включает около сотни переключателей на панели выключателя, обеспечивая питание всего, от лампочек до топливного насоса.

Затем инженер идет по коридору в машинное отделение. Он поворачивается и удерживает там переключатель, который запускает топливную систему, убеждаясь, что весь воздух выходит из системы. Затем он поворачивает переключатель в другую сторону, и стартер включается. Двигатель проворачивается и начинает работать.

Затем он подходит к кабине, чтобы следить за датчиками и включать тормоза, как только компрессор создает давление в тормозной системе.Затем он может отправиться в конец поезда, чтобы отпустить ручной тормоз.

Наконец, он может вернуться в кабину и взять на себя управление оттуда. Получив разрешение от кондуктора поезда на движение, он включает звонок , который звонит непрерывно, и дважды подает звуковой сигнал воздушным рожком (указывая на движение вперед).

Рычаг управления дроссельной заслонкой имеет восемь положений плюс положение холостого хода. Каждое положение дроссельной заслонки называется «отметка , ». Notch 1 — самая низкая скорость, а notch 8 — самая высокая скорость.Чтобы поезд двинулся с места, инженер отпускает тормоза и устанавливает дроссель в положение 1.

В этом двигателе General Motors серии EMD 710 установка дроссельной заслонки в паз 1 включает набор из контакторов (гигантские электрические реле). Эти контакторы подключают главный генератор к тяговым двигателям. Каждая выемка включает различную комбинацию контакторов, производящих различное напряжение. Некоторые комбинации контакторов объединяют определенные части обмотки генератора в последовательную конфигурацию, что приводит к более высокому напряжению.Другие подключают определенные части параллельно, что приводит к более низкому напряжению. Тяговые двигатели вырабатывают больше мощности при более высоких напряжениях.

Когда контакторы входят в зацепление, компьютеризированная система управления двигателем регулирует топливные форсунки , чтобы начать выработку большей мощности двигателя.

Блок управления тормозом изменяет давление воздуха в тормозных цилиндрах, чтобы оказать давление на тормозные колодки. В то же время он сочетается с динамическим торможением, используя двигатели для замедления поезда.

У инженера также есть множество других элементов управления и световых индикаторов.

Компьютеризированное считывающее устройство отображает данные с датчиков по всему локомотиву. Он может предоставить инженеру или механикам информацию, которая поможет диагностировать проблемы. Например, если давление в топливных магистралях становится слишком высоким, это может означать, что топливный фильтр забит.

А теперь заглянем внутрь поезда.

Как работают тепловозы | HowStuffWorks

Вы не просто запрыгиваете в кабину, поворачиваете ключ и уезжаете на тепловозе.Завести поезд немного сложнее, чем завести машину.

Инженер поднимается по лестнице высотой 8 футов (2,4 м) и входит в коридор за кабиной. Он или она задействует рубильник (как в старых фильмах о Франкенштейне), который подключает батареи к цепи стартера. Затем инженер включает около сотни переключателей на панели выключателя, обеспечивая питание всего, от лампочек до топливного насоса.

Затем инженер идет по коридору в машинное отделение.Он поворачивается и удерживает там переключатель, который запускает топливную систему, убеждаясь, что весь воздух выходит из системы. Затем он поворачивает переключатель в другую сторону, и стартер включается. Двигатель проворачивается и начинает работать.

Затем он подходит к кабине, чтобы следить за датчиками и включать тормоза, как только компрессор создает давление в тормозной системе. Затем он может отправиться в конец поезда, чтобы отпустить ручной тормоз.

Наконец, он может вернуться в кабину и взять на себя управление оттуда.Получив разрешение от кондуктора поезда на движение, он включает звонок , который звонит непрерывно, и дважды подает звуковой сигнал воздушным рожком (указывая на движение вперед).

Рычаг управления дроссельной заслонкой имеет восемь положений плюс положение холостого хода. Каждое положение дроссельной заслонки называется «отметка , ». Notch 1 — самая низкая скорость, а notch 8 — самая высокая скорость. Чтобы поезд двинулся с места, машинист отпускает тормоза и переводит дроссель в положение 1.

В этом двигателе General Motors серии EMD 710 при установке дроссельной заслонки в паз 1 включается набор из контакторов (гигантские электрические реле). Эти контакторы подключают главный генератор к тяговым двигателям. Каждая выемка включает различную комбинацию контакторов, производящих различное напряжение. Некоторые комбинации контакторов объединяют определенные части обмотки генератора в последовательную конфигурацию, что приводит к более высокому напряжению. Другие подключают определенные части параллельно, что приводит к более низкому напряжению.Тяговые двигатели вырабатывают больше мощности при более высоких напряжениях.

