Когда изобрели паровой двигатель: Паровой двигатель создали три века назад — он изменил мир сильнее, чем смартфоны и интернет

Содержание

Кто придумал Паровой двигатель — Когда Изобрели?

15 ряд ли кто-то сомневается, что одной из главных движущих сил прогресса являются человеческая лень и стремление к комфорту. Это подтверждается бесчисленными сказками, где транспорт передвигается «по щучьему велению», а у счастливчиков имеются волшебные помощники, избавляющие хозяина от необходимости сделать хоть какое-то физическое усилие. Но поскольку в реальности «само» ничего не делается, на протяжении всей истории человечества лучшие умы корпели над изобретениями, которые помогли бы воплотить эти мечты в жизнь.

Если говорить на языке физики и техники, нужно было изобрести устройство, которое смогло бы преобразовать тот или иной вид энергии в полезную механическую работу. С древнейших времен главным и основным источником энергии была мускульная сила человека и животных, а все имеющиеся технические приспособления в лучшем случае помогали использовать ее более рационально и продуктивно.

Позднее люди научились применять силу ветра и воды, текущей или падающей с высоты, заставив их работать в ветряных и водяных двигателях. Однако мощность таких двигателей была невелика, и надо было осваивать более перспективные виды энергии тепловую, химическую и электрическую.

Первое известное тепловое устройство, работавшее за счет силы пара, было построено греческим ученым Архимедом в III в. до н. э. Это была пушка, один конец которой нагревали, а затем заливали туда воду. Мгновенно нагреваясь, вода превращалась в пар, который, расширяясь, выталкивал из жерла ядро. Спустя два столетия другой греческий ученый Герон Александрийский создал и описал еще одну тепловую машину полый железный шар, способный вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступал в шар, откуда выходил наружу через изогнутые сопла, при этом шар приходил во вращение.

 

 

 

Пароход «Мэйфлауэр» на реке Миссисипи. 1855 г.

Полтора тысячелетия «геронов шар» был всего лишь забавной игрушкой, и только в XVI в. ученые задумались о возможности практического применения тепловой энергии. Знаменитый изобретатель Леонардо да Винчи был первым, кто предположил, что пар может выполнять полезную работу. Об этом свидетельствуют рисунки в его рукописях, изображающие цилиндр и поршень. Да Винчи утверждал, что если под поршень в цилиндр поместить воду, а сам цилиндр нагреть, то образующийся водяной пар будет расширяться, что заставит его искать выход и перемещать поршень вверх. Параллельно арабский инженер Таги аль Дин разработал проект устройства, в котором пар, направляемый на закрепленные по ободу колеса лопасти, вращал вертел. В XVII в. похожую машину построил итальянский изобретатель Джованни Бранка. Приводимое в движение паром анкерное устройство поочередно поднимало и опускало пару пестов в ступах, в результате чего можно было дробить зерно. Однако в этих прообразах паровых турбин поток пара был слишком рассеянным, в результате чего происходила значительная потеря энергии.

До конца XVII в. создаваемые паровые машины были скорее единичными техническими диковинками, поскольку экономических предпосылок для их массового использования еще не было. В 1б70-х годах французский изобретатель Дени Папен и голландский физик Христиан Гюйгенс работали над машиной, в которой поршень поднимался за счет расширения газов при взрыве пороха. В 1680 г. Папен создал вариант двигателя, в котором вместо пороха использовалась вода. Ее наливали в цилиндр под поршень, а сам цилиндр разогревали снизу, при этом образующийся пар поднимал поршень. Затем цилиндр охлаждали, и находящийся в нем пар конденсировался, снова превращаясь в воду.

 

 

Паровой двигатель Д. Папена.

 

 

Поршень, как и в случае порохового двигателя, под действием своего веса и атмосферного давления опускался. Папен также считается изобретателем парового котла, поскольку именно он понял, что для автоматизации цикла пар должен подаваться в цилиндр извне (поэтому паровой двигатель считается двигателем внешнего сгорания: топливо, разогревающее воду сжигается вне рабочего цилиндра).

Первым паровым двигателем, который был не без успеха использован на производстве, стала сконструированная в 1698 г. английским военным инженером Томасом Севери «пожарная установка». Это устройство, самим изобретателем названное «друг рудокопа», представляло собой паровой насос, который использовался для вращения колес водяной мельницы и для откачки воды из шахт. Машина была не слишком эффективной из-за больших потерь тепла во время охлаждения контейнера и достаточно опасной в эксплуатации, поскольку из-за высокого давления пара трубопроводы и емкости двигателя нередко взрывались.

В 1712 г. английский кузнец Томас Ньюкомен продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Это был усовершенствованный паровой двигатель Севери, в котором рабочее давление пара удалось значительно снизить, следовательно, двигатель стал более безопасным. Пар из котла поступал в основание цилиндра и поднимал поршень.

Сколько лошадей?

Понятие лошадиной силы как единицы мощности паровой машины ввел Дж. Уатт. Но первым термин стал применять Т. Севери еще в 1698 г. При этом подход у них был разный. Севери оценивал мощность своего насоса, исходя из того, что для его работы в сутки потребуется 10 меняющихся по мере усталости лошадей. Уатт же учитывал только работающих на данный момент пару запряженных лошадей. В итоге получалось, что мощность почти одинаковых паровых машин Севери оценивал в 10 «лошадок», а Уатт только в две.

 

 

Откачка воды из угольной шахты при помощи паровой машины Т. Ньюкомена. Иллюстрация из The Universal Magazine. 1747 г.

 

 

К. Ф. фон Бреда. Потрет Джеймса Уатта. 1792 г.

При впрыскивании в цилиндр холодной воды пар конденсировался, образовывался вакуум, и под воздействием атмосферного давления поршень опускался. Этот обратный ход удалял воду из цилиндра и посредством цепи, соединенной с коромыслом, поднимал шток насоса. Именно машина Ньюкомена явилась первым паровым двигателем, с которым принято связывать начало промышленной революции в Англии.

Она оказалась настолько удачной, что использовалась в Европе более 50 лет. Тем не менее в конструкцию вносились некоторые важные изменения. В частности, в 1718 г. англичанин Генри Бейтон изобрел распределительный механизм, который автоматически включал или отключал пар и впускал воду. Он же дополнил паровой котел предохранительным клапаном.

Проект первой в мире паровой машины, способной непосредственно приводить в действие любые рабочие механизмы, предложил в 1763 г. русский изобретатель Иван Иванович Ползунов, механик на Колывано-Воскресенских горнорудных заводах Алтая. Его машина представляла собой двухцилиндровый вакуумный агрегат с поршнями, соединенными цепью, перекинутой через шкив. Все действия в нем совершались автоматически. Вместо опытного образца заводское начальство потребовало сразу построить большую машину для мощной воздуходувки. Двигатель строили почти два года, и до запуска изобретатель не дожил. Машина успешно прошла испытания и была запущена в эксплуатацию.

Уже через три месяца она не только оправдала затраты, но и дала прибыль. Однако через некоторое время котел дал течь, и по непонятным соображениям чинить машину не стали.

Примерно в это же время в Англии над созданием паровой машины работал шотландец Джеймс Уатт. Он занимался усовершенствованием двигателя Ньюкомена. Было ясно, что основной недостаток машины Ньюкомена состоял в попеременном нагревании и охлаждении цилиндра. Уатт предположил, что цилиндр может постоянно оставаться горячим, если до конденсации отводить пар в отдельный резервуар через трубопровод с клапаном. Более того, цилиндр может оставаться горячим, а конденсатор холодным, если снаружи их покрыть теплоизоляционным материалом. В 1768 г. он получил на свое изобретение патент, но построить машину смог только в 1776 г. Она оказалась вдвое эффективнее машины Ньюкомена.

 

 

Паровая машина Ползунова.

 

 

И. И. Ползунов.

В 1782 г. появилась созданная Уаттом первая универсальная паровая машина двойного действия. Ее крышка была оснащена сальником, который обеспечивал поршню свободное движение штока и в то же время предотвращал утечку пара из цилиндра. Пар поступал в цилиндр с двух сторон поршня попеременно, таким образом, поршень совершал с помощью пара и рабочий, и обратный ход, чего не было в прежних машинах. Уатт получил на свою «ротативную паровую машину» патент, и она начала широко применяться для приведения в действие станков и машин сначала на прядильных и ткацких фабриках, а затем и на других промышленных предприятиях.

 

 

Паровоз «Пыхтящий Билли».

 

 

Макет паровой машины Дж. Уатта.

Помимо промышленности паровые машины прочно заняли место в сельском хозяйстве и на транспорте. Еще в 1850 г. английский изобретатель Уильям Говард использовал для пахоты локомобиль компактный передвижной паровой двигатель. В 1879 г. крестьянин Федор Блинов из Саратовской губернии построил и запатентовал первый в мире гусеничный трактор, приводимый в действие паровой машиной мощностью 20 л. с.

Первый образец автомобиля с паровым двигателем в 1769 г. испытал французский изобретатель Николя Жозе Кюньо, его творение получило известность как «малая паровая телега Кюньо». Год спустя публике представили уже «большую паровую телегу Кюньо». В 1788 г. в США было организовано пароходное сообщение по реке Делавер между городами Филадельфия и Берлингтон. Сконструированный Джоном Фитчем пароход мог принять на борт 30 пассажиров и везти их со скоростью 7-8 миль в час. А в 1804 г. Ричард Тревитик продемонстрировал первый самоходный железнодорожный локомотив на паровой тяге, построенный на металлургическом заводе Пенидаррен в Мер-тир-Тидвиле (Южный Уэльс).

Несмотря на все усилия инженеров, довольно низкий КПД паровых двигателей повысить так и не удалось, и уже к концу XIX в. с полной отдачей послужившие техническому прогрессу машины начали постепенно сдавать свои позиции. На автомобильном транспорте они уступили место двигателям внутреннего сгорания, на железной дороге и в промышленности электродвигателям. Однако в теплоэнергетике и на отдельных видах транспорта паровые машины (в особенности паровые турбины) по-прежнему используются достаточно широко.

 

 

Паровая турбина сталелитейного завода.

История паровых машин


Недолгий век паровых двигателей.
Ушли в далёкое прошлое громоздкие паровые машины, но они сыграли огромную роль в развитии технического прогресса.
История их началась ещё в Древней Греции, когда пытались использовать пар для работы первых двигателей. Математиком Героном из Александрии было придумано, как использовать его действие в работе турбины.
Но потом долгое время об этом не вспоминали. И только в XVII веке начались первые опыты по сооружению паровых машин. Эта мысль построить аппарат, поднимающий воду наверх под воздействием пара, от француза Соломона де Ко пришла к жителю Англии Эдварду Сомерсету. Именно последний и получил патент на это изобретение. И Эдвард, и последующие изобретатели были озабочены целью о создании машины для выкачивания воды из шахт и копей под действием силы пара, потому что это требовали насущные проблемы того времени. Шахты, особенно в Англии, забрасывали вследствие того, что они были залиты водой. А выкачка её оттуда, с большой глубины, требовала не только больших физических усилий, но и огромных затрат времени.
Английские инженеры плотно занимались разработками паровых машин и преуспели в этом больше всех. Именно их проекты получали патенты. Среди них можно отметить Томаса Сейвери, создавшего так называемый Огненный мотор, который вращал мельницы, поднимал воду из шахт, осушая их. Работала машина под действием силы огня. Недостатком в его изобретении было то, что подъем воды совершался из глубины не более 15 метров, а многие шахты были почти в десять раз глубже. Ещё агрегат требовал для работы большое количество топлива, что было неоправданной роскошью.
Дени Папен, имевший медицинское образование, занял своё место в ряду изобретателей паровых машин. Он установил, как зависит давление от температуры кипячения воды. Так была изобретена скороварка, названная в честь изобретателя. Следующим образцом Папена стал двигатель, работающий на силе воспламеняющего пороха. А паровой двигатель с применением воды, нагревающейся внутри него и двигавшей поршень вверх, стал шагом вперёд на пути к прогрессу. Но выгоды из своих изобретений Папен не смог получить, так как подобный патент уже получил Сейвери, и окончил свои дни в нищете.
Первую паровую машину построил уже в XVIII веке Томас Ньюкомен, изучив предварительно работы своих предшественников-изобретателей. Он использовал в ней поршень Папена вместе с вертикальным цилиндром и принцип действия огненного мотора Сейвери. Этим аппаратом выкачивалась вода из шахт под действием атмосферного давления. Несмотря на громоздкость и требование для работы большого количества топлива, машина прижилась и применялась на шахтах почти пятьдесят лет. Работала она довольно эффективно, выкачивая воду в шесть раз быстрее, чем раньше. Но патента Томас тоже не получил по той же причине, что и Папен.
Изобретение Ньюкомена пытались использовать для приведения в действие транспортных средств, особенно гребного колеса на морских и речных судах, но ничего не получилось. Только Джеймсом Уаттом из Глазго была создана паровая машина, обладающая достаточной мощностью. Ремонтируя аппарат Ньюкомена, механик понял, что для сокращения расходов топлива надо цилиндр машины держать нагретым. Чтобы агрегат был на ходу, вместо атмосферного давления использовал паровое. Это и стало главным в истории изобретения подобных машин. Богатый промышленник Болтон поддержал Уатта, и вскоре открывается компания, где производят новые аппараты. Это время и было расцветом английской промышленности, потому что на помощь человеку пришли машины, работавшие на пару. Изобретенные Уаттом универсальные двигатели приводят в движение заводские станки и другие агрегаты. Недаром этому знаменитому английскому механику, оставившему значительный след в истории изобретательства, поставили памятник в Вестминстерском аббатстве.
Паровые двигатели стали применять на транспорте, в основном, речном. Заработали пароходы в Америке в начале XIX века. Это были судна с гребным колесом, громоздкие, дымящиеся. Не каждый человек отваживался проехать по океану на такой посудине. Для повышения скорости такого транспортного средства вскоре колесо заменили на винт. История парусных кораблей закончилась, вместо них по речной и морской глади земного шара заходили пароходы.
Русский изобретатель Иван Ползунов тоже известен своими разработками по проектированию паровой машины, хотя довести до конца свои изыскания он не успел. Почти два года ушло на создание мощного агрегата, который он совершенствовал в одиночку. За несколько дней до испытаний машины инженер умер от чахотки. Ученики завершили его дело, машина работала без перебоев на полной автоматике. История этого изобретения плачевна. Заказчики получили прибыль и окупили деньги, вложенные в этот проект. Но через некоторое время котел дал течь, и машина была разобрана, а затем оказалась на помойке.
В первой половине XIX века началась эпоха поездов и автомобилей, работающих под действием пара. Повозка с паровым двигателем двигалась по рельсам и перевозила грузы. Это был как бы первый паровоз.
Паровая автомашина была построена французом Кюньо. Весила она более тонны, и управлять ей могли два человека. А вот у его соотечественника Серполле экипаж на трех колесах сначала работал на угле, а затем на жидком топливе. Совместно с американцем Ф. Гарднером он открыл фирму по производству автомобилей, а происходило это в 1900 году. Паровых автомобилей в то время выпускалось почти в два раза больше, чем бензиновых. И они колесили по дорогам до тридцатых годов прошлого века. Но как только изобрели двигатели внутреннего сгорания, имевшие высокий коэффициент полезного действия, паромобили стали непопулярны.
Пар пытались использовать при работе аэропланов, но уж больно они были громоздки и не могли набрать высоту. Поэтому чаще всего падали на землю, не прижился пар и для оружейных конструкций, хотя ещё Леонардо да Винчи писал о паровых пушках. Но испытания такого оружия в XIX веке не впечатлили военных, уж очень сложно было управлять таким оружием в полевых условиях.
История паровых машин подошла к концу, на смену им пришли другие. Но и сейчас изобретения механиков прошлого не оставляют без внимания. Ведь топливо для парового котла можно использовать другое, например, уран. Энергию пара заменяют солнечной.
Австрийцы, жители Швейцарии и Латинской Америки до сих пор предпочитают передвигаться на паровозах, работающих на сухом пару. Для горной местности этот вид транспорта незаменим: они не набирают большой скорости и работают на легких нефтяных отходах.
Интерес к паровым машинам не угасает со временем, а, наоборот, усиливается.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ. 500 знаменитых исторических событий

ИЗОБРЕТЕНИЕ ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Схема паровой машины Джеймса Уатта (1775 г. )

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[102] 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.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Паровой двигатель в авиации: engineering_ru — LiveJournal

12 апреля 1933 г. Уильям Беслер стартовал с муниципального аэродрома города Окленд в Калифорнии на самолете с паровым двигателем.
Газеты написали:

«Взлет был нормальным во всех отношениях, за исключением отсутствия шума. Фактически, когда самолет уже отделился от земли, наблюдателям казалось, что он не набрал еще достаточной скорости. На полной мощности шум был заметен не более, чем при планирующем самолете. Можно было слышать только свист воздуха. При работе на полном паре винт производил только небольшой шум. Можно было различать через шум винта звук пламени…

Когда самолет шел на посадку и пересекал границу поля, то винт останавливался и пускался медленно в обратную сторону с помощью перевода реверса и последующего малого открывания дросселя. Даже при очень медленном обратном вращении винта снижение заметно становилось круче. Немедленно после касания земли пилот давал полный задний ход, который вместе с тормозами быстро останавливал машину. Краткий пробег особенно был заметен в этом случае, так как во время испытания была безветренная погода, и обычно пробег при посадке достигал нескольких сот футов».

В начале XX века рекорды высоты, достигнутой самолетами, ставились чуть ли не ежегодно:

Стратосфера сулила немалые выгоды для полета: меньшее сопротивление воздуха, постоянство ветров, отсутствие облачности, скрытность, недосягаемость для ПВО. Но как взлететь на высоту, например, 20 километров?

Здесь и далее по книге Дузя П.Д. «Паровой двигатель в авиации», Оборонгиз, 1939 год.

Мощность [бензинового] мотора падает быстрее, чем плотность воздуха.

На высоте 7000 м мощность мотора уменьшается почти в три раза. С целью повышения высотных качеств самолетов еще в конце империалистической войны делались попытки применять наддув, в период 1924-1929 гг. нагнетатели еще больше внедряются в производство. Однако обеспечить сохранение мощности двигателя внутреннего сгорания на высотах свыше 10 км становится все труднее.

Стремясь поднять «предел высоты», конструкторы всех стран все чаще и чаще обращают свои взоры на паровую машину, имеющую ряд преимуществ в качестве высотного двигателя. Отдельные страны, как, например, Германию, толкнули на этот путь и стратегические соображения, а именно — необходимость на случай большой войны добиться независимости от привозной нефти.