Когда контакторы входят в зацепление, компьютеризированная система управления двигателем регулирует топливные форсунки , чтобы начать выработку большей мощности двигателя.

Блок управления тормозом изменяет давление воздуха в тормозных цилиндрах, чтобы оказать давление на тормозные колодки. В то же время он сочетается с динамическим торможением, используя двигатели для замедления поезда.

У инженера также есть множество других элементов управления и световых индикаторов.

Компьютеризированное считывающее устройство отображает данные с датчиков по всему локомотиву. Он может предоставить инженеру или механикам информацию, которая поможет диагностировать проблемы. Например, если давление в топливных магистралях становится слишком высоким, это может означать, что топливный фильтр забит.

А теперь заглянем внутрь поезда.

UP: Тепловозы

Новая эра

Хотя тепловозы впервые появились на американских железных дорогах в 1920-х годах, их использование ограничивалось переключением двигателей, а затем и локомотивами пассажирских поездов.Только в 1940 году подразделение электромоторов General Motors (EMD) продемонстрировало, что дизели могут практически заменить паровозы в тяжелых условиях эксплуатации. Первый грузовой дизель, модель FT, совершил поездку по железным дорогам страны и изменил историю. Подобно своим сестринским пассажирским локомотивам того времени, он был стилизован под автомобильный нос и лобовое стекло — дизайн, который преобладал до конца 1950-х годов.

Хотя локомотивы обычно называются «дизелями», на самом деле они имеют электрический привод.Дизельный двигатель приводит в действие генератор, который вырабатывает электроэнергию для работы электродвигателей, установленных на осях локомотива. Двигатель внутреннего сгорания значительно повысил КПД по сравнению с паровозом, что позволило значительно сэкономить на обслуживании и отказаться от широко распространенного оборудования. Дополнительные подразделения могут быть соединены вместе и управляться одним инженером из ведущего подразделения, создавая очень мощные комбинации.

Многие железные дороги, включая Union Pacific, не смогли быстро воспользоваться преимуществами новой технологии из-за нехватки материалов, вызванной Второй мировой войной.Парк современных паровозов Union Pacific и обширные онлайн-запасы угля в Вайоминге стали еще одним фактором, поспособствовавшим позднему вступлению UP в гонку дизелизации. Однако после войны железные дороги начали очищать рельсы от классических пароходов. Union Pacific начал свою деятельность в конце 1940-х годов на линии, проходящей через юго-западные пустыни, где было трудно получить воду для паровых двигателей.

К концу 1950-х годов эра пара закончилась, и все более мощные дизели стали править рельсами.

Классы локомотивов

Пассажирский комплект Е-9

Юнион Пасифик отреставрировал три пассажирских локомотива Е-9: № 951, 949 и 963В. Они используются в спецпоезде. Первый из набора, 951, был возвращен в реестр в 1984 году после того, как он был выведен на пенсию в 1980 году, чтобы заменить паровой двигатель № 844 в ежегодном поезде «Ривер-Сити Сводка новостей», потому что паровой двигатель был выставлен в том году на Нью-Йоркской выставке. Орлеанская всемирная выставка.

№ 951 был одним из 69 локомотивов E-9, когда-то принадлежавших Union Pacific. Построенный в 1955 году, он ходил с такими известными поездами, как Лос-Анджелес, Портленд, Сан-Франциско, Сент-Луис и Челленджер. Когда в 1971 году компания Amtrak взяла на себя большую часть железнодорожных пассажирских перевозок в стране, номер 951 был одним из восьми единиц, оставленных UP для специальных услуг. Остальные блоки E были проданы или переданы компании Amtrak.

В 1974 году № 951 был передан в аренду спонсорам Американского поезда свободы для рекламы двухсотлетнего турне AFT.Локомотив был перекрашен в красную, бело-синюю двухсотлетнюю раскраску и объездил большую часть страны на «Preamble Express» перед широко разрекламированными поездками на паровом поезде Свободы в 1975 и 1976 годах. Локомотив был возвращен UP после тур и перекрашенный в традиционный желтый цвет в 1978 году.

№ 951, вместе с 949 и 963B, которые были повторно приобретены UP для обслуживания поездов большего размера, были перестроены с использованием современных компонентов в 1993 году, хотя его внешний вид продолжал сохранять образ эпохи 1955 года.Статистику естественного движения населения можно найти на странице Streamliner. Также не забудьте заглянуть в фотогалерею E-9.