За последние годы были сделаны многочисленные попытки установить паровой двигатель на самолет. Быстрый рост авиационной промышленности накануне кризиса и монопольные цены на ее продукцию позволили не спешить с реализацией опытных работ и накопившихся изобретений. Эти попытки, принявшие особый размах в период экономического кризиса 1929-1933 гг. и наступившей затем депрессии, — не случайное явление для капитализма. В печати, в особенности в Америке и Франции, часто бросались упреки крупным концернам о наличии у них соглашений об искусственной задержке реализации новых изобретений.

Наметились два направления. Одно представлено в Америке Беслером, установившим на самолет обычную поршневую машину, другое же обусловлено применением турбины в качестве авиационного двигателя и связано, главным образом, с работами немецких конструкторов.

Братья Беслер взяли за основу поршневую паровую машину Добля для автомобиля и установили ее на биплан Тревел-Эр [описание их демонстрационного полета приведено в начале поста].
Видео того полета:

Машина снабжена реверсивным механизмом, при помощи которого можно легко и быстро изменять направление вращения вала машины не только в полете, но и при посадке самолета. Двигатель помимо пропеллера приводит в движение через соединительную муфту вентилятор, нагнетающий воздух в горелку. При старте пользуются небольшим электрическим моторчиком.

Машина развивала мощность в 90 л.с., но в условиях известной форсировки котла ее мощность можно довести до 135 л. с.
Давление пара в котле 125 aт. Температура пара поддерживалась около 400-430°. В целях максимальной автоматизации работы котла был применен нормализатор или прибор, помощью которого вода впрыскивалась под известным давлением в перегреватель, как только температура пара превышала 400°. Котел был снабжен питательным насосом и паровым приводом, а также первичным и вторичным подогревателями питающей воды, обогреваемыми отработанным паром.

На самолете были установлены два конденсатора. Более мощный переделан из радиатора мотора ОХ-5 и установлен сверху фюзеляжа. Менее мощный сделан из конденсатора парового автомобиля Добля и расположен под фюзеляжем. Производительность конденсаторов, как утверждали в печати, оказалась недостаточной для работы паровой машины на полном дросселе без выпуска в атмосферу «и приблизительно соответствовала 90% крейсерской мощности». Опыты показали, что при расходе 152 л горючего необходимо было иметь 38 л воды.

Общий вес паровой установки самолета составлял 4,5 кг на 1 л. с. По сравнению с мотором ОХ-5, работавшим на этом самолете, это давало лишний вес в 300 фунтов (136 кг). Не подлежит сомнению, что вес всей установки мог быть значительно снижен при облегчении деталей двигателя и конденсаторов.
Топливом служил газойль. В печати утверждали, что «между включением зажигания и пуском на полный ход прошло не более 5 мин.».

Другое направление в развитии паросиловой установки для авиации связано с использованием паровой турбины в качестве двигателя.
В 1932-1934 гг. в иностранную печать проникли сведения о сконструированной в Германии на электрозаводе Клинганберга оригинальной паровой турбине для самолета. Автором ее называли главного инженера этого завода Хютнера.
Парообразователь и турбина вместе с конденсатором здесь были объединены в один вращающийся агрегат, имеющий общий корпус. Хютнер замечает: «Двигатель представляет силовую установку, отличительная характерная особенность которой состоит в том, что вращающийся генератор пара образует одно конструктивное и эксплоатационное целое с вращающейся в противоположном направлении турбиной и конденсатором».
Основной частью турбины является вращающийся котел, образованный из целого ряда V-образных трубок, причем одно колено этих трубок соединено с коллектором для питательной воды, другое — с паросборником. Котел показан на фиг. 143.

Трубки расположены радиально вокруг оси и вращаются со скоростью в 3000—5000 об/мин. Поступающая в трубки вода устремляется под действием центробежной силы в левые ветви V-образных трубок, правое колено которых выполняет роль генератора пара. Левое колено трубок имеет ребра, нагреваемые пламенем от форсунок. Вода, проходя мимо этих ребер, превращается в пар, причем под действием центробежных сил, возникающих при вращении котла, происходит повышение давления пара. Давление регулируется автоматически. Разность плотностей в обеих ветвях трубок (пар и вода) дает переменную разность уровней, являющуюся функцией центробежной силы, а следовательно, и скорости вращения. Схема такого агрегата показана на фиг. 144.

Особенностью конструкции котла является расположение трубок, при котором во время вращения создается разрежение в камере сгорания, и таким образом котел выполняет как бы роль всасывающего вентилятора. Таким образом, как утверждает Хютнер, «вращением котла обусловливаются одновременно и питание его, и движение горячих газов, и движение охлаждающей воды».

Пуск турбины в ход требует всего 30 сек. Хютнер рассчитывал получить к. п. д. котла 88% и к. п. д. турбины 80%. Турбина и котел нуждаются для запуска в пусковых моторах.

В 1934 г. в печати промелькнуло сообщение о разработке проекта большого самолета в Германии, оборудованного турбиной с вращающимся котлом. Два года спустя во французской прессе утверждали, что в условиях большой засекреченности военным ведомством в Германии построен специальный самолет. Для него сконструирована паросиловая установка системы Хютнера мощностью в 2500 л. с. Длина самолета 22 м, размах крыльев 32 м, полетный вес (приблизительный) 14 т, абсолютный потолок самолета 14000 м, скорость полета на высоте в 10000 м — 420 км/час, подъем на высоту 10 км — 30 минут.
Весьма возможно, что эти сообщения в печати значительно преувеличены, но несомненно, что германские конструкторы работают над этой проблемой, и предстоящая война может здесь принести неожиданные сюрпризы.

В чем же заключается преимущество турбины перед двигателем внутреннего сгорания?
1. Отсутствие возвратно-поступательного движения при высоких скоростях вращения позволяет сделать турбину довольно компактной и меньших размеров, нежели современные мощные авиационные моторы.
2. Важным преимуществом является также относительная бесшумность работы парового двигателя, что важно как с точки зрения военной, так и в смысле возможности облегчения самолета за счет звукоизолирующего оборудования на пассажирских самолетах.
3. Паровая турбина, не в пример моторам внутреннего сгорания, почти не допускающим перегрузки, может быть перегружаема на короткий период до 100% при постоянной скорости. Это преимущество турбины дает возможность уменьшить длину разбега самолета и облегчает его подъем в воздух.
4. Простота конструкции и отсутствие большого количества подвижных и срабатывающихся деталей составляют также немаловажное преимущество турбины, делая ее более надежной и долговечной по сравнению с двигателями внутреннего сгорания.
5. Существенное значение имеет также отсутствие на паровой установке магнето, на работу которого можно воздействовать с помощью радиоволн.
6. Возможность использовать тяжелое топливо (нефть, мазут) помимо экономических преимуществ обусловливает большую безопасность парового двигателя в пожарном отношении. Создается к тому же возможность теплофицировать самолет.
7. Главное же преимущество парового двигателя заключается в сохранении его номинальной мощности с подъемом на высоту.

Одно из возражений против парового двигателя исходит, главным образом, от аэродинамиков и сводится к размерам и возможностям охлаждения конденсатора. Действительно, паровой конденсатор имеет поверхность в 5-6 раз большую, нежели водяной радиатор двигателя внутреннего сгорания.
Вот почему, стремясь снизить лобовое сопротивление такого конденсатора, конструкторы пришли к размещению конденсатора непосредственно по поверхности крыльев в виде сплошного ряда трубок, следующих точно контуру и профилю крыла. Помимо придания значительной жесткости это уменьшит и опасность обледенения самолета.

Имеется, конечно, еще целый ряд других технических трудностей в эксплоатации турбины на самолете.
— Неизвестно поведение форсунки на больших высотах.
— Для изменения быстрой нагрузки турбины, что является одним из условий работы авиационного двигателя, необходимо иметь либо запас воды, либо паросборник.
— Известные трудности представляет и разработка хорошего автоматического устройства для регулировки турбины.
— Неясно также и гироскопическое действие быстро вращающейся турбины на самолете.

Все же достигнутые успехи дают основания надеяться, что в ближайшее время паровая силовая установка найдет свое место в современном воздушном флоте, в особенности на транспортных коммерческих самолетах, а также на больших дирижаблях. Самое трудное в этой области уже сделано, и практики-инженеры сумеют добиться конечного успеха.

Транспортное средство с паровым двигателем


stD

Повозка Николя Кагнота (1770)

Фламандскому иезуиту-миссионеру и учёному Фердинанду Вербисту приписывают создание в 1670-е годы, первого в мире игрушечного паромобиля.

Автомобиль Вербиста

Не подтверждённая информация

Исаак Ньютон тоже не остался равнодушным, вот его взгляд на «реактивный» паромобиль.

Существует только рисунок

В 1769 году Николя-Жозеф Кагнот построил первый в мире паровой автомобиль. Это был тягач для буксировки артиллеристских орудий.

Повозка передвигалась со скоростью около 8 км/ч и перевозила до двух тонн груза. С этой машиной связан ещё один интересный факт, она попала в первое в мире ДТП.

Машина Кагнота

Пар из котла попеременно поступал в левый и правый цилиндр, поршни толкали штоки, а штоки через храповики вращали колёса. Машина могла ездить вперёд и назад с помощью переключателя на храповике. Одной заправки котла хватало на 15 минут движения, после этого воду доливали и ждали 15-20 минут пока она закипит.

Первое ДТПВодитель не справился с управлением и врезался в стену арсенала.

В 1800 году машина была передана во французкий «Музей Искуств и ремёсел», где находится и по сей день.

В 1804 году Оливер Эванс, пионер американского автомобилестроения, построил самоходную машину, которая была не только первым автомобилем в США, но также и первой в мире машиной-амфибией.

Изначально предполагалось, что это будет судно для углубления рек. Чтобы избежать трудностей с транспортировкой судна от мастерской до реки, Эванс приделал к ней колёса и подвёл к ним привод от двигателя.

Машина Эванса

В машине стоял двигатель повышенного давления (3,5 атм) собственного изобретения Эванса.

В 1801 году Ричард Тревитик, английский инженер и конструктор, построил безрельсовую паровую машину и назвал её «Пыхтящий Дъявол».

В 1802 году он запатентовал паровую машину высокого давления, а год спустя построил первый паровоз для движения по рельсам.

Пыхтящий Дъявол

Современная реконструкция

С этой повозкой приключилась «весёлая» история. Тревитик с дружками, катаясь по деревне, остановились возле местного кабака и пока они там пировали, в котле выкипела вода и машина сгорела. В 1804 году Тревитик построил паровое транспортное средство для перевозки пасажиров по Лондону. Машина хоть и привлекла внимание общественности, но оказалась не востребованной в виду высокой стоимости билетов.

Чуть позже машина сломалась и была разобрана.

В 1822 году, Давид Гордон взял патент на изобретенный им паровой трактор.

По идее Гордона, установленная в больших барабанах диаметром 2,7 м паровая машина через зубчатые колеса, связанные с внутренними венцами барабанов, должна была приводить барабаны в движение. Проект был реализован только на бумаге.

В 1825 году, сер Голдсуорт Гарни получил патент на карету с паровым двигателем.

Карета курсировала между Лондоном и Батом со скоростью 10-12 км/ч. Это была первая пассажирская линия.

В 1833 году Уолтер Хэнкок построил омнибус «Enterprise».

Машина развивала скорость около 30 км/ч.

В 1832 году англичанин Джон Гиткот получил патент на первый гусеничный паровой трактор «для осушки и разработки заболоченых земель.

После двух лет работы трактор утонул в болоте, желающих поднять машину не нашлось.

В 1854 году, итальянец Бордино Вирджинио построил паровую карету.

Карета разгонялась до 8 км/ч.

La Marquise — старейший из существующих автомобилей, был построенный в 1884 году фирмой De Dion-Bouton.

Первый легковой автомобилей класса „люкс“. Развивал скорость до 60 км/ч. Автомобиль работает и по сей день, в 2011 году он был продан на аукционе за 4 миллиона долларов.

В 1906 году, на паровом автомобиле „Stanley Rocket“, был установил рекорд скорости — 203 км/ч.

В качестве силовой установки в автомобиле использовалась горизонтальная паровая машина с двумя цилиндрами, которая развивала максимальную мощность 150 л.с.

Успех Stanley Rocket способствовал увеличению популярности серийных паровиков. „Stanley Motor Carriages Co“ выпускала по 800 машин в год, построив в общей сложности около 12 000 паромобилей.

В 1906 году, компания „Sentinel Standard“ начала выпуск грузовиков.

Машины оснащались паровыми двигателями от катеров, мощностью около 24 л.с. Максимальная скорость составляла 12 км/ч.

В 1909-1931 годах, компания „Doble Detroit“ выпускала легковые паровые автомобили.

Мощность автомобиля составляла 75л/с, разогналась до 160км/ч, а разгон до 120км/ч занимал 10 секунд.

Парогенератор в разрезе.

Паромобиль „Doble Model E-22 Roadster“, принадлежавший Говарду Хьюзу.

Одна из первых паровых пожарных машин

Нью-Йорк, начало 19-го века.

Паровые комбайны, конец 18-го, начало 19-го веков

Трактора

Roadless tractor 1923 год 1874 год Англиия, 1910 год

Современные

19 век по праву принадлежал паровым машинам, описать хотя бы малую их часть не представляется возможным.

Самый быстрый паромобиль. В 2009 году был поставлен рекорд скорости — 240 км/ч.

На этом пока всё…

Вот здесь про Паровозы

И ещё паровые подводные лодки…

Все права защищены © 2015 istarik. ru

Любое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник

Как устроен паровой двигатель его преимущества и недостатки

Так сложилось, что даже люди с техническим образованием мало что знают об этом устройстве. Сегодня мы и восполним этот пробел, вспомним, как устроен паровой двигатель, его принцип действия. Его преимущества, недостатки и применении в современных условиях. И немного о истории изобретения.

Паровая машина кардинально изменила картину мира, произвела революцию в промышленности, на транспорте, дала импульс для новых открытий. Она служила универсальным двигателем на протяжении XIX века, и даже с появлением механизмов, требующих высоких скоростей, не канула в лету. Вместо тихоходной паровой машины ученые разработали быстроходную турбину с одним из самых высоких к.п.д.

История изобретения парового двигателя

Упоминание о первых паровых машинах датировано первым столетием нашей эры. Устройство, описано Героном Александрийским ‒ пар выходил из сопл, закреплённых на шаре, и приводил в движение двигатель.

Правда, настоящая паровая турбина появилась в Египте в 16 веке. Ее изобрел араб Таги-аль-Диноме.

Подобную машину построил 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка. То есть, как только в обществе наступило экономическое благополучие и возникла необходимость в данном механизме, его тот час же изобрели.

В конце 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.

Паровой котёл создал француз Дени Папен. Он же изобрёл и предохранительный клапан для стравливания избыточного давления. Дело в том, что высокое давление, создаваемое паром, приводило к частым взрывам.

Кстати, в то же время появилось и расхожее выражение: «выпустить пар», которое означало ‒ успокоить нервы, пошумев на окружающих, без сноса собственного котелка и без жертв среди мирного населения.

Но на этом история паровых двигателей не прервалась. Англичанин Томас Ньюкомен в 1712 году сделал шахтный насос для подачи воды на верх. Двигатель Ньюкомена стал пользоваться спросом, с его массового выпуска началась английская промышленная революция.

В России первую паровую машину в 1763 году спроектировал И.И.Ползунов. С ее помощью приводились в действие воздуходувные меха на заводах.

А француз Николас-Йозеф Куньо шесть лет спустя сконструировал первую паровую телегу. Она приводила в движение сельскохозяйственные механизмы.

А в 1788 году Джон Фитч построил пароход, который вмещал 30 человек, и шел со скоростью до 12 километров в час.

В 1804 году на металлургическом заводе в Южном Уэльсе был испытан первый железнодорожный паровой поезд, его построил Ричард Тревитик.

Как устроен паровой двигатель. Принцип действия

Для работы паровой машины потребуется паровой котёл. Поступающий из него пар, расширяется и воздействует на поршень или же на лопатки паротурбины, затем их движение передаётся на другие механические части устройства.

Как устроен паровой двигатель показано на иллюстрации

Движение поршня через шток, ползун, шатун и кривошип передаётся на главный вал, который несет маховик, необходимый для снижения неравномерности вращения.

Эксцентрик, находящийся на главном валу, через эксцентриковую тягу воздействует на золотник, который управляет впуском пара в цилиндре. Пар из цилиндра выбрасывается в атмосферу или направляется в конденсатор.

Чтобы поддерживать постоянное число оборотов вала, при изменении нагрузки, на паровых машинах устанавливают центробежный регулятор, он автоматически изменяет сечение прохода пара, направляемого в паровую машину (при дроссельном регулировании) или момент отсечки наполнения (при количественном регулировании).

Поршень создает в цилиндре парового двигателя одну (две) полости переменного объёма, в них и происходят процессы сжатия и расширения.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество паровой машины, как двигателя внешнего сгорания, отделение котла от самой машины. Это дает возможность использовать что угодно в качестве топлива хоть хворост, хоть урановое топливо, что выгодно отличает ее от двигателя внутреннего сгорания ‒ там для каждого типа требуется определённый вид горючего.

Заметнее всего это преимущество в случае с ядерным реактором, который не может производить механическую энергию, а вырабатывает лишь тепло, которое используют для получения пара, вращающего паровые турбины.

В двигателях внешнего сгорания можно использовать и другие источники тепла, например, энергию солнца или энергию разности температур океана на разной глубине.

Интересный факт, паровой локомотив хорошо работает на больших высотах, при чем эффективность двигателя не падает, а, наоборот, растет благодаря низкому атмосферному давлению.

Паровозы и сегодня используют в горной местности Латинской Америки и Китая, при том, что в равнинных районах они давно заменены на более современные типы локомотивов.

Даже в Швейцарии и в Австрии в ходу усовершенствованные тепловозы, работающие на сухом паре. Их разработали на основе модели SLM производства 1930 года. В конструкцию внесли ряд изменений: использовали роликовые подшипники, современную теплоизоляцию, новые виды топлива, специальные паропроводы и ряд других новшеств.

Благодаря этому потребление топлива уменьшилось на 60 процентов, а вес стал ниже, чем у дизельных и электрических аналогов, что актуально для железных дорог, проходящих в горной местности.

Среди других положительных качеств парового двигателя:

  • высокая надёжность;
  • возможность эксплуатации при значительных колебаниях нагрузки;
  • допустимость продолжительных перегрузок;
  • долговечность;
  • низкие расходы на эксплуатацию;
  • простота в обслуживании.

К недостаткам можно отнести:

Применение в настоящее время

Сегодня паровые машины нашли широкое применение в виде паровых турбин, которые работают как приводы электрогенераторов.

Паровая турбина состоит из вращающихся дисков, которые закреплены на одной оси. Этот узел называется ротором. Также есть статор ‒ его неподвижные диски чередуются с дисками ротора. На дисках ротора размещены лопатки, при попадании на них пара, механизм приходит в движение.

Аналогичные лопатки, только расположенные под противоположным углом, есть и на дисках статора. Они служат для перенаправления струи пара на следующий диск ротора.

Турбина преобразует энергию пара во вращательное движение без каких-либо дополнительных механизмов. То есть преобразование возвратно-поступательного хода во вращательное движение делать не нужно.

Также у турбин меньшие размеры нежели у возвратно-поступательных машин, и они отличаются постоянным усилием на выходном валу. Ещё один плюс ‒ простая конструкция, а значит придётся меньше тратить средств на эксплуатацию.

Сфера использования паровых турбин ‒ производство электроэнергии. Более 85 процентов электрической энергии вырабатывают именно паровые турбины. Также их используют как судовые двигатели, в частности на подводных лодках и атомоходах.

Теперь вы знаете, как устроен паровой двигатель, что паровая машина, изобретённая ещё в первом столетии нашей эры, вовсе не анахронизм, а современное высокотехнологичное устройство, благодаря которому жизнь многих людей стала комфортнее.

Перспективы применения паровых машин на автомобилях имеют пока туманные очертания, но творческая мысль изобретателя не имеет границ и я с полной уверенностью могу предположить, что скоро появятся двигатели с элементами парового носителя

Подписывайтесь на наш блог, чтобы узнать много нового и интересного. Поделитесь этой информацией с друзьями в социальных сетях ‒ пусть они повысят свой технический уровень, ну и вам будет приятно иметь умных друзей.

АВТОМОБИЛЬ С ПАРОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Еще в XVII в были люди, которые пытались создать экипаж, в который не нужно запрягать лошадей, но такие экипажи передвигались за счет усилия другой живой силы – самих пассажиров или лакеев. В это же время французский инженер Никола-Жозеф Кюньо создал первый паровой автомобиль-тягач, предназначенный для артиллерийских оружий. Данное транспортное средство находится в Парижском музее искусств и ремесел. Первые попытки не позволили создать полноценный автомобиль. По большому счету, не являлись автомобилями и паровые омнибусы, появившиеся в Англии в XIX в. Будучи слишком тяжелыми, они потребляли огромное количество воды и топлива и требовали тщательной и длительной подготовки к походу. Омнибусы двигались медленно, разрушали дороги, проигрывали появившемуся железнодорожному транспорту. Но свою роль эти машины в истории автомобилей сыграли – была доказана возможность механического передвижения, созданы и опробованы основные узлы и механизмы. Однако именно эти, казалось бы, нелепые машины и дали начало истоии автомобилей.

Первый автомобиль с бензиновым двигателем внутреннего сгорания был создан 1885 году Карлом Бенцом. Это был трёхколёсный двухместный экипаж на высоких колёсах со спицами. Годом позже появился вариант Готлиба Даймлера, который считается первым в мире автомобилем, получившим практическое применение.

Однако австрийцы полагают, что отцом-основателем автомобилестроения является соотечественник Бенца и Даймлера Зигфрид Маркус, который начал разрабатывать свой автомобиль в 1875 году.

Первый автомобиль Бенца, оснащялся четырехтактным бензиновым мотором с водяным охлаждением мощностью 0,9 л. с. Цилиндр располагался горизонтально над осью огромных задних колес и приводил их в движение через одну ременную и две цепные передачи. Большой, горизонтально расположенный маховик находился под двигателем. Он соединялся с коленвалом конической передачей и использовался для создания равномерного вращения и для запуска мотора. Электрическое зажигание питалось от гальванической батареи — это было более совершенное решение, чем калильные трубки Готлиба Даймлера, работавшего параллельно и независимо от Бенца . В отличие от деревянной тележки Даймлера автомобиль Бенца имел раму, спаянную из металлических трубок. Машина развивала смехотворную по нашим меркам скорость — 16 км/ч, но по тем временам это была весьма прогрессивная конструкция.

осторожно объезжал попадающиеся на пути преграды. И было почему осторожничать, ведь ехал он со скоростью 13 км/ч. Вот так в сорок один год Карл Бенц наконец заставил двигаться первый в мире автомобиль.

Как появился первый в мире автомобиль

Паровой двигатель был установлен на обыкновенную тележку. Вся эта конструкция и есть самый первый автомобиль в мире. Когда и как это произошло? Вы будете удивлены, но это случилось еще во времена Наполеона. Точнее сказать, первый в мире автомобиль появился на свет вместе с рождением Наполеона Бонапарта.

Жозеф Кюньо французский инженер, которому пришло в голову установить на телегу паровой двигатель. Это случилось в 1769 году.

Вообще, полноценный паровой двигатель продемонстрировали несколько позже, в 1784 году. Знаменитый английский инженер Джеймс Уатт представил тогда миру свой паровой двигатель. Однако это был двигатель внешнего сгорания. Топливо, уголь или дрова сгорали во внешнем отсеке топке, затем тепловая энергия передавалась рабочему телу, то есть пару. Пар попадал в двигатель, потом в поршень, и дальше срабатывал кривошипно-шатунный механизм, который обратно-поступательное движение преобразовывал во вращательное. Как то так..

Что же касается инженера Кюньо, то он действительно был гениальный конструктор, он установил на телегу бак с водой, топку, несколько корзин с углем и, конечно, сам двигатель.

Но вот незадача, вся система оказалась чрезвычайно огромна и весила слишком много. В результате тележка едва могла ехать. Причем, ехала она без пассажира или водителя. Как только изобретатель усаживался в автомобиль, то он останавливался не в силах двигать такой вес. Только в конце заезда, когда заканчивалась вода и был израсходован почти весь уголь, тогда телега могла везти еще и водителя.

Понятно, что при такой маленькой скорости и практическом отсутствии грузоподъемности, это изобретение не вызывало большого интереса у публики. Тем не менее, свое изобретение Кунье назвал автомобилем. А сам он назвался шофером. Кстати, слово шофер это по французски кочегар.

Исходя из всего этого, автомобиль с паровым двигателем не получил никакого применения. А КПД этого авто составило всего 1%. Вдобавок ко всему в истории имеются сведения, что эта тележка совершила первую в мире автомобильную аварию, когда случайно снесла какую-то стену. Дело в том, что привод подавался только на одно из передних колес тележки, поэтому управлять ей было практически невозможно.

Машины с паровыми двигателями

Продолжая дело своих предшественников, русские изобретатели поставили перед собой задачу соединения колесной тележки с механическим двигателем, то есть создание самодвижущегося экипажа для безрельсовой дороги. Так, на основе разработок паровых двигателей И.И.Ползунова, П.К.Фролова, Е.А. и М.Е.Черепановых в 1830 г. русский лафетный мастер К.Янкевич со своими двумя товарищами-механиками вплотную подошел к созданию колесного самоходного экипажа с паровым двигателем.

Быстрокат, как было названо это изобретение, должен был развивать скорость до 30 верст в час, иметь способность быстрого торможения, ускорения и замедления хода. Принципиальной особенностью быстроката являлся паровой котел, состоявший из 120 трубок и использовавший в качестве топлива древесный уголь по замыслам изобретателей — сосновый. Предполагалось, что эта машина может быть использована как на летнем колесном, так и на зимнем с полозьями ходах.

В конструкции быстроката были предусмотрены также места для пассажиров и водителя, расположенные в крытой повозке, отапливаемой посредством системы тепловых трубок. Конструктивная особенность быстроката Янкевича заключалась еще и в оригинальном оформлении связи между корпусом повозки и ее задней осью. Изобретатель отошел от общепринятого способа расположения оси под корпусом он пропустил ось непосредственно через корпус, что сместило центр тяжести повозки и существенно повысило ее устойчивость против опрокидывания.

Исследования в области развития парового двигателя проводились и в более поздний период, направлены они были главным образом на применение паровых котлов в транспорте, предназначенном для перевозки грузов. В монографии, изданной в Санкт-Петербурге в 1898 г. О применении автомобилей в перевозке пассажиров и тяжестей, говорится о том, что первые опыты использования паромобилей для перевозки грузов имели место в России еще в 1872 г когда в Стрельце под Петербургом испытывался сухопутный пароход, доставленный из Шотландии. 16 28 июля 1872 г. государственными органами была выдана первая лицензия петербургским механикам Орловскому и Кемпте на перевозку тяжестей посредством паромобиля, что подтверждается документом, хранящимся в Центральном государственном историческом архиве. Куприн Е Рубец А.

Кто первый изобрел автомобиль: история создания

Указ. соч. Однако, работы русских техников по созданию колесного самохода с механическим двигателем показали, что громоздкие и тяжелые паровые установки не позволяют получить компактную и простую машину.

По-прежнему стояла задача создания легкого и мощного двигателя, который в конце XIX века стал необходим не только колесному транспорту, но и зарождавшемуся самолетостроению.

Это интересно
“Крамольная книга” монаха Авеля

Русь всегда славилась святыми угодниками Божьими. Одним из наиболее известных русских провидцев 18 века стал монах Авель, которого …

Линейный двигатель внутреннего сгорания

Несмотря на бурное развитие электромобилей и водородных транспортных средств, традиционное углеводородное топливо из ископаемого сырья ещё долго будет …

Рельсотрон

В Лаборатории импульсных энергетических воздействий на вещество в подмосковной Шатуре состоялись испытания так называемого рельсотрона — электромагнитной …

Реформация в Германии и Швейцарии

Реформация в Западной и Центральной Европе представляла широкое общественное движение, носившее в основе своей антифеодальный характер. …

Три избранных рыцаря

Многие отважные рыцари пожелали отправиться на подвиги за святым Граалем. Но все рыцари Круглого стола были порочны и …

Колики у младенцев

Плач младенца – естественное выражение его потребностей и нужд. Маленький человечек не знает другого средства, чтобы привлечь к …

Элохим

Слово Иегова появилось в результате допущенной неточности при попытке прочесть непроизносимое у евреем имя Божие. Во …

Парогенератор в разрезе

В 1920-е годы Doble Model E ездил как никакая другая машина. Даже звук у него был особенный. Когда водитель поворачивал ключ зажигания, из-под капота доносился могучий вздох, который сменялся приглушенным горловым рычанием. Однако проходило полминуты, и этот звук стихал. Когда машина трогалась, она уже не производила никаких звуков, кроме мягкого шелеста шин. Обычный нервный ритм переключения передач, сопутствующее ему подвывание двигателя – ничего этого не было, поскольку в Model E отсутствовали коробка передач и сцепление. Водитель просто открывал дроссель (его рукоятка крепилась прямо на руле), и машина разгонялась – свободно, без напряжения. Скорость росла без сбоев и провалов. Между тем машина с четырехметровой колесной базой и роскошным кузовом из знаменитых каретных мастерских Уолтера М. Мерфи весила около 2,5 т.

«В этом было что-то таинственное – рассказывали автолюбители.

Эпоха пара в истории автомобилестроения

– Сочетание солидной массы со способностью нестись как ветер. И причем абсолютно беззвучно». В то время часто говорили: «Ездить на ‘Добле’ – это как летать на ковре-самолете».

Благородным сочетанием величественности и грации Model E обязана одному – ее приводила в движение паровая машина. В чем-то она сродни последнему шедевру немого кино – «Новым временам» Чарли Чаплина, отснятым в 1935 году. Это был последний и самый изощренный плод когда-то великой технологии, которая к тому моменту уже отжила свое. Величие и обреченность этого автомобильного шедевра отражает характер его создателя, сочетающего феноменальный инженерный талант и определенные личные слабости.

Абнер Добль с пеленок крутился среди грохота и пыхтенья разных машин и механизмов. Родился он в 1890 году в семье инженеров-механиков, гордых своей профессией. В те времена самой притягательной машиной был автомобиль. На пороге ХХ века первую скрипку играли машины с паровыми двигателями: бензиновые двигатели внутреннего сгорания только что изобрели, это были шумные, тарахтящие и трясущиеся механизмы, порождавшие кучу забот и хлопот. Электромобили были дороги – и сами по себе, и в эксплуатации.

1925 Doble E Sedan,Эта модель проходила без дозаправки водяного бака 1500 миль (2400 км) и развивала скорость 144 км/ч.

Однако и у паровых машин были свои недостатки. Паровые двигатели имели меньший тепловой КПД и большую часть энергии просто выбрасывали в атмосферу. И хотя рабочие детали парового двигателя были просты и надежны, сопутствующее оборудование – бойлер, топка, насосы, клапаны и регуляторы – оказывалось умопомрачительно сложным, требующим постоянного внимания и трудоемкой профилактики. Большинству паровых автомобилей начала 1900-х годов – Stanley, White, Locomobile – требовалось от 10 до 30 минут, чтобы при холодном старте развести пары и поднять давление до необходимого уровня.

Наступил новый век, бензиновые автомобили стремительно развивались, в то время как паровая техника на многие годы впала в застой. К тому времени, когда Абнер Добль получил возможность ввязаться в эту драку, битва между бензином и паром была, по сути, уже закончена. Впрочем, свой шанс он не упустил.

1925 Doble Model E-20 (последние цифры обозначают не модификацию, а порядковый номер автомобиля в серии)

В начале 1924 года Model E испытывали в Нью-Йорке под руководством Автомобильного клуба Америки. Сначала, а это был разгар зимы, машину оставили на ночь в гараже. Когда ее выкатили на улицу, она простояла 90 минут на морозе. Затем включили зажигание, паровой котел проснулся и зарычал. Рабочее давление было достигнуто за 23 секунды. Машина рванула с места с четырьмя пассажирами на борту. До 64 км/ч она разогналась за 12,5 секунды.

После доработки машины во время заводских испытаний машина, чья мощность составляла 75л/с разогналась до 160км/ч, а разгон до 120км/ч занял и вовсе 10 секунд, причём тяга мотора была такой, что если открывать резко дроссель, то при разгоне машина с кузовом родстер приподнимала передние колёса как современные дрегстеры. Еще одним плюсом автомобиля была дальность хода, при баке в 110 литров тяжёлый паровик мог проехать 2400км. Машина при всех её достоинствах имела и один большой недостаток — цену, только шасси стоили в 30 раз дороже базового Ford T, плюс стоимость кузова — треть от цены шасси, в итоге получалась цифра в 12 000 долларов! Понятное дело, что такой автомобиль мог себе заказать только обеспеченный, я бы даже сказал богатейший человек, одним из фанатов этой машины стал Говард Хьюз, может кто смотрел фильм «Авиатор», вот он как раз про него, который утверждал, что Doble Model E — лучший автомобиль в мире.

Уильям Добл у стенда для измерения давления пара

Получившая широкую огласку сомнительная история с Doble-Detroit отпугнула многих потенциальных покупателей Model E. Без транснациональной рекламы коммерческие перспективы этой машины были крайне ограничены. Кроме того, это была очень дорогая машина. Только одно шасси стоило $9500. Еще $9000 – кузов работы Murphy. Для сравнения, массовый Ford T в те годы продавался за $300. И даже при таких ценах компания теряла деньги на каждой проданной машине. «Абнер никогда не соглашался на второй сорт», – рассказывал Уоррен Добль. Практически все компоненты выбирались по принципу наилучшего из всего возможного: электрика от компании Bosch, рама из хромоникелевой стали (как у «роллс-ройса»), руль, инкрустированный слоновой костью, листовые рессоры из полированной хром-ванадиевой стали. Для того чтобы изготовить 16-дюймовые тормозные барабаны, на заводе начинали с 40-килограммовой стальной болванки, которую после проковывания точили на станке, пока не оставался шестикилограммовый барабан. 34 кг очень дорогих стружек оставались на полу.

Завод в Эмеривилле

Раз машина была дорогой, то и сделана она должна была качественно, поэтому рама автомобиля была изготовлена их высококачественной стали, электрика машины импортировалась из Германии фирмой Bosch, рули машин изготавливались из камерунского эбена (черного дерева), а набалдашник этого руля украшала эмблема вылитая из серебра немецкими же ювелирами. Параллельно шла разработка и более доступной модели, Doble-Simplex, которая была построена на шасси Jordan* и получила 4х цилиндровый двигатель, но не двойного действия, как на модели E, однако построив всего один прототип Абнер Добл, который имел перфектционисткий характер решил не запускать эту машину в серию, т.к по его мнению она была не столь хороша.

В 1926м году кроме легковых машин появляется несколько автобусов построенных в кооперации с фирмами International Harvester было построено 5 автобусов Doble Model H и для Detroit Motorbus Co два автобуса Doble Model G с аналогичными силовыми установками, что и на легковой модели. Легковая же машина предлагалась в это время в любом исполнении кузова, начиная от 2х местных родстеров и кончая 7ми местными лимузинами. К 1930му году было построено всего 24 автомобиля серии Е, причём 24й автомобиль был построен Абнером для себя, т.к. всё это время он ездил на Model C, которую постоянно совершенствовал, и машина с кличкой «Старая Антилопа» служила полигоном для нововведений.

1922 Doble Model D. Рисунки из фирменного каталога

В 1930м году появляется последняя серия автомобилей — Model F, которая отличалась парогенератором и двигателем улучшенной консрукции, таких машин было построено к апрелю 1931 года всего 7 штук, в апреле 1931 года фирма прекращает свою деятельность из-за нехватки финансирования, т.к. совет директоров отказался выпускать дополнительные акции, прибыль от которых позволила собрать бы еще 50 автомобилей, которые выпускались между прочим с убытком, не смотря на их баснословную цену, но тем не менее на дворе стоял экономический и директора решили, что фирму проще распустить. Самое интересное, что одну из машин этой фирмы покупает немецкий магнат Оскар Хеньшель, и например если немецкие бонзы пришедшие к власти ездили из патриотических чувств исключительно на немецких машинах, то вот есть кадры, где друг Оскара Хеньшеля — Герман Геринг разъезжает на одном из парадов на Doble Model F-35

Date: 2016-07-25; view: 33; Нарушение авторских прав

Понравилась страница? Лайкни для друзей:

С начала первых изобретений самоходных средств передвижения, людям было понятно, что для перемещения конструкций требуется энергия. Если не использовать в качестве движущей силы лошадей, значит, источником энергии должно было стать  что-то другое. Так появились предпосылки для создания двигателя.  В первых машинах двигатели были паровыми.