Centennial DD40X

Union Pacific сохранила только один из 47 дизель-электрических локомотивов Centennial, № 6936. Centennials были крупнейшими когда-либо построенными дизель-электрическими локомотивами. Фактически, состоящие из двух двигателей на одной раме, они выдавали 6600 лошадиных сил. Разработанные и построенные специально для Union Pacific Railroad, подразделения были названы в честь празднования столетнего юбилея железной дороги в 1969 году.Соответственно, они были пронумерованы в серии 6900, от 6900 до 6946.

Первое столетие было доставлено в 1969 году, как раз к празднованию Золотого шипа в Юте. Остальные агрегаты были доставлены в течение следующих двух лет. Они работали в сфере быстрых грузовых перевозок на протяжении большей части системы UP до выхода на пенсию в 1984 году. Тринадцать локомотивов были переданы в дар для публичной демонстрации в различных парках и музеях.

Дизель-электрические локомотивы прочие исторические

Union Pacific оставил несколько других дизель-электрических локомотивов для консервации и возможного восстановления.На хранении в Шайенне находится блок F «F» из Чикаго и Северо-Западного региона, F7A CNW 401, блок E-9B UP 966B, бывший блок F «B» Denver & Rio Grande DRGW 5763.

Используется как «переключатель магазина «в историческом комплексе Шайенн — UPY1072 SW1500.

Локомотив | автомобиль | Британника

Локомотив , любая из различных самоходных машин, используемых для буксировки железнодорожных вагонов по путям.

Хотя движущая сила для состава поезда может быть встроена в вагон, в котором также есть пассажирские, багажные или грузовые помещения, она чаще всего обеспечивается отдельным блоком, локомотивом, который включает в себя оборудование для выработки (или, в корпус электровоза, чтобы преобразовать) мощность и передать ее на ведущие колеса.Сегодня у локомотива два основных источника энергии: нефть (в виде дизельного топлива) и электричество. Пар, самая ранняя форма двигателя, использовался почти повсеместно примерно до Второй мировой войны; с тех пор на смену ей пришла более эффективная дизельная и электрическая тяга.

Паровоз был самодостаточной единицей, имеющей собственное водоснабжение для производства пара и угля, масла или дров для обогрева котла. Тепловоз также имеет собственный источник топлива, но мощность дизельного двигателя не может быть напрямую связана с колесами; вместо этого должна использоваться механическая, электрическая или гидравлическая трансмиссия.Электровоз не самодостаточен; он принимает ток от контактного провода или третьего рельса рядом с ходовыми рельсами. Подача третьего рельса используется только на городских скоростных железных дорогах, работающих на низковольтном постоянном токе.

В 1950-х и 60-х годах газовая турбина была принята на вооружение одной американской и некоторыми европейскими железными дорогами в качестве альтернативы дизельному двигателю. Несмотря на то, что его преимущества были сведены на нет достижениями в технологии дизельной тяги и повышением цен на нефть, он по-прежнему предлагается в качестве альтернативного средства для организации высокоскоростного железнодорожного сообщения для регионов, где нет инфраструктуры для выработки электроэнергии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Основные характеристики, которые сделали паровоз Rocket 1829 года успешным, — его многотрубный котел и его система отвода пара и создания тяги в его топке — продолжали использоваться в паровозе до конца его карьеры. Вскоре количество сцепленных ведущих колес увеличилось. У Rocket была только одна пара ведущих колес, но вскоре стали обычным явлением четыре сдвоенных колеса, и в конечном итоге некоторые локомотивы были построены с 14 сдвоенными машинами.

Ведущие колеса паровозов были разных размеров, обычно больше для более быстрых пассажирских двигателей. Средний диаметр составлял 1829–2032 мм (72–80 дюймов) для пассажирских двигателей и 1372–1676 мм (54–66 дюймов) для грузовых или смешанных типов.

Запасы топлива (обычно угля, но иногда и нефти) и воды могли транспортироваться на самой раме локомотива (в этом случае он назывался цистерной) или в отдельном транспортном средстве, тендере, сцепленном с локомотивом.Тендер типичного европейского магистрального локомотива имел вместимость 9 000 кг (10 тонн) угля и 30 000 литров (8 000 галлонов) воды. В Северной Америке были распространены более высокие мощности.

Для удовлетворения особых потребностей тяжелых грузовых перевозок в некоторых странах, особенно в Соединенных Штатах, было получено большее тяговое усилие за счет использования двух отдельных агрегатов двигателя под общим котлом. Передний двигатель был шарнирно соединен или шарнирно соединен с рамой заднего двигателя, так что очень большой локомотив мог преодолевать повороты.Шарнирно-сочлененный локомотив был изобретен в Швейцарии, первый из которых был построен в 1888 году. Самым большим из когда-либо построенных был Big Boy от Union Pacific, который использовался в горных грузовых перевозках на западе США. Big Boy весил более 600 коротких тонн, включая тендер. Он мог развивать тяговое усилие 61 400 кг (135 400 фунтов) и развивать более 6000 лошадиных сил на скорости 112 км (70 миль) в час.