Факт, что пар может стать источником энергии, был открыт людьми достаточно  рано. Первые устройства, приводимые в действие паром,  появились еще в первом тысячелетии нашей эры. После, вплоть до 17 века, паровые устройства совершенствовались. Применялись они не для движения по дорогам, а для работы в различных промышленных отраслях – это были турбины и различные паровые котлы.

В 1769 году французский изобретатель Николас Йозеф Куньо продемонстрировал обществу первый автомобиль с паровым двигателем. Транспортное средство называлось «fardier à vapeur» (паровая телега). Это был самоходный трактор, приводимый в движение с помощью пара. Общество признало изобретение довольно эффективным в сельском хозяйстве, где изобретение и использовалось.  

Николас Йозеф Куньо

212 лет паровому автомобилю! 7 мифов о паровой тяге | Компьютерра

Юрий Романов

24 декабря 2013

Ровно 212 лет назад, 24 декабря 1801 года, в небольшом английском городе Камборне механик Ричард Тревитик продемонстрировал общественности первый автомобиль с паровым двигателем Dog Carts. Сегодня это событие можно было бы смело отнести в разряд хоть и примечательных, но несущественных, тем более что паровой двигатель был известен и ранее, и даже применялся на транспортных средствах (хотя назвать их автомобилями было бы очень большой натяжкой)… Но вот что интересно: именно сейчас технический прогресс породил ситуацию, поразительно напоминающую эпоху великой «битвы» пара и бензина в начале XIX века. Только бороться предстоит аккумуляторам, водороду и биотопливу. Хотите узнать, чем все закончится и кто победит? Не буду подсказывать. Намекну: технологии ни при чем…

1. Увлечение паровыми двигателями прошло, и наступило время двигателей внутреннего сгорания. Для пользы дела повторю: в 1801 году по улицам Камборна покатился четырёхколёсный экипаж, способный с относительным комфортом и небыстро перевозить восемь пассажиров. Автомобиль приводился в движение одноцилиндровым паровым двигателем, а топливом служил уголь. Созданием паровых транспортных средств занялись с энтузиазмом, и уже в 20-х годах XIX века пассажирские паровые омнибусы перевозили пассажиров со скоростью до 30 км/час, а средний межремонтный пробег достиг 2,5–3 тыс. км. Теперь сопоставим эти сведения с другими. В том же 1801 году француз Филипп Лебон получил патент на конструкцию поршневого двигателя внутреннего сгорания, работавшего на светильном газе. Случилось так, что через три года Лебон погиб, и развивать предложенные им технические решения пришлось другим. Лишь в 1860 году бельгийский инженер Жан Этьен Ленуар собрал газовый двигатель с зажиганием от электрической искры и довёл его конструкцию до степени пригодности к установке на транспортное средство.

Итак, автомобильные паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания – практически ровесники. КПД паровой машины той конструкции и в те годы составлял около 10%. КПД двигателя Ленуара был всего 4%. Только через 22 года, к 1882-му, Август Отто усовершенствовал его настолько, что КПД теперь уже бензинового двигателя достиг… аж 15%.

2. Паровая тяга — всего лишь краткий миг в истории прогресса. Начавшись в 1801 году, история парового транспорта активно продолжалась без малого 159 лет. В 1960-м (!) в США всё ещё строились автобусы и грузовики с паровыми двигателями. Паровые машины за это время усовершенствовались весьма значительно. В 1900 году в США 50% парка автомобилей были «на пару». Уже в те годы возникла конкуренция между паровыми, бензиновыми и — внимание! — электрическими экипажами. После рыночного успеха «Модели-Т» Форда и, казалось бы, поражения парового двигателя новый всплеск популярности паровых авто пришёлся на 20-е годы прошлого столетия: стоимость топлива для них (мазут, керосин) была значительно ниже стоимости бензина. Фирма Stanley производила до 1927-го примерно 1 тыс. паровых автомобилей в год. В Англии паровые грузовики успешно конкурировали с бензиновыми до 1933 года и проиграли лишь по причине введения властями налога на тяжёлый грузовой транспорт и снижения тарифов на импорт жидких нефтепродуктов из США.

3. Паровая машина неэффективна и неэкономична. Да, когда-то это было именно так. «Классический» паровой двигатель, который выпускал отработанный пар в атмосферу, имеет КПД не более 8%. Однако паровой двигатель с конденсатором и профилированной проточной частью имеет КПД до 25–30%. Паровая турбина обеспечивает 30–42%. Парогазовые установки, где используются «в связке» газовые и паровые турбины, имеют КПД до 55–65%. Последнее обстоятельство подвигло инженеров компании BMW начать проработки вариантов использования этой схемы в автомобилях. К слову сказать, КПД современных бензиновых двигателей составляет 34%. Стоимость изготовления парового двигателя во все времена была ниже стоимости карбюраторного и дизельного моторов той же мощности. Расход жидкого топлива в новых паровых двигателях, работающих в замкнутом цикле на перегретом (сухом) пару и оснащённых современными системами смазки, качественными подшипниками и электронными системами регулирования рабочего цикла, составляет всего 40% от прежнего.

4. Паровой двигатель медленно запускается. И это было когда-то… Даже серийные автомобили фирмы Stanley «разводили пары» от 10 до 20 минут. Усовершенствование конструкции котла и внедрение каскадного режима нагрева позволило сократить время готовности до 40–60 секунд.

5. Паровой автомобиль слишком нетороплив. Это не так. Рекорд скорости 1906 года — 205,44 км/час – принадлежит паровому автомобилю. В те годы автомобили на бензиновых моторах так быстро ездить не умели. В 1985-м на паровом автомобиле разъезжали со скоростью 234,33 км/час. А в 2009 году группа британских инженеров сконструировала паротурбинный «болид» с паровым приводом мощностью 360 л. с., который был способен перемещаться с рекордной средней скоростью в заезде – 241,7 км/час. 6. Паровой автомобиль дымит, он неэстетичен. Рассматривая старинные рисунки, на которых изображены первые паровые экипажи, выбрасывающие из своих труб густые клубы дыма и огня (что, кстати, свидетельствует о несовершенстве топок первых «паровиков»), понимаешь, откуда взялась стойкая ассоциация паровой машины и копоти. Что касается внешнего вида машин, дело тут, конечно, зависит от уровня дизайнера. Вряд ли кто-то скажет, что паровые автомобили Абнера Добля (США) некрасивы. Напротив, они элегантны даже по теперешним представлениям. И ездили к тому же бесшумно, плавно и быстро — до 130 км/час.

Интересно, что современные изыскания в области водородного топлива для автомобильных моторов породили ряд «боковых ответвлений»: водород в качестве топлива для классических поршневых паровых двигателей и в особенности для паротурбинных машин обеспечивает абсолютную экологичность. «Дым» от такого мотора представляет собой… водяной пар.

7. Паровой двигатель капризен. Это неправда. Он конструктивно значительно проще двигателя внутреннего сгорания, что само по себе означает большую надёжность и неприхотливость. Ресурс паровых моторов составляет многие десятки тысяч часов непрерывной работы, что не свойственно другим типам двигателей. Однако этим дело не ограничивается. В силу принципов работы паровой двигатель не теряет эффективности при понижении атмосферного давления. Именно по этой причине транспортные средства на паровой тяге исключительно хорошо подходят для использования в высокогорье, на тяжёлых горных перевалах.

Интересно отметить и ещё одно полезное свойство парового двигателя, которым он, кстати, схож с электромотором постоянного тока. Снижение частоты вращения вала (например, при возрастании нагрузки) вызывает рост крутящего момента. В силу этого свойства автомобилям с паровыми моторами принципиально не нужны коробки передач — сами по себе весьма сложные и порой капризные механизмы.

Паровые машины

С начала первых изобретений самоходных средств передвижения, людям было понятно, что для перемещения конструкций требуется энергия. Если не использовать в качестве движущей силы лошадей, значит, источником энергии должно было стать  что-то другое. Так появились предпосылки для создания двигателя.  В первых машинах двигатели были паровыми.

Факт, что пар может стать источником энергии, был открыт людьми достаточно  рано. Первые устройства, приводимые в действие паром,  появились еще в первом тысячелетии нашей эры. После, вплоть до 17 века, паровые устройства совершенствовались. Применялись они не для движения по дорогам, а для работы в различных промышленных отраслях – это были турбины и различные паровые котлы.

В 1769 году французский изобретатель Николас Йозеф Куньо продемонстрировал обществу первый автомобиль с паровым двигателем. Транспортное средство называлось «fardier à vapeur» (паровая телега). Это был самоходный трактор, приводимый в движение с помощью пара. Общество признало изобретение довольно эффективным в сельском хозяйстве, где изобретение и использовалось. В 1804 году механик конструктор из Англии продемонстрировал свое новое изобретение – первый полноценный паровой автомобиль. Транспортное средство было рассчитано на 8 пассажиров. Источником движения была паровая машина с цилиндром и котлом высокого давления. Уголь в котел подбрасывал  кочегар, который стоял на запятках. Машина развивала скорость 15 км/ч по ровной дороге, и 6 км/ч на подъеме. Паровые транспортные средства стали популярны в Америке и Англии. В 18 -19 веках паровики стали самым надежным транспортом для пассажирских перевозок – благодаря их возможностям, между городами появились целые транспортные линии. Были у паровых автомобилей и свои недостатки. Вес транспортного средства с котлом был достаточно большим. Не все дороги того времени могли выдержать подобные нагрузки. Изобретение парового двигателя сыграло роль не только в развитии автомобилестроения. В те же годы был изобретен первый пароход – судно, управляемое паром и первый паровоз – быстроходный поезд.

Паровой автотранспорт. Первый в мире паровой автомобиль (15 фото)

Итак, 211 лет назад, 24 декабря 1801 года, английский изобретатель Ричард Тревитик совершил поездку на своем паровом дилижансе – первом наземном самодвижущемся транспортном средстве в истории.

Эскиз парового омнибуса конструкции Тревитика образца 1803 года. Паровик возвышался на огромных колесах диаметром 8 футов (2438 мм). Сам изобретатель, тоже немаленького (6 футов 2 дюйма) росту, не мог достать рукой до верхней части колеса. В те годы колесами большого диаметра никого нельзя было удивить – это был способ уменьшить сопротивление качению и нагрузку на дороги с отнюдь не идеальным покрытием. К тому же за спицы удобно было выталкивать карету или дилижанс из грязи, что делали сами пассажиры

Дело происходило в Корнуэлле, на самой южной оконечности Англии, в краю древних кельтов. На рубеже XVIII и XIX веков с расширением промышленной революции в кельтскую землю вгрызлись десятки шахт. Приметой промышленной революции стала паровая машина. При помощи пара главным образом откачивали воду из шахт. Однако и задумывались, куда бы еще приладить двигатель. «Вскоре корзина с углем заменит торбу с овсом», – еще в 1740 году предрекал ирландский епископ Беркли.

Паровыми машинами Ричард Тревитик начал заниматься, помогая отцу, горному инженеру, обслуживать шахтные механизмы. По многочисленным свидетельствам современников, Ричард отнюдь не проявлял особой тяги к наукам и усидчивости, необходимой для выполнения расчетов. В школе городка Кэмбурн его больше влекли игры с мячом, нежели математика. Ричарда звали «кэмбургским громилой», поскольку роста он был немалого и силой обладал недюжинной. Физическая сила высоко ценилась и в шахте, в особенности, когда механизмы ломались и их требовалось чинить.

Инженер Ричард Тревитик (13.04.1771 – 22.04.1833 гг.). С портрета работы Джона Линнелла

Ричард научился разбираться в устройстве паровых машин. И вот в канун Рождества он собрал своих дружков – та еще была компания – и предложил самым отчаянным из них прокатиться на самоходной повозке, которую втайне ото всех весь год сооружал в сарае. Рулил повозкой кузен – Эндрю Вивьен. Всем понравилось, нашлась выпивка, и сарай вместе с паровиком спалили. Рождество отметили весело.
Не случаен год, когда Тревитик явил миру свое самоходное детище по прозвищу «Пышущий дьявол». Патентное право, введенное в Великобритании и весьма ревностно охраняемое британскими законами, до 1800 года не позволяло никому строить самодвижущиеся экипажи с паровой силовой установкой. Патентом владел небезызвестный Джеймс Уатт, изобретатель одной из наиболее производительных паровых машин. Уатт запатентовал паровую повозку в 1768 году, но при этом не стал ее строить, опасаясь высокого давления пара примерно так же, как сегодня боятся водорода в баках автомобилей с топливными элементами.

Из-за неудачных пропорций (длина – 4905 мм, ширина – 2184 мм, высота – 3454 мм) паровик Тревитика обладал низкой устойчивостью. Спереди сначала устанавливали спаренные колеса. Однако из-за сложности с поворачиванием 1,9-тонной махины при помощи поводка-румпеля их заменили единственным колесом. Устойчивость еще ухудшилась.
Ввиду полной неясности коммерческих перспектив самодвижущихся паровых экипажей перекупать права у Уатта никто не стал. Но вот срок действия привилегии Уатта истек, и Тревитик оказался первым, кто не только построил работоспособную повозку, но и перехватил патентую эстафету.

К сожалению, изображения первой самодвижущейся повозки Тревитика не сохранилось. Однако со второй машиной историкам повезло больше, поскольку остались ее чертежи, позволившие в наши дни даже построить работоспособную реплику на радость всем поклонникам стим-панка.

Реплика повозки Тревитика, построенная англичанином Томасом Брогденом. Оснащена двухцилиндровой горизонтальной паровой машиной рабочим объемом 11,7 л, развивающей мощность 3 л.с. при 50 оборотах в минуту. Экипаж оснащен гарантированной защитой от «зайцев», поскольку доступ в салон возможен только через дверь за спиной водителя. Фото Александра Страхова-Баранова

Особенностью самохода Тревитика было не только его пассажирское назначение (известная телега Кюньо предназначалась для перевозки артиллерийских орудий), а в первую очередь паровая машина высокого (по меркам тех лет) давления. Поршень диаметром 140 мм проделывал ход в 762 мм под воздействием пара, сжатого – страшно подумать – до двух атмосфер (нормальное давление в шинах современного автомобиля гольф-класса). Но в те годы развить такое давление считалось настоящим достижением.

Привод от паровой машины осуществлялся при помощи зубчатого зацепления на каждое из колес, причем можно было задействовать оба привода или каждый в отдельности

Уже в июле 1803 года Тревитик выводит свою машину на регулярный маршрут из Лондона, с Грэйз-инн лэйн, в Пэддингтон и обратно, через Лордс крикет Грауд и Айлингтон. Запаса угля и воды хватало на 15 км хода, причем повозка могла разогнаться до 13 км/ч – гораздо быстрее любого конного омнибуса. Обслуживали машину двое, водитель и кочегар, по-французски chauffeur. Теперь водителя зовут шофером, что в начале XIX века прозвучало бы оскорбительно – у водителя была чистая и ответственная работа, за которую больше платили.

Паровоз Тревитика на польской почтовой марке

Впрочем, однажды, развив полную скорость, паровик Тревитика завалился набок со всеми девятью пассажирами – сказался высокий центр тяжести. На этом с перевозками было покончено. Впрочем, Тревитик переключился на паровозы (для показа одного из них, по прозвищу «Догони меня, если сможешь», он даже возвел нечто наподобие манежа с кольцевой трассой).

Тревитик стал отцом паровоза. Как и это его начинание, идею перевозки пассажиров паровыми дилижансами быстро подхватили другие. Так что Шерлок Холмс и доктор Ватсон, прогуливаясь по Лондону, запросто могли лицезреть какое-нибудь самодвижущееся паровое чудо.

Кстати.

Почему мы предпочитаем двигатели на углеводородах, а не на воде? Причина скорей историческая, чем преимущество технологии. Брайян Артур, экономист из Стенфорда разработал математические инструменты для исследования «Эффекта толпы», писал в 1984 году как мы застряли с двигателем на бензине и на керосине:

«В 1890 было три способа двигать автомобили -с помощью пара, бензина и электричества — и один из них самый плохой — бензин. Поворотным моментом в использовании бензина был заезд в Чикаго. « Таймс-Геральд» финансировала первую американскую гонку карет без лошадей в Чикаго в 1895.

Есть два направления современных паромобилей: рекордные машины, предназначенные для скоростных заездов, и самоделки энтузиастов парового движения.

Inspiration (2009). Современный паровой автомобиль №1, рекордный болид, спроектированный шотландцем Гленном Боушером для того, чтобы побить рекорд скорости для паровых автомобилей, установленный на машине Stanley Steamer в далёком 1906 году. 26 августа 2009 года, 103 года спустя, Inspiration разогнался до 239 км/ч, став самым быстрым паровым автомобилем в истории.


Pellandini Mk 1 Steam Cat (1977). Попытка австралийца Питера Пелландайна, владельца небольшой компании по производству лёгких спорткаров, внедрить практически применимый и удобный паровой автомобиль. Он даже сумел «выбить» под этот проект деньги из руководства штата Южная Австралия.


Pelland Steam Car Mk II (1982). Второй паровой болид Питера Пелландайна. На нём он пытался поставить рекорд скорости для паровых машин. Но не получилось. Хотя машина получилась очень динамичной и разгонялась до сотни за 8 секунд. Позже Пелландайн построил ещё две версии машины.


Keen Steamliner No. 2 (1963). В 1943 и 1963 годах инженер Чарльз Кин построил два самодельных паровых автомобиля, известных соответственно как Keen Steamliner No. 1 и No. 2. Про второй автомобиль очень много писали в прессе и даже предполагали его промышленное производство. Кин использовал стеклопластиковый кузов от кит-кара Victress S4, но всю ходовую часть и двигатель собрал самостоятельно.


Steam Speed America (2012). Рекордный паровой автомобиль, построенный группой энтузиастов для заездов в Бонневилле в 2014 году. Воз, правда, и ныне там, после неудачных заездов (аварии) 2014 года Steam Speed America находится на уровне испытаний и рекордных заездов больше не проводил.


Cyclone (2012). Прямой конкурент предыдущего болида, даже названия команд очень похожи (эта называется Team Steam USA). Рекордный болид был представлен в Орландо, но пока так и не принял участия в полноценных заездах.


Barber-Nichols Steamin» Demon (1977). В 1985 году на этой машине, для которой использовался кузов от кит-кара Aztec 7, пилот Боб Барбер разогнался до 234,33 км/ч. Рекорд не был официально признан FIA из-за нарушений в правилах заездов (Барбер провёл оба заезда в одну сторону, в то время как правила требуют провести их в противоположных, причём в течение часа). Тем не менее, именно эта попытка была первый реальным успехом на пути к преодолению рекорда 1906 года.


Chevelle SE-124 (1969). Конверсия классического Chevrolet Chevelle в паромобиль, выполненная Биллом Беслером по заказу General Motors. GM исследовала ходовые и экономические возможности паровых двигателей в применении к дорожным автомобилям.

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.

Известно, что первыми изобрели автомобили с паровыми двигателями, и только спустя сто лет их вытеснили машины с двигателями внутреннего сгорания. В конце девятнадцатого века такой автомобиль произвели в России.

Первые автомобили с паровыми двигателями

Появившись в девятнадцатом веке, машины с паровыми двигателями получили весьма широкое распространение. Первая такая машина была изобретена ещё в 1769-ом году французским изобретателем Кюньо и называлась «Малая телега Кюньо». Она могла на дороге развить скорость до четырёх с половиной километра в час, однако воды и пара в ней хватало всего на двенадцать минут движения.

В 1802-ом году английский изобретатель Уатт представил свой вариант автомобиля, который развивал скорость на прямой дороге до пятнадцати километров в час. В 1790-ом году американец Натан Рид представил свою модель парового автомобиля. Другой американец Оливер Эванс создал спустя ещё четырнадцать лет автомобиль-амфибию.

В девятнадцатом веке, получив широкое распространение, машины с паровым двигателем использовались для перевозки людей. Управляющий ею человек назывался водителем, тот же, кто разжигал паровой котёл, именовался шофёром. Следует отметить, что автомобили множество раз усовершенствовались, но оставались для эксплуатации очень неудобными. Самыми известными автомобилями второй половины девятнадцатого века были «Реверанс» и «Мансель». Их скорость не превышала тридцати пяти километров. Эти машины называют предвестниками первых настоящих автомобилей.


Уже после появления двигателей внутреннего сгорания, энтузиасты и почитатели автомобилей с паровыми двигателями продолжили их использование, произведя ряд усовершенствований. Удалось уменьшить время запуска двигателя до шестидесяти секунд. Известно, что до сороковых годов двадцатого века Европа и США продолжала выпускать автобусы и грузовики с паровыми двигателями, которые отличались малошумностью и плавностью хода.

Какими были первые автомобили с двигателем внутреннего сгорания

Изобретателем двигателя внутреннего сгорания считается Э. Ленуар, который в 1860-ом году впервые создал двигатель, в котором топливо сжигалось внутри цилиндра двигателя. Это изобретение сыграло важнейшую роль в автомобилестроении. Впервые машина с таким двигателем появилась в 1886-ом году. Её создатель – Г. Даймлер. Спустя несколько месяцев мир познакомился с трёхколёсным автомобилем К. Бенца. Постепенно новые машины стали вытеснять более громоздкие авто с паровыми двигателями. Таким образом, 1886-ой год официально признан годом рождения автомобиля.


Спустя девять лет после изобретения и оформления патента на первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, Г. Даймлер сумел запустить в серийное производство функциональную машину «Даймлер». Карл Бенц тоже же не отставал и начал промышленное производство своего «детища». Так началось массовое производство автомобилей. В 1892-ом году появилась машина, построенная Г. Фордом, но только через одиннадцать лет он приступил к её серийному производству.


С 1894-го года начали проводиться автомобильные гонки, которые в свою очередь тоже повлияли на развитие автомобилестроения. Так, на первых устроенных гонках максимальная скорость авто достигала двадцати четырёх километров, спустя пять лет она достигла семидесяти километров, а ещё через пять лет – ста километров в час. Уже с 1900-го года начали выпускаться специальные гоночные машины.

Первый автомобиль в России

Первый российский автомобиль появился в Петербурге в 1896-ом году. Сам экипаж был построен фирмой «Фрезе и К°» и напоминал иностранную конструкцию с некоторыми усовершенствованиями, а именно – отличался наличием резиновых шин и прочной изящной отделкой. Двигатель к автомобилю построили на Санкт-Петербургском заводе керосиновых и газовых двигателей Е. Яковлева. Стоимость авто стремились сделать такой, чтобы российский автомобиль мог конкурировать по цене с аналогичными представителями Европы.


Впервые этот двухместный экипаж с бензиновым двигателем (машину Яковлева и Фрезе) представили на выставке в Нижний Новгороде. Известно, что по ровной мостовой автомобиль мог развивать скорость до двадцати вёрст в час, при этом заправки хватало на десять часов движения.


Идея создания первого российского автомобиля возникла ещё в 1893-ем году на Всемирной Колумбовой выставке, где были представлены двигатели Яковлева и экипажи Фрезе. Воплощение идеи создания автомобиля и было представлено спустя всего три года на Нижегородской выставке.

Самый первый автомобиль в мире

Никола Жозеф Кюньо считается человеком, который создал первый в мире автомобиль. Это произошло в 1769-ом году во Франции. Чтобы обеспечить машине движение, необходимо было наполнить котёл водой и разжечь под ним костёр, так как собственной топки в ней не было. Инженер выполнял заказ французских военных, а именно – военного министра Этьена Франсуа. Планировалось использовать изобретение Кюньо для транспортировки артиллерийских пушек. У самого первого автомобиля были серьезные проблемы с тормозами

А современные автомобили поражают рекордами скорости. Например, некоторые спорт-кары разогнаться от нуля до сотни всего за 2,78 секунд. .
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Видна связь между деталями и механизмами экипажей, самокаток, велосипедов. Но, достигнув известного совершенства, велосипед, например, стал развиваться самостоятельно.

Другой пример: во второй половине XVIII века паровую машину одновременно попытались установить на безрельсовую повозку, применить на рельсовом и водном транспорте; некоторое время паровые автомобили развивались параллельно с локомотивами, потом — с бензиновыми автомобилями, конкурируя и вместе с тем помогая друг другу.

Первый паровой автомобиль – телега Кюньо

Первым практически действовавшим паровым автомобилем считается «паровая телега» француза Никола-Жозефа Кюньо (1715-1804). Он хотел создать мощную тяговую силу для артиллерийских орудий и перевозки снарядов.

Телегу изготовили в 1769 г. в мастерских парижского арсенала, где привыкли к очень прочным и потому тяжелым повозкам с толстыми листами железа, медными втулками, дубовыми брусьями, крупными болтами и заклепками. Материалы и орудия производства наложили свой отпечаток на конструкцию телеги: она весила целую тонну, столько же пришлось на воду и топливо, еще столько же на долю самой паровой машины.

Платформа для грузов крепилась к дубовой раме телеги. Рама опиралась на заднюю ось с колесами артиллерийского типа. Единственное, как и у самокатки Кулибина, переднее колесо с шипами для лучшего сцепления с дорогой могло поворачиваться на подрамнике-вилке и шкворне. С управлением телегой еле справлялись два человека. Перевозя до 3 т груза, телега передвигалась со скоростью пешехода — 2-4 км/ч.

Кюньо обратился опять-таки к экипажной практике: лошадь находится впереди экипажа и тянет его за переднюю ось, значит, и машину следует поставить вперед и осуществить передачу на переднее колесо. Но тут трудность: шток паровой машины перемещается в плоскости, параллельной плоскости колеса. Если закрепить двигатель на платформе телеги, то ось колеса нельзя будет поворачивать. И Кюньо смонтировал всю паровую машину на колесе, тогда машина стала отклоняться на вилке влево или вправо вместе с колесом. Котел, как горшок на ухвате, висит впереди телеги.

Две лошадиные силы, которые развивала машина, давались нелегко. Несмотря на большой объем котла, давление пара быстро падало. Чтобы поддерживать давление, через каждые четверть часа приходилось останавливаться и разжигать топку. Эта процедура отнимала столько же времени, сколько перед этим длилась поездка.

Однажды, совершая испытательную поездку, Кюньо и кочегар не справились с управлением. Телега сделала слишком крутой поворот. Котел упал с «ухвата» и взорвался, как писали тогдашние газеты, «с грохотом на весь Париж». Кюньо построил еще одну телегу, но она, как и первая, не нашла практического применения. Однако все увидели, что механическая повозка — не фантазия.

К счастью, телегу Кюньо не постигла участь многих подобных технических новинок, она не сгнила и не заржавела на свалке. Телегу сдали в учрежденное в 1794 году «хранилище машин, инструментов, моделей, рисунков, описаний и книг по всем видам искусств и ремесел» как очередную механическую диковину. Позднее она станет «гвоздем» музея, а ее изображение — эмблемой французского общества автомобильных инженеров. На родине Кюньо, в Лотарингии, ему поставят памятник. Двухсотлетие «телеги» торжественно отмечено в 1969 году.

В начале XIX века возникли и получили развитие железные дороги. Но они не могли проникнуть повсюду. Им помогал гужевой транспорт. Поэтому появилось множество конструкций безрельсовых паровых повозок, больше всего в Англии, где паровые машины, так же как и ткацкие станки, были основой промышленного переворота.

Мощность экипажных паровых машин уже увеличили в 8-10 раз по сравнению с машиной Кюньо, уменьшили их размеры и расход топлива. Машину располагали, как правило, сзади повозки. Шток, передающий движения поршня храповику на оси колес, заменили качающимся шатуном. Сложился так называемый кривошипный механизм, почти полностью перешедший впоследствии на автомобильный двигатель.

Однако развитие безрельсового парового транспорта в отличие от железнодорожного шло далеко не гладко. То некий пастор заподозрил изобретателя Уильяма Мердока в общении с нечистой силой, и Мердок оставил опыты с повозкой. То изобретатель паровой машины Джемс Уатт обвинил своего бывшего сотрудника Ричарда Тревисика в краже идей фирмы «Болтон и Уатт» и пытался провести в парламенте закон о запрещении «опасных» паровых экипажей… К счастью, старания Уатта не увенчались успехом. Но Тревисик все же вынужден был прекратить работу над повозкой по другой причине: дороги, даже в окрестностях Лондона, были таковы, что приходилось расчищать трассу для повозки — убирать огромные камни, поваленные деревья. Расходы по работам с повозкой разорили Тревисика, и он умер в нищете. Только в 20- 30-х годах XIX века, после некоторого улучшения дорог, паровые повозки вновь появились.

АВТОМОБИЛЮ С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПРЕДШЕСТВОВАЛИ ПАРОВЫЕ ПОВОЗКИ; НА НИХ ОПРОБОВАНЫ АГРЕГАТЫ БУДУЩЕГО АВТОМОБИЛЯ, КРОМЕ ДВИГАТЕЛЯ. ИЗ-ЗА ГРОМОЗДКОСТИ ПАРОВОЙ МАШИНЫ ЕЕ ПРИМЕНЯЛИ В ОСНОВНОМ ЛИШЬ НА ОМНИБУСАХ И ГРУЗОВЫХ ПОВОЗКАХ, НЕСМОТРЯ НА ОТДЕЛЬНЫЕ УСПЕХИ ПАРОВИКОВ В ПРОБЕГАХ (ДЕ-ДИОН) И ДАЖЕ В УСТАНОВЛЕНИИ РЕКОРДОВ СКОРОСТИ (СЕРПОЛЛЕ. СТЕНЛИ)

Четыре «паровика» Голдсуорси Гэрнея совершали регулярные рейсы и наездили в 1831 году 6 тыс. км (напомним, что это примерно в 7 раз меньше годового пробега четырех конных дилижансов). Более успешно организовал движение паровых дилижансов Уолтер Хэнкок. Правда, рейс длиной 120 км длился около 12 ч, из которых ходовых было только 7-8 ч. Остальное время уходило на заправку водой. Потом догадались прицепить к дилижансу тендер с водой и коксом. Хэнкок использовал высокое давление пара в котле и применил цепную передачу от коленчатого вала машины к колесам. Девять 15-местных повозок Хэнкока совершили около 700 рейсов и наездили 7 тыс. км со скоростью до 30 км/ч.

Война за влияние на дорогах

После того как паровые дилижансы начали понемногу справляться с дорогой, возникло новое препятствие. Их владельцам приходилось платить пошлины в 8-9 раз большие, чем платили за конный дилижанс: и за число мест в дилижансе, и за мощность машины, и за число колес. А колес было много из-за того, что тогда еще не нашли хорошего способа управления повозкой и снабжали ее «гайдом» — поворотной двухколесной тележкой, выдвинутой вперед на длинном дышле. Повозка становилась шестиколесной; к ней нередко прицепляли два-три вагончика, и число колес еще возрастало.

Владельцы конного почтового транспорта, для которых паровые автомобили были опасными соперниками, убедили парламент в том, что тяжелые машины портят дороги. Налог на паровые дилижансы был еще увеличен. Но этого оказалось недостаточно, чтобы уничтожить их. Тогда подкупили журналистов, чтобы они поносили паровой транспорт. Заметки о пустяковых происшествиях с паровыми дилижансами раздувались в погромные статьи. Атака возымела действие, тем более что она совпала с идеями луддитов (разрушителей машин), которые считали, что в бедствиях английского пролетариата виновна техника. Жители провинции, подстрекаемые врагами автомобиля, заваливали дороги бревнами и рухлядью, забрасывали пассажиров камнями. Путешествие на паровом дилижансе становилось опасным. Последовал еще один удар: извозопромышленники добились издания «Закона о дорожных локомотивах», который приравнивал скорость — главное преимущество паровых дилижансов — к конным 16 км/ч. Но и этот удар не был для паровиков смертельным. И вот в 1865 году, когда железные дороги уже покрыли всю Англию, их владельцы совместно с извозопромышленниками настояли на дополнениях к «Закону»: дорожные локомотивы должны передвигаться со скоростью 6,5 км/ч на загородных дорогах и еще вдвое медленнее в населенных пунктах, перед локомотивом должен идти человек с флажком, чтобы предупреждать прохожих и проезжих о приближающейся опасности, помогать встречным возницам в усмирении испуганных лошадей; кроме машиниста, на локомотиве должен находиться кочегар. Закон был смягчен только в 1878 году и отменен в 1896-м, когда на Европейском континенте уже ездили сотни бензиновых автомобилей.

Так в Англии был уничтожен зародившийся вид транспорта — паровые дилижансы. А паровозы беспрепятственно, с выгодой для их владельцев, катились по рельсам; к тому же и паровозы, и вагоны, и рельсы принадлежали одному владельцу.

Паромобили Франции

На какое-то время паровые автомобили возродились во Франции. Их двигатели уже были оснащены керосиновыми горелками вместо угольных топок, не нуждались в тяжелом запасе угля и долгом разогреве, стали более легкими и мощными. Леон Серполле (1858-1907) заменил котел длинной многократно изогнутой трубой — змеевиком. Запас воды мог быть уменьшен, змеевик быстро разогревался, непрерывно образовывалось необходимое для работы машины количество пара (без его скопления, которое иногда приводило к взрывам котлов). На паровых повозках начали применять эластичные шины, рулевую «трапецию», механизм для вращения колес одной оси с различными оборотами — дифференциал, цепной и даже карданный привод от паровой машины к ведущим колесам. Карданный привод состоял из вала с шарнирами на концах. Один конец был соединен с валом паровой машины, другой — с шестернями главной передачи задней оси. Шарниры обеспечивали передачу вращения от закрепленной на раме паровой машины к оси, колеблющейся на рессорах (карданный шарнир, названный по имени его изобретателя итальянца Джероламо Кардано (XVI век), заимствован им от устройства для установки компаса на кораблях: корабль качается на волнах, а компас остается в одном — горизонтальном — положении).

1 – ПАРОВАЯ МАШИНА; 2 – ВАЛ; 3 – ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА; 4 – ЦЕПЬ; 5 – КОТЕЛ И ТОПКА; 6 – БАК ДЛЯ ВОДЫ; 7 – РУЛЕВАЯ ТРАПЕЦИЯ; 8 – ТОРМОЗ

Все описанные выше механизмы находим в конструкциях Амедея Болле (1844-1917) и его старшего сына, тоже Амедея. Мужчины семьи Болле из поколения в поколение занимались литьем колоколов. Это ремесло привело пытливого Болле-отца к изучению технологии металлов, а затем и устройству различных машин. В XIX веке наиболее действенной технической школой служили Всемирные выставки в Париже. На выставке 1867 года двадцатидвухлетнего А. Болле поразили велосипеды и паровые омнибусы. У него зародилась идея создать паровую повозку личного пользования, которая «предоставила бы удобства велосипеда людям пожилым и далеким от спорта». Причем создать не паровоз без рельсов и не конный экипаж с приспособленной к нему паровой машиной, а принципиально новое транспортное средство.

Франко-прусская война отодвинула реализацию замысла, но в 1875 году «Послушная» — первое паровое детище Болле — была продемонстрирована в Париже. Имея общую массу 5 т, она расходовала 2,5 кг угля и 14 л воды на 1 км пробега, развивала скорость до 25 км/ч — показатели в 1,5-2 раза лучшие, чем у английских паровых омнибусов. «Послушная» восхищала посетителей выставки, но и отпугивала их своей необычной внешностью — отсутствием крыльев над колесами.

Болле продолжал совершенствовать конструкцию, придал повозке более традиционный вид. Его модель 80-х годов («Новая») имела еще более высокие показатели: масса 3,5 т, расход угля 1,5 кг и воды 7 л на километр, скорость 38 км/ч. «Новая» уже могла состязаться с только что появившимися бензиновыми автомобилями. Если не принимать во внимание паровой двигатель, то повозки Болле гораздо больше похожи по своей компоновке на будущий «классический» автомобиль, чем первые бензиновые «безлошадные экипажи», официально считающиеся автомобилями. В повозках Болле предвосхищены даже такие конструктивные элементы, как независимая подвеска колес и металлический кузов, получившие распространение на автомобилях лишь в 30-х годах XX века. Обоих Болле отличает постоянство — они до конца своих дней остались верны и паровому автомобилю, и… литью колоколов.

Управление паровым автомобилем

Все же, несмотря на усовершенствования, паровые автомобили второй половины XIX века оставались весьма неудобными для эксплуатации. Машинисту нужны были почти такие же знания и сноровка, как его коллегам на железной дороге.