Одной из самых известных шарнирно-сочлененных конструкций была модель Beyer-Garratt, которая имела две рамы, каждая из которых имела собственные ведущие колеса и цилиндры, на которых были установлены резервуары для воды.Два шасси разделяла другая рама, на которой находился котел, кабина и подача топлива. Этот тип локомотива был ценен на слегка проложенных путях; он также может преодолевать крутые повороты. Широко использовался в Африке.

Постепенно совершенствовался поршневой паровоз с различными доработками. Некоторые включали более высокое давление в котле (до 2 000–2060 килопаскалей [290-300 фунтов на квадратный дюйм] для некоторых из последних локомотивов по сравнению с примерно 1300 килопаскалей [200 фунтов на квадратный дюйм] для более ранних конструкций), перегрев, питательная вода предварительный нагрев, роликовые подшипники и использование тарельчатых (перпендикулярных) клапанов, а не скользящих поршневых клапанов.

Тем не менее, тепловой КПД даже самых современных паровозов редко превышал 6 процентов. Неполное сгорание и тепловые потери из топки, котла, цилиндров и других объектов рассеивали большую часть энергии сожженного топлива. По этой причине паровоз устарел, но медленно, поскольку имел компенсирующие преимущества, в частности, его простоту и способность противостоять злоупотреблениям.

Попытки приводить в движение железнодорожные вагоны с использованием батарей относятся к 1835 году, но первое успешное применение электрической тяги было в 1879 году, когда на выставке в Берлине появился электровоз.Первые коммерческие применения электрической тяги были на пригородных и городских железных дорогах. Один из первых появился в 1895 году, когда Балтимор и Огайо электрифицировали участок пути в Балтиморе, чтобы избежать проблем с дымом и шумом в туннеле. Одной из первых стран, которые использовали электрическую тягу для работы на магистральных линиях, была Италия, где система была открыта еще в 1902 году.

К Первой мировой войне несколько электрифицированных линий работали как в Европе, так и в Соединенных Штатах.После той войны были предприняты крупные программы электрификации в таких странах, как Швеция, Швейцария, Норвегия, Германия и Австрия. К концу 20-х годов почти в каждой европейской стране имелся хотя бы небольшой процент электрифицированных путей. Электротяга также была внедрена в Австралии (1919), Новой Зеландии (1923), Индии (1925), Индонезии (1925) и Южной Африке (1926). В период с 1900 по 1938 год в Соединенных Штатах был электрифицирован ряд столичных терминалов и пригородных линий, а также электрифицировано несколько магистральных линий.Появление тепловоза препятствовало дальнейшей электрификации магистральных маршрутов в Соединенных Штатах после 1938 года, но после Второй мировой войны такая электрификация была быстро распространена в других местах. Сегодня значительный процент путей стандартной колеи на национальных железных дорогах по всему миру электрифицирован, например, в Японии (100 процентов), Швейцарии (92 процента), Бельгии (91 процент), Нидерландах (76 процентов), Испании ( 76 процентов), Италия (68 процентов), Швеция (65 процентов), Австрия (65 процентов), Норвегия (62 процента), Южная Корея (55 процентов), Франция (52 процента), Германия (48 процентов), Китай (42 процента). процентов) и Соединенное Королевство (32 процента).Напротив, в Соединенных Штатах, где около 225 000 км (140 000 миль) путей стандартной колеи, электрифицированные маршруты почти не существуют за пределами Северо-восточного коридора, где компания Amtrak управляет 720-километровым (450-мильным) экспрессом Acela Express между Бостоном и Вашингтоном. , DC

Вторая половина века также ознаменовалась созданием в городах по всему миру многих новых электрифицированных городских скоростных железнодорожных систем, а также расширением существующих систем.

Преимущества и недостатки

Электрическая тяга обычно считается наиболее экономичным и эффективным средством эксплуатации железной дороги при условии наличия дешевой электроэнергии и плотности движения, оправдывающей высокие капитальные затраты.Электровозы, являясь просто энергопреобразующими, а не генерирующими устройствами, обладают рядом преимуществ. Они могут использовать ресурсы центральной электростанции для выработки мощности, значительно превышающей их номинальные параметры, для запуска тяжелого поезда или для преодоления крутого подъема на высокой скорости.