Один только старт парового автомобиля требовал большой ловкости и отнимал много времени. Запалив (хорошо если в безветренную погоду) пусковую горелку, нужно было отрегулировать подачу горючего и воздуха; прислушиваться, когда появится жужжание — признак испарения горючего, бульканье кипящей воды и свист пара. Потом следовало проверить давление пара при помощи стеклянной трубки, установленной на кронштейнах сбоку автомобиля. Когда по недосмотру машиниста давление в котле чрезмерно повышалось, трубка лопалась, извергала поток горячей воды; тогда водителю приходилось гасить горелку, ждать, пока машина остынет, вставлять новую трубку, доливать в котел воды и возобновлять церемонию зажигания. Между прочим, первое зеркало заднего вида появилось на американском паровом автомобиле марки «Локомобиль» для наблюдения не за дорогой, а за трубкой (!).

В пути машинист должен был следить за уровнем воды в котле, добавлять воду перед подъемами, а при спусках, пока машина работала вхолостую, накапливать пар, подкачивать велосипедным насосом воздух и топливо к горелке. Опасаясь пожара, автомобилисты присоединяли к котлу шланг, при необходимости служивший брандспойтом. Через каждые 30- 40 км нужно было заправлять котел, смазывать кривошипный механизм и другие части, время от времени удалять накипь, чистить горелку.

Заканчивая поездку, нельзя было просто поставить машину в гараж, заглушить двигатель и уйти домой. Машинист задувал главную горелку, выпускал часть воды из котла и снова заполнял его. Пусковую горелку оставляли горящей до утра, чтобы не мучиться снова с зажиганием.

Паровая машина была недостаточно надежна и практически недоступна для массового потребителя, но все же она сыграла важную роль в развитии автомобильной техники. Была доказана сама возможность механического передвижения, опробованы и усовершенствованы механизмы будущего автомобиля. От паровых автомобилей осталось и слово «шофер» (его раньше писали через два «ф»), что по-французски означает «кочегар». И хотя давно нет на автомобиле котла и топки, водителя и по сей день называют шофером.

К началу «автомобильного века» процветал железнодорожный транспорт, а механизированный безрельсовый отсутствовал. И это в обстановке, когда в кругах промышленников, коммерсантов, крупных землевладельцев, врачей, адвокатов личный транспорт приобретал все большее значение. Им приходилось довольствоваться все той же легкой конной коляской, а людям профессий «помельче» — «новорожденным» велосипедом. Тем самым еще до изобретения практически пригодного автомобиля определилось деление безрельсового транспорта на общественный и личный; если для первого еще годился паровой автомобиль, то для второго не было достойной замены конного экипажа, не существовало легкого, мощного, простой в обращении и всегда готового к действию двигателя.

Мотор в будущее

Почему у двигателя внутреннего сгорания все еще нет серьезной альтернативы, узнал Кирилл Журенков


У двигателя внутреннего сгорания, без которого невозможно представить современный транспорт, юбилей — 195 лет. Однако полноценной замены имениннику так и не изобрели

Современный автомобиль, каким мы его знаем, рождался, наверное, целый век, и каждый из его дней рождения — исторический. Судите сами: 125 лет назад двумя венгерскими учеными, Донатом Банки и Яношем Чонка, запатентован карбюратор — устройство, где готовится горючая смесь для автомобильного двигателя. Долгое время его изобретателем вообще-то считался немец Вильгельм Майбах, запатентовавший карбюратор раньше венгерских коллег, и лишь после специальной экспертизы выяснилось — Банки и Чонка опередили его с публикацией. Счет шел на месяцы!

Но, пожалуй, еще важнее другая дата: в 1823 году, то есть 195 лет назад, другой инженер, британец Сэмуэль Браун, запатентовал первый получивший успех и коммерческое приложение двигатель внутреннего сгорания (ДВС)! Оговоримся: и на этот почетный титул — изобретателя ДВС — также претендует множество инженеров, выбирай любого. Вот, к примеру, один из претендентов — француз Жозеф Нисефор Ньепс больше известный как один из изобретателей фотографии. Он еще в 1807 году вместе с братом создал прототип ДВС, названный пирэолофором. Пирэолофор был установлен на корабль и успешно испытан, после чего братьям выдали патент, подписанный самим Наполеоном. Был в истории ДВС и русский след: бензиновый двигатель внутреннего сгорания с электрическим зажиганием — разработка российского конструктора сербского происхождения Огнеслава Костовича, известного проектами дирижабля, вертолета и даже рыбы-лодки.

Парадокс в другом: ни один из изобретателей этого чуда техники не был уверен, что его усилия пригодятся. Сегодня об этом уже не помнят, но с ДВС тогда конкурировали паровой и… электрический двигатель, изобретенный еще в 1828 году!

— Период, когда люди выбирали тип двигателя для безлошадных повозок (так называемое осевое время автомобилизма), пришелся как раз на конец XIX века,— говорит шеф-редактор журнала «Авторевю» Леонид Голованов.— Так вот, вплоть до середины 1900-х параллельно выпускались машины со всеми тремя типами силовых установок: ДВС, электроприводом и паровым двигателем. В результате победил двигатель внутреннего сгорания, причем заслуженно — он оказался эффективнее, проще в эксплуатации и более пригоден для массового производства. Но главное — сочетание энергоемкости, цены и скорости заправки, которое обеспечивало моторное топливо. Альтернативы этому не было!

О «нефтяном факторе» в успехе двигателя внутреннего сгорания говорит и декан транспортного факультета Московского политехнического университета Пабло Итурралде. По его словам, выпуск машин на ДВС в начале ХХ века получил поддержку у нефтяной отрасли — ей нужен был мощный потребитель производимой продукции, и автомобили, работающие на бензине, идеально подошли для этого.

Парадокс нынешнего момента, впрочем, в другом: топливо, которое когда-то помогло двигателю внутреннего сгорания победить конкурентов, сегодня может… его похоронить.

Разберемся.

«Топливо-изгой», «Европа отказывается от двигателей внутреннего сгорания», «Объявлена война дизелю»… Европейские СМИ предупреждают: в Старом Свете решили всерьез взяться за ДВС. Повод нашелся в 2015-м, когда в результате так называемого Дизельгейта выяснилось: крупнейший европейский производитель дизельных моторов занижал количество вредных выбросов во время тестов. И вот время перемен: к примеру, в Великобритании запретить продажи новых автомобилей на бензиновых или дизельных ДВС собираются уже к 2040 году. А Норвегия ставит дедлайн еще раньше — на 2025 год… Чем собираются заменить ДВС? Конечно же, старым добрым электромотором, но и тут все не однозначно.

— Конец ДВС приближают сразу несколько факторов: ужесточившиеся требования к токсичности отработавших газов, истерика по поводу антропогенной природы глобального потепления и, безусловно, электромобили,— уверен Леонид Голованов.— Впрочем, до массового распространения электромобилей еще далеко, и сдерживает его отсутствие аккумуляторных батарей с достаточной энергоемкостью.

Иными словами, современные литий-ионные батареи не способны обеспечить переход на массовую электромобилизацию — нужен качественный скачок, батареи нового типа, например на основе графена. Вот только когда их изобретут… Как открыт и вопрос о перспективах так называемых гибридов — автомобилей, где электродвигатель совмещен с ДВС.

Приговор специалистов: человечество на перепутье. Жить с ДВС больше не хочется, а переходить на электромобили не получается, да и последствия такого перехода никто толком не просчитал.

— Вся инфраструктура наших городов рассчитана под двигатели внутреннего сгорания, и перемены идут с большим трудом: посмотрите на Европу — станции для подзарядки встречаются там гораздо реже, чем автозаправки,— говорит Пабло Итурралде из Московского политеха. — Прибавьте к этому скорость самого процесса — чтобы заправить обычный автомобиль, у вас уйдет пять минут. А для зарядки электромобиля понадобится минимум часа два. Так что переход на новую инфраструктуру в перспективе довольно трудозатратен: всегда есть соблазн потратить эти деньги на что-то другое, например на развитие общественного транспорта.

Леонид Голованов, в свою очередь, уверен, что переход на электромобили неизбежен. Но и он соглашается: последствия такого перехода будут столь масштабны, что сравнить их можно разве что с появлением беспилотных электрических робомобилей. Попробуем представить этот транспорт будущего: никаких дилерских сетей, автозаправочных станций, водителей и даже автослесарей — «умные» машины будут сами «сообщать» в специализированные сервисы о поломках тех или иных систем. Есть и более радикальный взгляд: мол, двигатели будущих робомобилей почти не будут ломаться, а на старомодные ДВС, которые мог разобрать любой мальчишка, мы станем любоваться разве что в музеях. Впрочем, до этого еще надо дожить — или доехать.

экспертиза

Преждевременный энтузиазм

Игорь Моржаретто, партнер аналитического агентства «Автостат», автоэксперт

Появление двигателя внутреннего сгорания (ДВС) — это новый этап промышленной революции, перевернувший всю мировую экономику. До этого она пребывала в полусредневековом состоянии, а с появлением двигателя внутреннего сгорания и дешевого автомобиля, который мог доставить товары и грузы по всему миру на дальние расстояния, изменилась коренным образом. Изменилась и жизнь людей. Специалисты называют это транспортной доступностью «по Форду»: появилась возможность купить автомобиль и поехать на нем куда-то.

Так вот, с моей точки зрения, КПД двигателя внутреннего сгорания далеко не исчерпан. За последние 10–20 лет его параметры очень сильно изменились: он стал более экономичным, мощным, экологичным. К сожалению, сейчас сворачиваются дальнейшие разработки по ДВС, особенно по дизелю. Все кричат, что наше светлое будущее — это электродвигатели. Но перспективы есть и в других отраслях, например в нескольких странах работают над водородными топливными элементами. Возможно, какие-то прорывы будут и с двигателем на ядерном топливе…

А вот что касается электромобилей, то с ними еще очень много нерешенных вопросов.

Ключевой из этих вопросов: на сегодняшний день так и не создан аккумулятор, который позволил бы электромобилю на одном заряде проехать большое расстояние в любую погоду.

Сегодня максимум, который он может преодолеть,— это 300 км при теплой погоде и ровной дороге без пробок. Это много, но, к примеру, в условиях России явно недостаточно.

К тому же современные аккумуляторы чудовищно дороги. Если не будет государственной поддержки, электромобиль просто никто не купит: сегодня он стоит в 2,5—3 раза дороже, чем автомобиль с ДВС того же класса. И соответственно, все те продажи, которые идут в мире, происходят при поддержке разных государственных программ. Когда будет создан дешевый и мощный аккумулятор? Никто не знает. Его обещали создать и год, и пять лет назад…

Еще одна принципиальная проблема, связанная с электромобилями, заключается в том, что при выработке электроэнергии все равно расходуется топливо, просто другое. 60 процентов электростанций (а это они вырабатывают электроэнергию, которая используется для зарядки электромобилей.— «О») в мире сегодня, напомню, работает на угле и, соответственно, загрязняют окружающую среду.

Нельзя не упомянуть и об отсутствии программы утилизации аккумуляторов. Одна компания — мировой лидер по производству электромобилей — после 7 лет эксплуатации забирает эти аккумуляторы и предлагает их владельцам частных домов в качестве аварийного источника энергии. То есть утилизировать их не умеют… В общем, как мне кажется, энтузиазм стран и правительств по поводу электромобилей несколько преждевременен: без госпрограмм поддержки все это долго не продержится. А вот прощаться с ДВС я бы не торопился…

брифинг

Торстен Мюллер-Отвос, гендиректор английской компании, выпускающей автомобили класса люкс

Мы представим электрическую модель в следующем десятилетии, однако не будем спешить убирать ДВС из портфолио. Переход к электрокарам будет постепенным, и какое-то время они пойдут параллельно… Беспилотники станут для нас интересны тогда, когда они будут функциональными, удобными в использовании, не требующими усилий и полностью автономными, то есть тогда, когда они смогут полностью заменить водителя. Вот тогда мы скажем: «Давайте сделаем это».

Александр Фертман, директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково» 

Александр Фертман, директор по науке, технологиям и образованию фонда «Сколково». Фото: Sk.ru

Те горизонты, которые сегодня нарисованы в Европе по поводу отказа от двигателя внутреннего сгорания, наводят на мысль, что это серьезный технологический рывок. А главное, что создается огромный рынок. <…> Новые виды аккумуляторов постоянно разрабатываются, эта тема одна из самых инвестируемых, если не говорить об IT-секторе. И это не только сама батарея, это и система управления. Здесь, кстати, у России действительно есть интересные проекты. Важно не только то, как вам отдает энергию батарея, но и то, как вы управляете ячейками, чтобы ячейки разряжались одновременно, равномерно.

Коджи Нагано, автодизайнер

— Каким будет автомобиль лет через 30? 

— Думаю, внешний вид автомобилей будет сильно зависеть от типа двигателя. Но, как и раньше, автомобилю нужен будет кузов, внутреннее пространство, колеса. Если говорить об автомобиле будущего, то есть такая жутко интересная вещь, как 3D-принтер. И я могу себе представить, что скоро каждый человек сможет создать автомобиль у себя дома, просто напечатать именно тот, который нужен ему. Возможно, он нарисует этот автомобиль сам или использует готовый дизайн.

     

Источник: kommersant.ru

Пароконденсаторный двигатель — 1769

Немногие изобретения так сильно повлияли на историю человечества, как паровой двигатель. Без него не было бы ни локомотивов, ни пароходов, ни промышленной революции.

Немногие изобретения так сильно повлияли на историю человечества, как паровой двигатель. Без него не было бы ни локомотивов, ни пароходов, ни промышленной революции. Мощность, которую поставлял паровой двигатель, была тесно связана с изменениями в технологии, культуре и экономике, которые произошли в большей части западного мира в конце 18-го и начале 19-го веков.

Паровая машина не была результатом одного гениального удара. Вместо этого он постепенно развивался, как и многие изобретения, благодаря работе множества людей. В Греции Герой Александрии построил устройство, которое использовало пар для вращения, еще в I веке нашей эры, но он не предполагал, что это будет практическое устройство для выработки энергии. Другие паровые устройства появились в других частях света в более поздние века, но большинство из них были не более чем любопытными чудесами до 17 века.В 1670-х годах француз Дени Папен построил своего рода примитивную скороварку, которую он назвал паровым варочным котлом. После нескольких случайных взрывов Папен добавил к устройству клапан выпуска пара. Наблюдая за ритмичным действием клапана, Папен представил себе паровой двигатель. Английский изобретатель Томас Савери, хотя он так и не построил его, перенял идеи Папена о создании двигателя для водяного насоса.

Насос

Savery работает как при атмосферном давлении, так и при давлении пара. Савери генерировал последний, нагнетая пар, производимый бойлером, в пустую камеру, которую орошали холодной водой для конденсации пара и создания вакуума внутри камеры.В результате создания вакуума вода поднималась вверх по трубе. Savery разработал машину для откачки воды из шахт, но она работала непоследовательно. Другой англичанин, Томас Ньюкомен, разработал усовершенствованный паровой двигатель и водяной насос около 1710 года. В отличие от конструкции Савери, двигатель Ньюкомена имел подвижный поршень, что значительно увеличивало мощность двигателя. С его помощью шахтеры могли качать воду с глубины 150 футов и более.

Машина была первым двигателем, получившим широкое распространение.К середине 1700-х годов двигатели Ньюкомена можно было найти на шахтах во Франции, Швеции, России, Великобритании и других странах. Но у двигателя были свои проблемы. Что наиболее важно, его эксплуатация была дорогостоящей, поскольку требовалось большое количество угля для производства тепла, которое превращало воду в пар. Кроме того, тот же цилиндр, в который котел подавал пар, служил местом конденсации; в результате двигатель терял много тепла. Это тепло использовалось только для того, чтобы вернуть цилиндр после его охлаждения струями воды до достаточно высокой температуры, чтобы остановить автоматическую конденсацию нового пара, поступающего в камеру.

В 1760-х годах кто-то наконец разработал способ устранить эту проблему, сделав пароконденсатный двигатель более эффективным, быстрым и мощным. Когда Джеймс Ватт работал в университете в Глазго изготовителем инструментов, его попросили починить двигатель Ньюкомена. Осмотрев двигатель, Ватт пришел к выводу, что он расходует слишком много тепла. Он понял, что, добавив к двигателю отдельную камеру конденсации, он будет намного эффективнее. Вместо того, чтобы нагревать и затем охлаждать одну камеру снова и снова, двигатель, задуманный Ваттом, будет поддерживать один цилиндр всегда горячим, чтобы он мог получать пар от котла, а второй цилиндр всегда охлаждался, чтобы пар проходил к нему из первого. камера конденсировалась бы в воду.Затем эту воду можно было отобрать и использовать повторно для использования в котле.

Несмотря на потенциал своего дизайна, Ватту было нелегко воплотить его в жизнь. Ему пришлось занять деньги, чтобы построить небольшой прототип, а затем ему понадобился партнер, чтобы создать продукт, который он мог бы продать. В 1768 году он и Джон Робак основали совместное предприятие, а в следующем году Ватт запатентовал свою конструкцию двигателя с отдельной камерой для конденсации пара. Пара, однако, не продвинулась далеко. Ватт начал работать землемером, чтобы оплачивать счета, и Робак обанкротился в 1772 году.Чтобы выплатить долг, Робак отдал свою долю изобретения Ватта Мэтью Бултону, английскому производителю. К счастью для Ватта (и всего остального мира), Боултон оказался гораздо лучшим предпринимателем, чем Робак. С помощью Боултона Ватт усовершенствовал практичную версию двигателя, который они впервые выпустили для продажи в 1775 году.

Двигатель

Ватта потреблял от 25 до 30 процентов топлива, необходимого для двигателя Ньюкомена. Тем не менее, Боултон знал, что люди, у которых уже есть двигатели Newcomen, могут не захотеть покупать совершенно новый.Он придумал лицензию на использование технологии отдельного конденсатора для этих клиентов в обмен на часть денег, которые они ежемесячно экономят на расходах на топливо. Вскоре паровые машины с отдельными конденсаторами стали стандартом. По мере того, как Ватт и другие улучшали конструкцию двигателя в последующие годы, возникли новые области применения. Вскоре пар стал синонимом промышленной мощи, а промышленная мощь вела Запад в его будущее.

Биография Джеймса Ватта — Зал славы науки

Известен по:

  • Изобретение паровой машины Ватта, которая преобразовывала пар обратно в воду
  • Разработка роторного двигателя для механизированного ткачества, прядения и транспортировки
  • Термин «лошадиные силы»
  • Тахометр.

Джеймс Ватт был изобретателем и инженером-механиком, чьи усовершенствования в технологии паровых двигателей привели к промышленной революции.

Ватт не изобрел паровой двигатель. Паровые двигатели уже существовали, в основном они использовались для откачки воды из шахт. Он внес важные изменения в конструкцию, повысив эффективность и удешевив работу паровых двигателей.

Раннее детство

Джеймс Ватт родился в Гриноке в 1736 году.Он не был здоровым ребенком и большую часть ранних лет воспитывался дома.

Его отец был плотником и кораблестроителем, который начал свою деятельность в качестве купца и судовладельца. Ватт любил делать модели и ремонтировать морские инструменты в мастерской своего отца.

Инженерные работы в Шотландии

В 1755 году Ватт уехал в Лондон, чтобы стать учеником в изготовлении научных приборов. Он быстро учился и овладел своим ремеслом за один год.

В 19 лет он вернулся в Глазго, где открыл собственный бизнес.Вскоре он был признан высококлассным инженером и работал на каналах Форт-энд-Клайд и Каледонском канале.

Он также участвовал в благоустройстве гаваней и углублении шотландских рек, включая Форт и Клайд.

Совершенствование паровых машин

В конце 1750-х годов Ватт встретил Джозефа Блэка, который тогда был профессором химии в Университете Глазго. Мужчины подружились, и Ватт предоставил Блэку модели двигателей, которые он мог использовать в своих лекциях о свойствах тепла.

Однажды в воскресенье 1765 года Ватта пришла в голову идея, которая должна была спровоцировать промышленную революцию.

Прогуливаясь по парку возле Клайда, он внезапно понял, как он может сделать стандартный паровой двигатель Ньюкомена более эффективным. Он мог использовать отдельную камеру для конденсации пара без охлаждения остальной части двигателя.

Он запатентовал свою конденсационную камеру парового двигателя в 1769 году.

Boulton & Watt и промышленная революция

В 1774 году Ватт вместе с инвестором Мэтью Бултоном начал бизнес в Бирмингеме по производству своего улучшенного парового двигателя.

Компания Boulton & Watt производила паровые машины, которые можно было использовать где угодно, и спрос на них был высоким. Ватт и Бултон стали ведущими фигурами промышленной революции.

Ватт продолжал совершенствовать паровые двигатели и запатентовал другие важные изобретения, такие как роторный двигатель и паровоз.

Его достижения были признаны коллегами-учеными. Он был членом Королевского общества Эдинбурга и Лондонского королевского общества, а также стал иностранным сотрудником Французской академии наук.

Семья и более поздняя жизнь

Первая жена Ватта, Маргарет, умерла при родах в 1773 году, оставив его с двумя маленькими детьми. Он женился на Анне в 1776 году и имел сына и дочь, которые умерли от чахотки до смерти отца.

Джеймс Ватт умер в 1819 году в Хитфилде, недалеко от Бирмингема, в возрасте 83 лет.

В нашем публичном опросе Джеймс Ватт был признан восьмым по популярности шотландским ученым прошлого.

Вернуться к началу

8 фактов о поездах, которых вы могли не знать

Джеймс Ватт не изобрел паровой двигатель, но он создал первый в мире современный двигатель и разработал средства измерения его мощности. В 1760-х годах шотландский изобретатель начал возиться с более ранней версией двигателя, разработанной Томасом Ньюкоменом. Конструкция Ньюкомена требовала постоянного охлаждения и повторного нагрева, тратя огромное количество энергии. Инновация Уатта заключалась в добавлении отдельного конденсатора, что значительно повысило эффективность двигателя. Подкованный продавец, Ватт знал, что ему нужен способ продавать свой новый продукт. Он подсчитал, сколько энергии может произвести одна лошадь, работающая на мельнице, за определенный период времени (хотя многие ученые теперь считают, что его оценки были слишком завышены), и эту цифру он назвал «лошадиными силами».Используя эту единицу измерения, он затем придумал цифру, которая показывает, сколько лошадей может заменить только один из его двигателей. Торговая уловка сработала — мы все еще используем термин «лошадиные силы», и его двигатели вскоре стали отраслевым стандартом, что привело непосредственно к изобретению первого паровоза в 1804 году.

2. Первый паровоз Америки проиграл гонку. лошадь.

В 1827 году компания Baltimore and Ohio Railroad стала первой американской компанией, получившей чартер на перевозку пассажиров и грузов.Однако компания изо всех сил пыталась создать паровой двигатель, способный перемещаться по пересеченной и неровной местности, вместо этого полагаясь на конные поезда. Вот промышленник Питер Купер: Купер, который не случайно владел обширными земельными участками на предполагаемом маршруте железной дороги (стоимость которых резко вырастет, если железная дорога удастся), предложил спроектировать и построить именно такой двигатель. 28 августа 1830 года двигатель Купера, который он называл «Палец Тома», проходил испытания на трассах B&O недалеко от Балтимора, когда к нему подъехал конный поезд и вызвал Купера (и «Пальца Тома») на гонку.Купер согласился, и гонка началась. Паровая машина быстро вырвалась вперед, но когда ремень оборвался, она была вынуждена сойти с дистанции, и лошадь первой пересекла финишную черту. Однако руководители B&O, впечатленные огромной мощностью и скоростью двигателя Купера, приняли решение перевести свою молодую железную дорогу на пар. B&O стала одной из самых успешных железных дорог в Соединенных Штатах, и Купер (со своим недавно нажитым состоянием) продолжил карьеру инвестора и филантропа, жертвуя деньги нью-йоркскому Союзу Купера по развитию науки и искусства.

3. Поезда помогли Северу выиграть Гражданскую войну в США.

На протяжении всей войны железные дороги позволяли быстро перебрасывать большое количество солдат и тяжелую артиллерию на большие расстояния. Одно из наиболее значительных применений поездов произошло после битвы при Чикамауге в сентябре 1863 года, когда Авраам Линкольн смог отправить 20 000 крайне необходимых запасных войск на расстояние более 1200 миль от Вашингтона, округ Колумбия, в Джорджию (всего за 11 дней) для укрепления сил Союза. — самое продолжительное и быстрое передвижение войск XIX века.Контроль над железной дорогой в регионе имел решающее значение для военного успеха, и железные дороги часто становились целями военных атак, направленных на то, чтобы отрезать врага от снабжения. Генерал профсоюзов Уильям Текумсе Шерман особенно хорошо разбирался в искусстве саботажа на железных дорогах. Во время его печально известного «марша» через Джорджию и Каролину его люди разрушили тысячи миль рельсов Конфедерации, оставив груды раскаленного искривленного железа, которое южане устало прозвали «галстуками Шермана».

4.Убийство Авраама Линкольна помогло популяризировать поездку на поезде.

Джордж Пуллман, который в 1850-х годах сделал себе имя в качестве инженера-самоучки и строителя в Чикаго, начал возиться с идеей удобного железнодорожного «спального вагона» после особенно неудобной поездки на поезде в северной части штата Нью-Йорк. К 1863 году он произвел свои первые две модели, Pioneer и Springfield, названные в честь родного города в Иллинойсе тогдашнего президента Авраама Линкольна. Вагоны Пуллмана были действительно удобными, но при этом непомерно дорогими, и лишь немногие железнодорожные компании были заинтересованы в их аренде — до убийства президента Линкольна в апреле 1865 года. После смерти Линкольна автомобиль Pullman использовался в составе кортежа, который проехал через несколько северных городов, прежде чем вернуть его тело в Иллинойс. Похоронный поезд был на первых полосах новостей, и когда Пуллман также временно одолжил один из своих красивых спальных вагонов убитой горем Мэри Тодд Линкольн, популярность хлынула наружу. Два года спустя он основал компанию Pullman Palace Car Company, которая произвела революцию Путешествие на поезде по всему миру. Как ни странно, когда Пуллман умер в 1897 году, его заменой на посту главы компании стал не кто иной, как Роберт Тодд Линкольн, старший сын убитого президента.

5. Первое в мире туристическое агентство начало свою деятельность благодаря поездке на поезде.

В 1841 году англичанин Томас Кук, баптистский священник, организовал поездку на поезде для 540 прихожан на встречу воздержания в Лондоне. Кук договорился о тарифах для пассажиров, включая билеты и еду. Поездка была настолько успешной, что он расширил свои операции сначала в Соединенном Королевстве, а затем в Соединенных Штатах и ​​Европе, предоставляя пассажирам комплексные пакеты услуг, включая транспорт, проживание и питание. В 1873 году агентство, ныне известное как Thomas Cook and Son, запустило расписание движения международных поездов, которое публикуется до сих пор, а к 1890 году оно продавало более 3 миллионов железнодорожных билетов ежегодно.

6. Железные дороги также дали нам стандартизированные часовые пояса.

Великобритания приняла стандартизированную систему времени в 1847 году, но потребовалось еще почти 40 лет, прежде чем Соединенные Штаты присоединились к клубу. Америка по-прежнему работала по местному времени, которое могло варьироваться от города к городу (и в пределах самих городов), что делало планирование времени прибытия, отъезда и стыковки практически невозможным.После нескольких лет лоббирования стандартизированного времени представители всех основных железных дорог США встретились 11 октября 1883 года для того, что стало известно как Общее соглашение о времени, где они приняли предложение, которое установило бы пять часовых поясов, охватывающих страну: восточный, центральный и Горы и Тихий океан. Первоначально план предусматривал создание пятого часового пояса, Межконтинентального, который был учрежден несколько лет спустя и стал известен как Атлантическое время. В полдень 18 ноября Военно-морская обсерватория США разослала телеграфный сигнал, отметив 12:00 вечера по восточному времени, и железнодорожные управления в городах и поселках по всей стране соответственно откалибровали свои часы.Однако только в 1918 году стандартное время стало официальным законом страны, когда Конгресс принял закон, признающий систему часовых поясов (и вводящий новое «летнее время», предназначенное для экономии ресурсов для военных действий Первой мировой войны). .

7. Протяженность железнодорожных путей в Соединенных Штатах достигла своего пика в 1916 году.

Железные дороги быстро прижились в Соединенных Штатах. В том же году, когда Tom Thumb проиграл гонку, в Соединенных Штатах было всего 23 мили железнодорожных путей.Но в течение 20 лет их стало более 9000, поскольку правительство США приняло свой первый Закон о предоставлении земли под железную дорогу, призванный привлечь поселенцев в неосвоенные районы страны. К началу Гражданской войны в 1861 году их протяженность составляла 30 000 миль (более 21 000 из них на Севере), и лоббисты требовали трансконтинентальной системы по всей стране. Количество железнодорожных миль продолжало расти, пока не достигло своего пика в 1916 году. В тот год было более 250 000 миль путей — достаточно, чтобы добраться до Луны с Земли.

8. Современные сверхскоростные поезда могут развивать скорость до 300 миль в час.

Когда англичанин Ричард Тревитик запустил первый практичный паровоз в 1804 году, он в среднем развивал скорость менее 10 миль в час. Сегодня несколько высокоскоростных железнодорожных линий регулярно ходят в 30 раз быстрее. Когда первый в Японии синкансэн, или «сверхскоростной пассажирский экспресс», открылся одновременно с Олимпийскими играми в Токио 1964 года, они были способны двигаться со скоростью более 130 миль в час. За 40 лет, прошедших с тех пор, максимальная скорость этих поездов неуклонно растет, с текущим мировым рекордом скорости 361 миль в час. Однако Япония больше не единственная в области высокоскоростных железных дорог: Франция, Китай и Германия используют поезда, способные развивать такие же экстремальные скорости, и в настоящее время в Соединенных Штатах реализуются планы по строительству высокоскоростной железнодорожной линии, соединяющей города Калифорнии. Сан-Франциско и Анахайм.

Что делать, если мир запустился в Steam

В основе американской промышленной революции

Более чем за два десятилетия до того, как его впечатляющая машина стала предметом обсуждения на столетней выставке, Джордж Корлисс прославился своим прорывом в конструкции паровых двигателей.В то время паровые машины существовали уже более века, начиная с открытия британским изобретателем Томасом Ньюкоменом того, как использовать давление пара внутри цилиндра для опускания поршня. Созданный около 1712 года, Newcomen’s был первым в мире паровым двигателем, который использовался для откачки воды из шахты. Примерно 50 лет спустя шотландский изобретатель Джеймс Ватт усовершенствовал изобретение Ньюкомена, сконструировав отдельную камеру конденсации, которая предотвращала потерю пара и позволяла двигателю работать непрерывно.

Прошло еще 80 лет, прежде чем Корлисс в конце 1840-х годов обнаружил, как улучшить конструкцию Ватта, создав паровой двигатель, обеспечивающий превосходный расход топлива и плавную скорость работы. Изобретатель, которому тогда было чуть за 30, изобрел уникальную систему из четырех отдельных качающихся клапанов (два для впуска и два для выпуска), которые позволяли пару быстро повышать давление внутри цилиндра, толкать поршень вниз и затем выпускать его, прежде чем он охладится и сконденсируется. , сохраняя драгоценное тепло двигателя.Он также разработал автоматический регулируемый отсечной клапан, позволяющий определять скорость двигателя в зависимости от нагрузки на него. Как отмечал в своей книге историк Мори Кляйн, The Power Makers , «Автоматическое отключение капель» контролировало количество пара, поступающего в цилиндр, гораздо более эффективно, чем любой другой тип. Клапанный механизм Corliss постепенно стал стандартом не только среди американских, но и британских производителей двигателей ».

Механизм клапана: шток клапана впуска пара вверху слева; дроссельные заслонки для амортизации закрытия клапана в центре

Более практичный, надежный и доступный паровой двигатель Corliss позволил большому количеству американских производителей приобрести паровой двигатель для питания своих заводов и фабрик, что избавило их от прежней зависимости от воды в качестве источника энергии.Это, в свою очередь, изменило то, где росла и процветала американская промышленность. Поскольку электроэнергия больше не была привязана к источникам воды, владельцы бизнеса могли размещать фабрики там, где они видели наибольшие возможности, будь то город, не имеющий выхода к морю, с большой рабочей силой или сельская местность с богатыми природными ресурсами.

В частности, двигатель Corliss послужил основанием для создания гигантских текстильных центров, таких как Фолл-Ривер в Массачусетсе. Энергия, необходимая для приведения в действие огромного количества машин, используемых на текстильных фабриках, была значительной, но хрупкость нитей и тканей, производимых текстильными машинами, требовала, чтобы источник энергии был очень отзывчивым.Запатентованный механизм клапана Corliss позволял двигателю поддерживать точную скорость, необходимую для предотвращения обрыва резьбы, одновременно реагируя на изменяющиеся нагрузки по мере того, как разные машины включались или выключались.

Достижения Корлисса привели к успеху его собственного бизнеса, The Corliss Steam Engine Company, который он основал в 1856 году в Провиденсе, штат Род-Айленд, вместе со своим старшим братом. Они также принесли ему международное признание. На Парижской выставке 1867 года его паровой двигатель получил золотую медаль.Три года спустя Американская академия искусств и наук присудила ему премию Рамфорда — одну из старейших научных премий в США в знак признания достижений ученых в области тепла и света. Во время этой церемонии доктор Аса Грей, ведущий естествоиспытатель того времени, сделал свое знаменитое заявление о том, что «ни одно изобретение со времен Ватта не способствовало такому повышению эффективности паровой машины».

Инженер Mount Pleasant построил первую в мире копию парового двигателя

MOUNT PLEASANT — На протяжении всего 71 года, за исключением одного, воссоединение Old West Threshers на Среднем Западе было праздником человеческих изобретений и инноваций, но на мероприятии не было представлено один двигатель, с которого все началось — до сих пор.

Примерно два года назад уроженец Маунт-Плезант Хэвен Нобл пытался построить копию атмосферного парового двигателя, изобретенного Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Без изобретения Ньюкомена промышленная революция была бы невозможна.

«Это началось с того, что здесь, в электростанции, обсуждали, что у нас нет балочного двигателя», — сказал Нобл во вторник, стоя рядом со своей копией в Музее старых молотилок A.

Балочные двигатели — это разновидность парового двигателя. где поворотная верхняя балка используется для приложения силы от вертикального поршня к вертикальному шатуну, как и у Ньюкомена.

Двигатель Томаса Ньюкомена, а не Джеймс Уоттс

«Я начал исследовать пучковые двигатели, и это привело к Ньюкомену, Томасу Ньюкомену, 1712 год», — сказал Ноубл. «Когда вы читаете свои учебники по истории, большинство из них заставят вас поверить, что Джеймс Уоттс изобрел паровой двигатель. Он не родился еще 27 лет после того, как этот человек выкачивал воду из угольных шахт».

Ватт был инженером-механиком и химиком, который разработал паровой двигатель Ватта, который в значительной степени состоял из улучшенной версии двигателя Ньюкомена, через шесть лет после начала промышленной революции.

«Печальная история в том, что они даже не знают, где был похоронен этот человек (Ньюкомен)», — сказал Ноубл. «Одна из вещей, работавших против него, заключалась в том, что у него не было формального образования, поэтому люди думали, что он не может построить ничего подобного . .. Но то, что у него не было формального образования, не означало, что он этого не делал. Не понимаю законов физики «.

Ньюкомен работал кузнецом на угольных шахтах в английском городе Дартмут, когда он осознал необходимость более эффективного метода удаления воды из шахт.

«Они использовали лошадей, чтобы вытаскивать большие котлы с водой, и за этим было трудно угнаться, поэтому он и его напарник начали пытаться выяснить, как они могут принять силу огня, как они ее называли, и заставить это действительно работает, — объяснил Ноубл. «На это ушло 14 лет, он и его партнер, но это реплика, точная копия того, как выглядела их первая паровая машина, и это имело успех.

» В то время он этого не знал, но он изменил направление мира, потому что теперь человечество могло иметь власть там, где пожелает.»

Двигатель работал так же, как современные двигатели, с использованием цилиндра и поршня для выработки энергии за счет расширения и сжатия газов.

» Ваш газовый двигатель, любой двигатель сегодня, по-прежнему использует ту же концепцию, но он был первым, кто это сделал «, — сказал Ноубл.

В ходе своих исследований Нобл также узнал о молодом человеке, который помог сделать двигатель Ньюкомена более эффективным. Его звали Хамфри Поттер. Его существование было оспорено, сказал Ноубл, но Эта история гласит, что Поттер был нанят Ньюкомен в возрасте 15 лет, чтобы вручную управлять клапанами двигателя.Желая порыбачить с друзьями, Поттер придумал веревочную систему для управления клапанами, чтобы он мог оставить ее без присмотра. Документы и рисунки, обнаруженные историками, относящиеся к частям двигателя как к веревке Поттера и рычагу Поттера, предполагают, что эта история правдива.

В западном полушарии можно найти не двигатель Ньюкомена

Ноубл искал точные копии двигателя Ньюкомена, но обнаружил, что их очень мало. Именно в ходе этого поиска он наткнулся на группу людей, которые разделяли его интерес и энтузиазм по поводу паровых двигателей в Окленде, Новая Зеландия, одном из немногих мест в мире, где есть копия машины Ньюкомена.

«Это было еще одной причиной, которая меня подтолкнула к этому. Вы можете пойти в музей и увидеть первый самолет, первую машину, первый локомотив и так далее, но в западном полушарии некуда пойти, чтобы увидеть копию первого. паровой двигатель, — сказал Ноубл. «Я сказал:« Эй, это нужно изменить ». Вы должны быть в состоянии увидеть то, что запустило все остальное. До этого момента вам была нужна сила, это была сила мышц животного или вас самих, ветер или вода, а теперь у вас был огонь.У вас может быть двигатель везде, где вы хотите его построить. Это изменило ход истории ».

Ноубл сотрудничал с новозеландской группой, чтобы провести исследование и составить свои планы относительно реплики. Не было никаких подробных планов или инструкций по ее созданию. Вместо этого Ноубл обработал единственную фотографию, которую он смог найти гравюру с изобретением Ньюкомена.

Построение двигателя Ньюкомена с минимальными затратами на

«Это были мои планы», — сказал Ноубл, показывая на иллюстрацию, показывающую большое строение, окруженное кирпичными стенами. «Это единственная известная гравюра с изображением первого в мире парового двигателя, так что вам особо не о чем писать».

Отсутствие деталей дизайна мало что могло отпугнуть Нобла, который на протяжении долгих лет работал инженером-проектировщиком в собственной компании Enterprise Design, которая производила специальные инструменты для фотолабораторий. С появлением цифровой фотографии эти лаборатории исчезли, и Нобл ушел на пенсию около 10 лет назад, но его страсть к инженерным наукам продолжает гореть ярко.

«Я люблю разрабатывать вещи, и я увидел в этом необходимость, поэтому я подумал, почему бы не разработать паровой двигатель Ньюкомена, который мы можем продемонстрировать», — сказал Ноубл.

Работая в своем магазине примерно в миле от территории OTR, Ноубл начал проектировать и создавать свою копию с несколькими вариациями. Чтобы сделать свой двигатель портативным, Нобл заменил кирпичную стену на деревянный каркас, используя те же строительные методы, которые применялись 300 лет назад.

Также в интересах портативности реплика Нобла намного меньше, чем реплика Ньюкомена, которая была оснащена поршнями около шести футов в длину.

Он воспроизвел балочную конструкцию, железо и клапаны, но они не будут работать до тех пор, пока двигатель не будет готов к работе на пару, вероятно, в следующем году.А пока он питается от вакуума.

«Я просто еще не сделал все клапаны, поэтому я подумал об этом воссоединении, я просто запущу его на пылесос, чтобы люди все равно могли видеть, как он работает», — сказал Ноубл.

С помощью вакуума двигатель может перекачивать 50 галлонов воды в минуту. По оценкам Нобл, после того, как двигатель будет работать на пару, он сможет перекачивать около 150 галлонов в минуту.

По расчетам Нобла, двигатель Ньюкомена был способен поднимать 20 тонн.

«Они могли поднять 20 тонн воды одним ударом, и это было 300 лет назад», — сказал Ноубл.

Ноубл указал на количество времени и энергии, которое потребовалось в течение жизни Ньюкомена для выполнения таких задач, как уборка кукурузы, и на то, как двигатель Ньюкомена сделал возможной технологию, улучшившую качество жизни.

«Когда был построен этот двигатель, нужно было весь день, от восхода до заката, собрать 50 бушелей кукурузы или зерна. Сегодня с комбайном, приводимым в движение двигателем, и человеком, сидящим в кабине с кондиционером, на нем, вы можете собрать 50 бушелей за пять минут », — сказал Ноубл.«(Двигатель Ньюкомена) принес пользу всем нам».

Греческий инженер, который изобрел паровой двигатель 2000 лет назад

Почти за два тысячелетия до того, как остальное человечество вступило в индустриальную эру, греческий изобретатель Герой изобрел паровой двигатель, ветряные машины и теории света, которые не могли улучшаться веками. А потом он изобрел действительно сумасшедших вещей.

Научным гениям приходится выполнять сложный баланс еще до того, как они родятся.Такие великие умы, как Альберт Эйнштейн или Исаак Ньютон, родились как раз в нужное время, чтобы их идеи стали по-настоящему революционными — достаточно далеко опередив свое время, чтобы быть первопроходцами, но не настолько, чтобы люди не понимали, о чем они говорят.

Герой Александрии

Герой, или Герон, Александрийский, с другой стороны, имел удивительно дурной вкус, чтобы родиться около 10 г. н.э., что сделало его изобретения настолько далеко впереди своего времени, что они не могли иметь практического применения. и со временем были забыты.Если бы он родился, скажем, в 1710 году, его инженерное мастерство и невероятные творческие способности сделали бы его самым богатым человеком в мире. Как бы то ни было, ему просто придется довольствоваться посмертной репутацией величайшего изобретателя в истории человечества. Серьезно, если завтра ты не изобретешь варп-двигатель, тебе не догнать Героя.

Нам очень мало известно о происхождении Героя, и только в прошлом веке мы действительно узнали, в каком веке он жил.Лучшее предположение состоит в том, что он был этническим греком, родившимся в Египте в первые десятилетия первого века нашей эры, одним из многих людей, чьи предки эмигрировали из Греции после завоеваний Александра Македонского.

Герой, вероятно, преподавал в Музее в Александрии, учреждении, основанном греческими правителями Египта — вы можете увидеть концепцию этого художника выше. Музей был не похож ни на что другое в древнем Средиземноморье, он был местом сбора ученых и ученых, которые оставались уникальными до появления университетов столетиями позже.

Паровая машина Героя

Но все же Герой действительно не нужна длинная биография, чтобы объяснить, почему он важен — его изобретения и теории делают это довольно хорошо. Самым известным его достижением был примитивный паровой двигатель, известный как эолипил. Другие до Героя упоминали эолипилы, но он был первым, кто действительно подробно описал, как их сделать, и неясно, действительно ли его предшественники действительно говорили об этом же устройстве.

Вот как работает эолипил.Сфера расположена так, что она будет вращаться вокруг своей оси, а изогнутые сопла размещены по обе стороны перпендикулярно этой оси. Затем вода нагревается либо внутри сферы, либо в котле под ней. Когда вода нагревается, из сопел выходит пар, который создает силу и крутящий момент, которые, в свою очередь, заставляют сферу ускоряться до тех пор, пока трение и аэродинамическое сопротивление не станут достаточно сильными, чтобы привести сферу к постоянной скорости вращения. Вы можете увидеть видео об эолипиле в действии ниже:

Древняя железная дорога

Эолипил Героя был скорее интересным диковинкой, чем реальной машиной, которую можно было бы использовать для работы, но мы должны помнить, насколько далеко опередила свое время эта машина была.После того, как эолипил Героя был забыт, мы не знаем ни одного человека, изобретавшего паровой двигатель до османского изобретателя и всестороннего гения Таки ад-Дина в 1577 году, и его современники считали величайшим ученым на Земле. Итак, если Таки ад-Дин был величайшим умом своего времени, что он говорит о человеке, который изобрел то же самое за 1500 лет до него?

И хотя эолипил не был создан для выполнения полезной работы, стоит помнить, что на самом деле он не мог выполнять никакой работы.В доиндустриальном мире древней Александрии паровой двигатель не использовался. Хотя на другом берегу Средиземного моря было , что идеально подошло бы для парового двигателя: железная дорога.

Да, в древнем мире было несколько рудиментарных железных дорог. Конечно, поезда по ним не ходили, но на этих древних рельсовых путях были желобчатые дорожки, по которым тянули машины, вероятно, под действием некоторой комбинации лошадей, людей и силы тяжести. Самым известным из них был Диолкос, который пересекал самую узкую часть Коринфского перешейка и позволял быстро транспортировать корабли по суше, помещая их на тележки пути.

Diolkos действовал примерно с 600 г. до н.э. до времен Героя … и если бы он проработал немного дольше, у кого-то, возможно, возникла блестящая идея снабдить транспортные средства путепроводом эолипилом Героя. В этом случае Герой, бесспорно, был бы оригинальным стимпанком, но я думаю, что мы все равно можем дать ему титул.

Первый в мире робототехник

Герой Александрии, по-своему, изобрел роботов. В его инженерной работе часто использовались автоматизированные устройства, которые можно было запрограммировать для выполнения определенных задач, а затем предоставить самим себе, чтобы завершить работу.Его считают одним из прадедов кибернетики, которая не появлялась как настоящая наука до середины 19 века.

Как ни странно, Герой в основном использовал свои автоматы для постановки пьес. Многие его инженерные исследования были направлены на улучшение работы греческого театра, и его главным достижением стала полностью автоматизированная пьеса, которая длилась более десяти минут — да, он, по сути, создал древнегреческий эквивалент Зала президентов Мира Диснея. Игра была, пожалуй, больше похожа на машину Руба Голдберга, чем на творение кибернетического блеска, поскольку она удерживалась вместе системой узлов, веревок и простых механизмов, приводимых в движение большим вращающимся цилиндром.

Но даже тогда механический люфт напоминал робот. Каждый сегмент пьесы — в данном случае веревки, узлы и механизмы — имел две разные настройки, и их можно было запрограммировать на выполнение разных действий в зависимости от того, как они были расположены. Это означает, что игра Hero, возможно, была первой программой, написанной в двоичном коде.

И это было не совсем скучное производство, как объясняет Эрик Дэвис в своей книге Techgnosis: Myth, Magic & Mysticism In the Age Of Information :

, один из которых сам прокатился перед аудиторией. мощность, проверенная посредством миниатюрного трехмерного представления, а затем совершила свой собственный выход.Другой разыграл дионисийский таинственный ритуал с аполлонической точностью: пламя закипало, грохотал гром, и миниатюрные женщины-вакханки безумно кружились вокруг бога вина на вращающемся шкивом вертушке.

Да, я бы купил билет на это возрождение.

Магистр оптики и математики

Герой был не только блестящим инженером, но и опытным математиком и теоретиком. Он придумал основы того, что сейчас известно как принцип Ферма. Герой предсказал, что луч света, проходящий между двумя точками, всегда будет идти по кратчайшему пути.Это достаточно простая идея, но очень мощная — действительно, пока наше понимание света не стало более сложным в прошлом веке или около того, это было в значительной степени определение того, что такое световой луч, и потребовалась тысяча лет, прежде чем Арабский ученый Альхазен мог бы предложить любое улучшение первоначальной концепции Героя.

Работа Героя по математике также была выдающейся. Он придумал простой способ быстро вычислить квадратный корень из любого числа (ну, если предположить, что вы можете быстро выполнять деление в столбик, во всяком случае), и он придумал то, что теперь известно как формула Героя.Эта формула позволяет вычислить площадь треугольника, не располагая никакой другой информацией, кроме длин его сторон. Но его самым удивительным математическим достижением должно быть открытие мнимых чисел, с которыми он столкнулся при разработке формулы для объема пирамидальной усеченной пирамиды.

Ветер и огонь

Но несмотря на всю его теоретическую работу — честно говоря, я удивлен, что он не случайно придумал относительность, пытаясь вычислить кубический корень, — величайшие достижения Героя остаются его изобретениями.Некоторые из них кажутся достаточно простыми. Например, его ветроколесо использовал энергию проходящих порывов ветра, чтобы заставить играть орган. Это не требовало особого технического мастерства, такого как его паровой двигатель или механические игры, но, очевидно, требовало его уникального понимания — до появления Героя не было никаких записей о ветряных машинах. Иногда гений не просто смотрит далеко вперед, а осознает очевидное, что прямо перед вами.

Теперь я знаю, что некоторые из вас думают — эти машины, формулы и все такое хорошее, но где практическое применение? Что сделал для меня Герой Александрии за последнее время? Что ж, если вы древний римлянин, он мог бы спасти вам жизнь.Он изобрел силовой насос, который мог очень быстро стрелять водой в любое место с помощью своих поршней. Дизайн, который вы видите выше, вероятно, является работой предшественника Героя Ктесибия, но Герой удалось улучшить эту более раннюю работу, и его насос стал решающим для древнеримского пожаротушения.

А как насчет торгового автомата?

Серьезно, паровые машины и примитивные роботы — это одно, а торговый автомат !? Из всех изобретений Героя это действительно должно быть моим любимым.Он описал устройство, которое он построил в своей работе Механика и оптика . Технически говоря, этот древний торговый автомат был дозатором святой воды, но, как и современные автоматы, он работал с монетами.

Пользователь кладет монету в прорезь, и монета падает на противень. Эта кастрюля была прикреплена к рычагу, и введение веса монеты заставляло рычаг открывать клапан, и святая вода хлынула. Монета продолжала наклонять чашу вниз до тех пор, пока она не смогла соскользнуть, после чего противовес защелкнул чашу на месте, закрывая клапан.

Итак, в следующий раз, когда вы будете проклинать машину с кока-колой за то, что она не приняла вашу порванную долларовую купюру, просто помните: вы смотрите на технологию, которой почти две тысячи лет. Будь то паровые двигатели, ветряные турбины или торговые автоматы, ни один изобретатель никогда не заглядывал в будущее и не вводил новшества так смело, как Герой Александрии. Если когда-либо и у ученого было хорошее имя, то наверняка им был Герой.

Чтобы узнать больше о Герое и других древних гениях, ознакомьтесь с в этом великолепном списке изобретений Героя Майкла Лаханаса, где можно найти еще больше примеров изобретений Героя.Питер Джеймс и Ник Торп Древние изобретения или этот перевод Героя Пневматика , переведенный Беннетом Вудкрофтом.

G / O Media может получить комиссию

С Днем Рождения, Джеймс Ватт (1736) — Valve Inventor и Steam Engine Improver

Джеймс Ватт, шотландский инженер

Джеймс Ватт родился 19 января 1736 года в Гриноке, Шотландия. Он был инженером-механиком и изобретателем, и усовершенствования паровой машины стали катализатором промышленной революции.Нам нужно благодарить ватт за паровой конденсатор, мощность в лошадиных силах, ранние регулирующие клапаны и единицу мощности в системе СИ — ватт.

После создания навигационных инструментов в подростковом возрасте Джеймс посвятил свое время и силы повышению эффективности паровых двигателей. Томас Сави и Томас Ньюкомен изобрели механические насосы за полвека до этого. Джеймс Ватт приступил к работе над усовершенствованием паровой машины, осознавая существующие в ней недостатки. Ватт обнаружил основную причину, по которой двигатели потребляют такое огромное количество пара, поскольку они охлаждались при каждом такте, а затем снова нагревались.

Ватту потребовался способ конденсировать пар без охлаждения цилиндра, и в итоге был разработан отдельный конденсатор.

Ватт вскоре увидел, что для уменьшения потерь при работе пара в паровом цилиндре необходимо найти способ поддерживать цилиндр всегда таким же горячим, как пар, который в него входит. Над его головой могла бы загореться лампочка, хотя ее изобрели только в следующем столетии. Он стал одержим своей работой.

Двигатель Boulton Watt

«Я не могу думать ни о чем, кроме этого двигателя»

Ватту было 29 лет в 1765 году, когда он обнаружил, что его идея будет работать, и следующие 11 лет он провел, выводя ее на рынок.Он брал большие займы, привлекал инвесторов и работал геодезистом, чтобы оплатить счета. В конце концов он стал партнером Мэтью Бултона. Бултон признал, что потенциальные применения паровых двигателей выходят далеко за рамки перекачивания воды.

Боултон, промышленник и провидец, понимал ценность того, чтобы все мастера работали в одном здании — «мануфактуре» (позднее сокращенной до «фабрики»). Раньше все мастера содержали свои цеха. Магазин пота был изобретен много лет спустя.

Боултон был уверен, что сможет продать двигатель, и предоставил столь необходимый капитал.Уоттс ненавидел продавать, и он был по уши в долгах, поэтому начал выдающееся симбиотическое партнерство и, в конечном итоге, еще больше изобретений.

Система передач Солнца и планеты

Sun and Planet Gears (Спасибо Wikipedia)

В возрасте 45 лет Ватт разработал свое следующее великое изобретение — метод преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение. Изобретение было солнечно-планетарной передачей, лучше, чем коленчатый вал (уже запатентованный). Солнечная и планетарная шестерни позволяли вращающемуся колесу поворачиваться более одного раза за ход поршня.Поскольку поршень двигался медленно, это было огромно.

Клапаны предварительного регулирования пара

Двигатель, запатентованный в 1782 году Боултоном и Ваттом, имел еще одно важное усовершенствование — в паровом цилиндре использовались клапаны над и под поршнем для независимого подсоединения к котлу или конденсатору; поршень выполнял работу как при движении вверх, так и при движении вниз. Это выровняло ход поршня, выполняя одинаковую работу при каждом движении.

Знаете ли вы, что подразделение Southern Valve компании Flotech продает и ремонтирует регулирующие клапаны?

Другие важные разработки, разработанные Watt, включают дроссельный клапан пара и механизм для соединения дроссельной заслонки с регулятором двигателя.При совместном использовании эти устройства регулировали поток пара в поршень и поддерживали постоянную скорость вращения двигателя.

Изобретенная мощность в лошадиных силах

В 1782 году британская лесопилка заказала двигатель для замены 12 лошадиных сил. Ватт использовал данные лесопилки, чтобы определить, что лошадь может поднять 33000 фунтов на расстояние в один фут за одну минуту, и таким образом разработал единицы лошадиных сил для продажи своих двигателей. Ватт подсчитал, сколько каждая компания сэкономила, используя его двигатели, а не упряжку лошадей.Покупатели должны были выплачивать ему одну треть этой суммы каждый год в течение следующих двадцати пяти лет. Покупатели ненавидели эту схему.

К 1800 году 84 британских хлопчатобумажных фабрики использовали двигатели Boulton и Watt.

Ватт (названный в честь Джеймса Ватта) — производная единица мощности в Международной системе единиц (СИ). Единица измерения — один джоуль в секунду — измеряет скорость преобразования энергии.

Петаватт благодарности (петаватт равен одному квадриллиону (10 15 ) ватт) Джимми, моему любимому шотландскому изобретателю!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *