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

Как оказывается изобретательство и механика в семье Уатт –дело семейное. Его отец также был механиком, строивший и починявший разнообразные инструменты и машины от музыкальных (органы) до кранов, служивших для подымания тяжестей. Уатт с детства был окружен инструментами, любил в них всматриваться, делал для себя игрушки, а потом различные модели. Родители его, принимая во внимание слабое здоровье маленького Джеймса, не принуждали его учиться и предоставляли ему много свободы в выборе занятий. Уатт в начальном училище не отличался успехами, но в гимназии шел лучше, хотя болезненный организм и там препятствовал непрерывности его занятий. Во всяком случае, математические занятия в школе и примеры отца не остались без влияния на развитие в юном Уатте склонности к механике. Вообще же он любил очень многое и, между прочим — занятие естественными науками и медициной, так что сам в юные годы не мог определить, в чем состояло его истинное призвание. Уатт нередко бывал в Глазго у дяди, университетского профессора, и там свел знакомство со многими учеными и образованными людьми. Он никогда не проходил никаких специальных курсов, но много читал, размышлял и сам образовал себя и сделался многосторонне знающим человеком.

Джеймс Уатт был ключевой фигурой в Промышленной революции. На самом деле Джеймс Уатт не был первым человеком, который изобрел паровую машину. Подобное устройство было описано Героном Александрийским в первом веке. В 1698 году Томас Сейвери запатентовал паровую машину, которую использовали для откачки воды, и в 1712 году англичанин Томас Ньюкомен запатентовал ее улучшенную версию. Однако машина Ньюкомена обладала такой низкой производительностью, что ее использовали только для откачки воды из угольных шахт.

Уатт заинтересовался паровой машиной в 1764 году, когда он ремонтировал модель машины, изобретенной Ньюкоменом. Хотя Уатт только год учился на инструментальщика, он обладал большими изобретательскими способностями. Он сделал такие значительные усовершенствования в изобретении Ньюкомена, что правильней было бы считать Уатта изобретателем первой паровой машиной с практическим применением.

Уатт также создал в 1781 году целый ряд приспособлений, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное. Это устройство намного увеличило количество пользователей паровой машины. В дополнение к другим различным усовершенствованиям Уатт, в 1788 году, изобрел  центробежный регулятор, при помощи которого осуществлялся автоматический контроль за скоростью машины, через два года изобрел манометр, счетчик, указатель уровня, дроссельный клапан.

Сам Уатт не обладал хорошей деловой жилкой. Однако в 1775 году он вступил в деловое сотрудничество с Мэтью Баултоном, инженером и очень хорошим бизнесменом. На протяжении двадцати пяти лет фирма Уатта и Баултона произвела большое количество паровых машин, и оба партнера стали очень состоятельными людьми.

Трудно переоценить значение паровой машины. В действительности было много других изобретений, которые сыграли роль в развитии Промышленной революции. Были изобретения в добывающей промышленности, металлургии, во многих областях, связанных с механизацией промышленного производства. Некоторые изобретения, такие как самолетный челнок (Джон Кей, 1733), прядильная машина «Дженни» (Джеймс Харгривс, 1764), даже предшествовали работе Уатта.

Большинство же других изобретений представляли собой весьма незначительные усовершенствования, и ни одно из них не оказало никакого влияния на Промышленную революцию. Совсем по-другому дело обстояло с паровой машиной, которая сыграла решающую роль и без которой Промышленная революция имела бы совершенно другой характер. Первоначально, несмотря на то, что некоторое распространение получили ветряные и водяные мельницы, главным источником энергии всегда были человеческие мускулы. Этот фактор резко ограничивал производительную мощность промышленности. С изобретением паровой машины ограничение было снято. Производство получило большое количество энергии, что вызвало его бурный рост.

Однако паровая машина явилась не только источником энергии для заводов, она нашла много других применений.

К 1783 году маркиз Жоффруа Д’Аббан с успехом использовал паровую машину для приведения в движение судов. В 1804 году Ричард Тревитик построил первый локомотив. Ни одна из этих ранних моделей не имела коммерческого успеха. Однако за несколько десятков лет пароходу и железной дороге предстояло коренным образом изменить всю систему наземного и водного транспорта.

Промышленная революция произошла в одну и ту же историческую эпоху с Американской и Французской революциями. Хотя это сразу не стало очевидным, сегодня мы можем понять, что Промышленной революции суждено было оказать значительно большее влияние на повседневную жизнь людей, чем любой из этих исторических политических революций. 

И поэтому Джеймса Уатта можно с полным основанием считать одной из самых значимых личностей в истории!

Поделиться ссылкой:

От «Порхающей райской птички» до «Вечного двигателя»

Небывалый рост промышленности и частного предпринимательства, восстановление народного хозяйства после гражданской войны и переход к новой экономической политике государства в начале 1920-х годов – все это способствовало всплеску инженерно-технической мысли. В этот период появляется множество изобретений и усовершенствований в различных отраслях производства и добычи полезных ископаемых.

Паровую машину по праву называют двигателем прогресса. Придуманный англичанином Томасом Севери и впервые примененный для нужд производства Джеймсом Уаттом в 17 веке к концу 19 – началу 20 века паровой двигатель достиг своего совершенства. Паровые двигатели в первую очередь использовались в промышленности, например при производстве металлопроката.

В первые годы советской власти в Комитет по делам изобретений заявки на получение патентов подает известная немецкая фирма «Шмидтовское общество перегретого пара». В нескольких заявках, сохранившихся у нас в архиве, предлагаются различные усовершенствования парового двигателя, повышающие его коэффициент полезного действия.

По сравнению с основательными, профессионально выполненными чертежами немецкой фирмы, чертеж и описание «Повысителя использования тепла отработанного пара паровых машин» 1930 года киевлянина В. И. Волкова выглядит дилетантски. Мы не знаем, вносил ли проект Волкова техническую новизну в конструкцию устройства (экспертная комиссия не рассматривала заявление по причине неверно оформленной заявки), но известно, что уже в 1930-е годы паровой двигатель активно вытеснялся двигателем внутреннего сгорания.

Среди промышленных изобретений обращает на себя внимание изобретение русского инженера, архитектора, изобретателя и учёного Владимира Григорьевича Шухова. Сейчас имя Шухова широко известно в связи с гиперболоидными (сетчатыми) башнями: радиовышка на Шаболовке в Москве, шуховская башня в Липецкой области, построенные в конце 19 — начале 20 веков, сохранились они до сих пор. Инженерная мысль В.Г. Шухова не знала границ, его изобретения внедрены во многие сферы деятельности человека. Это военная и нефтеперерабатывающая промышленность, системы водоснабжения, создание парогенераторов, строительство легких архитектурных конструкции.

В 1896 году Шухов изобрел новый водотрубный паровой котел в горизонтальном и вертикальном исполнении. В 1900 году его паровые котлы были отмечены высокой наградой — на Всемирной выставке в Париже Шухов получил золотую медаль. По патентам Шухова до и после революции были произведены тысячи паровых котлов. В 1925 году, уже в советской России, В.Г. Шухов получает патент на изобретение водогрейного котла, который продлевает запатентованные права на это изобретение еще в 1910 году. На выставке представлена одна из моделей «водогрейного котла системы В.Г. Шухова». И по сей день водогрейные котлы, или парогенераторы широко применяются в тяжелой, деревообрабатывающей, фармацевтической и строительной промышленности как альтернативный источник энергии.

Среди заявок на патент на изобретение есть несколько заявок от Владимира Ефимовича Грум-Гржимайло, российского и советского изобретателя, инженера-металлурга, педагога, члена-корреспондента АН СССР. Все представленные изобретения касаются конструкций печей промышленного и бытового назначения. На витрине можно видеть устройство стеклоплавильной ванны – печи, работающей на нефтяном топливе, на которую В.Е, Грум-Гржимайло получил патент в 1924 году. (на витрине) И сегодня в промышленных условиях процесс стекловарения производится в ванных стекловаренных печах, обладающих максимальной производительностью. Нефтяное топливо для расплавления стеклянной масс – шихты — почти повсеместно заменено на газовое как более эффективное и экономичное.

В начале 20-х годов прошлого столетия бурный рост промышленности предполагал разведку и добычу полезных ископаемых. В комитет по делам изобретений посылалось множество заявок на патенты на изобретение различных способов разведки ископаемых.

Вот, например, радиометрический способ разведки залежей полезных ископаемых, предложенный в 1929 году профессором, крупным специалистом в области отечественной радиологии, геофизики и радиохимии, Леонидом Николаевичем Богоявленским. Его метод основан на выявлении и изучении естественной радиоактивности горных пород. На витрине представлен отзыв об изобретении Л. Н. Богоявленского эксперта И. Котляревского, в котором сказано, что изобретение «…является интересным в смысле практического его значения для широкого применения на практике». Сейчас подобный метод широко применяю при геофизической разведке залежей нефти, газа, руд, содержащих радиоактивные элементы.

Молодое российской государство остро нуждалось в накоплении запаса таких ценных металлов, как золото и платина. На витрине представлены два различных способа выделения из породы золота и других драгоценных металлов.

Первый способ, механический, с помощью улавливающего аппарата, предложил уральский техник Андрей Михайлович Черепухин. В основе его метода лежит захват и осаждение частиц золота специально направленным током воды. По заключению экспертов, прибор позволяет свести к минимуму (меньше 1%) потери ценных металлов в отработанной породе. На подобный прибор А.М. Черепухин получил «патент на привилегию» еще в 1910 году. Тогда в качестве эксперта выступил внук замечательного русского изобретателя Ивана Петровича Кулибина Кулибин Константин Александрович, горный инженер, специалист по золоту, изобретший свою золотопромывочную машину «кулибинку», которую с успехом применяли много лет.

Другой способ получения золота – электрохимический. Благовещенский техник-электрик Иван Андреевич Меркулов сконструировал прибор «Ауроуловитель». В основе действия прибора лежит способность мельчайших частиц золота, платины и других драгметаллов вступать в соединение с цианидами (производными цианистого калия и натрия) в водном растворе. При этом образуется вещество, оседающее на специальных фильтрах. Таким образом, прибор позволяет значительно уменьшить потери золота, уносимого водой при его промывке. Принцип, лежащий в основе прибора И. А. Меркулова, впервые применен в конце 19 века в Шотландии, а затем в Новой Зеландии, но широкое применение во всем мире он нашел только в 1970-х годах.

Идея безотходного производства легла в основу интересного предложения Дмитрия Смирнова, рабочего Ржевского термоизоляционного завода «Красная Звезда». Он предложил свою конструкцию швейной машины для сшивания обрезков шевелина (это грубая льняная ткань, применяемая в качестве термоизоляционного материала), образующихся в результате производства. Он так же разработал «пресс для производственных отбросов», производящих брикеты из шелухи подсолнухов, опилок и других сыпучих горючих материалов, которые в свою очередь буду сжигаться в заводских печах вместо дров.

Создатель «пыхтящего дьявола»

Сын управляющего одной из шахт Ричард с детства любил наблюдать, как паровые машины качают воду из глубоких оловянных и медных рудников. И в девятнадцать лет он поступил на работу в шахту East Stray Park рабочим по обслуживанию этих машин.

Его дальнейшей карьере помогло то, что он женился на Джейн Харви из Хейла. Джон Харви, отец Джейн, построил местный литейный завод Harveys of Hayle, известный созданием огромных машин для перекачки воды из шахт на основе двигателей Ньюкомена и Ватта.

Гигант пара

В 1797 году Тревитик уже работал инженером на шахте Динг-Донг и здесь увлекся идеей усовершенствования паровой машины. Вместе с Эдвардом Буллом он впервые применил в разработанном им новом варианте парового двигателя пар высокого давления, что позволило уменьшить габариты паровых агрегатов при той же мощности. Молодой инженер не обращал внимания на страхи именитых коллег, в том числе самого создателя паровой машины Уатта, который считал весьма опасным работать с паровыми машинами при повышенном давлении. Как писал Уатт, «только убийца, ни во что не ставящий человеческую жизнь, может настаивать на применении пара в семь-восемь атмосфер».

Уменьшение габаритов паровой машины, которого добился Тревитик, позволило ему заняться конструированием экипажей на паровом ходу, идею которых он почерпнул у Уильяма Мердока, соратника Уатта. Мердок жил в Редруте и был соседом Тревитика, который в то время занимался там установкой двигателей для откачки воды в местных шахтах. Еще в 1784 году Мердок построил трехколесный экипаж на паровой машине, который однажды поздно вечером испытал на дороге — к ужасу местного священника, решившего, что он увидел дьявола. Но дальше этой пробы у Мердока дело не пошло.

Возможно, Мердок заимствовал эту идею у Джеймса Уатта, который тоже задумывался над тем, как использовать паровую машину для создания колесного транспортного средства, и даже сделал эскиз возможной конструкции, но отбросил эту идею: слишком велики тогда были размеры паровой машины.

А Ричард Тревитик, используя свои достижения по усовершенствованию паровой машины, уже в 1801 году построил самодвижущуюся повозку на паровом двигателе, которая произвела настоящий фурор на улицах небольшого городка Кэмборна, куда переселился изобретатель. Местные сразу окрестили изобретение «драконом Тревитика» и «фугасом капитана Дика». (Корнуэльских управляющих шахтами в знак уважения называли капитанами). Посмотреть на паровой экипаж ежедневно собиралась большая толпа зевак, некоторых Тревитик, бывало, брал с собой в поездку. Это была первая в истории публичная демонстрация транспорта, работающего на пару.

Но «дракон» недолго веселил публику: однажды Тревитик остановился перед пабом, чтобы перекусить, но забыл уменьшить огонь, подогревающий котел, в результате вода в нем выкипела, емкость раскалилась, и вся машина сгорела за несколько минут. Однако Тревитика, уже прославившегося своим оптимизмом, это происшествие ничуть не смутило, и он продолжил опыты с еще большим рвением. Тревитик спроектировал еще одну коляску, на которой сделал несколько пробегов в Лондоне, рассчитывая собрать средства на продолжение работ, но, к сожалению, это ему не удалось. Тем не менее он получил официальный патент на свою «машину высокого давления» и ее разнообразные применения, в том числе в транспорте.

В 1802 году английский конструктор Ричард Тревитик сделал паровой автомобиль. Экипаж двигался с грохотом и чадом, пугая пешеходов. Его скорость достигла 14 км/ч

Wikipedia

Поймай меня, если сможешь

Современники описывали Тревитика как человека, которого переполняли новые идеи. Поэтому он не остановился на создании своего «дракона», и в 1804 году, будучи инженером уже на Пенидарренском чугунолитейном заводе в Мертир-Тидвиле, создал первый в истории паровоз, который протащил пять фургонов, десять тонн железа и семьдесят человек на расстояние более девяти миль со средней скоростью около пяти миль в час.

В 1808 год Ричард Тревитик построил паровоз более совершенной конструкции, развивавший скорость до 30 км./ч; демонстрировал его в предместье Лондона. Паровоз получил название «Catch Me Who Can»

Wikipedia

Первый локомотив работал исправно, однако слабые чугунные рельсы часто ломались под его тяжестью. Владелец предприятия, на путях которого проводились испытания, вместо того чтобы усилить рельсы, распорядился прекратить поездки и использовать паровоз просто в качестве паровой машины.

Через год, в 1805-м, Тревитик построил второй паровоз для рудников близ Ньюкасла, но рельсы и там оказались слабыми.

А в 1808 году на окраине Лондона Ричард выбрал площадку, которую огородили высоким забором и построили там кольцевую рельсовую дорогу, по которой Тревитик запустил новый паровоз под названием «Поймай меня, если сможешь». Все желающие могли посмотреть на диковинное изобретение или прокатиться на нем за определенную плату. Но вскоре рельсы сломались и здесь. Ричард надеялся, что его опытами заинтересуются владельцы различных фабрик и профинансируют продолжение работ, однако ошибся.

К слову, именно опыты Тревитика подтолкнули изготовителей рельсов заменить чугун на железо. Рельсы из сварочного железа впервые применил в Англии инженер Никсон в 1803 году. К 1820-му производство железных рельсов в Англии было уже хорошо освоено.

В целях пропаганды паровоза Тревитик построил за свой счет кольцевую дорогу в парке, где «Поймай меня, кто сможет» соревновался в скорости с лошадьми и перевозил людей ради развлечения

Wikipedia

Много изобретений и мало денег

Потерпев неудачу с продвижением своего паровоза, Тревитик в 1812 году сконструировал компактную паровую молотилку. Она исправно работала в течение многих лет, после чего была выставлена в одном из лондонских музеев, где и хранится до сих пор.

По заказу морского ведомства Тревитик соорудил паровую землечерпалку для углубления дна Темзы, разработал проект парового судна и участвовал в неудавшейся прокладке тоннеля под Темзой.

Вся эта деятельность приносила мало доходов, и в поисках новых заказов он знакомится с владельцем серебряных рудников в Перу, прибывшим в 1813 году в Англию. Многие шахты этих рудников с увеличением глубины разработок заливала вода. Тревитик охотно согласился руководить постройкой паровых насосов для шахт и даже вложил в дело имевшийся у него небольшой капитал.

Через год требуемое число паровых машин было готово и отправлено в сопровождении английских механиков в Перу. Понадобилось почти два года, чтобы они прибыли на место. Только в 1816 году была успешно запущена одна из машин, но остальные из-за неопытности механиков пустить в работу не удавалось. Получив известие об этом, Тревитик отплывает в Южную Америку. По прибытии он быстро запускает все насосы, и добыча серебра резко возрастает.

Благодаря этому Тревитик завоевал настолько огромный авторитет у местных горнопромышленников, что губернатор провинции даже предложил отлить его статую из серебра. Однако у изобретателя не сложились отношения с руководством компании, он вынужден был покинуть рудники и некоторое время разъезжал по Перу, обучая местных горнопромышленников «европейским» приемам работы.

После смерти руководителя компании серебряных рудников он возвращается к прежней работе и становится главой предприятия. Дела компании шли хорошо, но в 1821 году в Перу, тогда испанской колонии, вспыхивает восстание против испанцев. Заодно повстанцы разгромили оборудование рудников, и Тревитик лишился всего состояния (и едва не лишился жизни).

Он покидает Перу и переезжает вначале в Чили на медные рудники, а затем в Коста-Рику. Здесь он изучает работу местных рудников и вместе с компаньоном проводит изыскания новых месторождений серебра и меди, которые он собрался разрабатывать. Для этого Тревитику был необходим капитал. Чтобы достать его, он после десятилетнего пребывания в Южной Америке решает вернуться в Англию. Но на родине Тревитика ждало разочарование: денег достать не удалось. И он снова начал заниматься изобретательской деятельностью.

Тревитик разработал проект боевого корабля с металлическим корпусом и паровым двигателем, плавучий паровой насос для осушения залитой местности (он намеревался использовать его в Голландии), проект устройства парового отопления жилых помещений. Но и эти, и другие его проекты по разным причинам так и не были реализованы.

Конец жизни Тревитик прожил в бедности. Он даже вынужден был обратиться в английский парламент с просьбой о финансовой помощи. Перечислив в своем прошении все свои важнейшие, по его мнению, изобретения, он завершил просьбу словами: «Проситель, однако, надеется, что его важные изобретения и усовершенствования не останутся не вознагражденными английской нацией, тем более что он до сих пор не получал ничего за убытки, которые он сам и его семья терпели благодаря тому, что он истратил свое состояние для общественного блага».

Крик о помощи не был услышан, и вскоре, 22 апреля 1833 года, создатель первого в мире паровоза умер. Похоронили Тревитика на кладбище для бедняков. Впоследствии место захоронения затерялось.

Но все же о достижениях великого изобретателя не забыли. В Кэмборне ему поставили памятник, в Дартфорде, где он умер, установили мемориальную доску, посвященную последним годам его жизни. А в Кардиффском университете библиотека названа его именем.

Последователи

Тревитик был первым, но не единственным, кто пытался поставить паровую машину на колеса. Джордж Стефенсон, работавший кочегаром на рудниках и в совершенстве изучивший имевшиеся там паровые машины, тоже решил создать собственный паровоз.

Работа над постройкой локомотива длилась десять месяцев. Первое испытание паровоза Стефенсона состоялось 25 июля 1814 года на путях рудника в Килингворте близ Ньюкасла. Паровоз в тот день провез состав из восьми груженых вагонов весом 30 тонн со скоростью около семи километров в час. После успешных испытаний паровоз начал регулярную перевозку грузов. В последующие годы Стефенсон построил еще несколько моделей паровоза, улучшая раз за разом его конструкцию.

Наряду с улучшением механической части паровоза Стефенсон занялся усовершенствованием рельсового пути, чтобы повысить его надежность и устранить тряску. В 1816 году он получил патент на усовершенствованный им рельсовый стык, что позволило значительно смягчить удары при проходе через него колес подвижного состава.

После этого Стефенсон занялся постройкой первой в мире железной дороги общественного пользования Стоктон — Дарлингтон. День ее открытия, 27 сентября 1825 года, считается днем основания железных дорог. Тогда при огромном стечении зрителей паровоз, ведомый Стефенсоном, повез состав из 38 вагонов, часть из которых была загружена углем и мукой. А 21 вагон был оборудован сиденьями для публики.

В каком году изобрели первый паровой двигатель

Первый паровой двухцилиндровый двигатель построили в России, а весь мир считает, что в Британии.

1728 г в Екатеринбурге родился известный русский теплотехник и механик Иван Иванович Ползунов разработчик первого
двухцилиндрового парового двигателя в мире. Свое открытие он сделал на 20 лет раньше Д. Уатта, который считается первооткрывателем в этой области, и именно в честь него называется единица мощности «Ватт». Ради справедливости стоит заметить, что паровые машины известны с 17 века, правда они были не совершенны, и использовалась как насосы, но именно на них в своих разработках оперились Ползунов и Уатт. А как вышло, что мощность мериться в Ваттах, попробуем разобраться в этой статье и начнем с самого начала, с юности нашего инженера.
И так в возрасте 10 лет Ползунов идет в школу при местно заводе, и спустя 4 года после ее окончания обучается под руководством главного механика Бахарева, знакомится с имеющимся оборудование и процессами там происходящими.

В 1747 году его отправляют в Барнаул на медеплавильный завод, где он получает должность «смотритель и учётчик при печах», на тот момент Ивану 18 лет. На медеплавильном заводе он не плохо себя зарекомендовал и Ползунову дают задание, исполняя которое он исследует место для пристани и дорогу до рудника. Пройдя весь 90 километровый маршрут пешком проводя замеры, он выделяет колышками маршрут в два раза короче действующего. По окончанию данного задания Ползунова отправляют в Красноярскую пристань, теперь он занят возведением разных объектов. А в 1753 на Змеиногорский руднике его ждет первый серьезный проект, строительство пильной мельницы в близь плотины. Мельница представляла из себя очень сложный механизм для того времени, и для Ползунова это стало хорошей практикой.
В 1755 году Ползунов получает еще одно серьезное задание, узнать причину брака на стекольном заводе, после месяца работы Ползунов заявляет о том, что виной брака посуды является неправильное охлаждение изделий. В 1759 году Иван Иванович дослуживается до обер-офицерского чина.
1763 году Иван Иванович Ползунов разрабатывает проект своего собственного парового двигателя, а на следующий год приступает к конструированию. Это был первый в мире двигатель состоящий из двух цилиндров, поршни которого работали на один вал, двигатель обходился без энергии воды, которая вращала колеса, что позволяло ставить его в любом месте. Это была революция того времени. Проект оценила лично ЕкатеринаII, и пожаловала изобретателю премию и более высокий чин «капитана-поручика».
В 1764-1766 году Ползунов приступает к работе над новым двигателем, предназначенным для дутья металлургической печи, его мощность в первые в мире достигла 32 л.с. Конструкция была исполинского размера, высота с трехэтажный дом, а некоторые детали весели около 3-х тон. Поршня двигали балки, которые в свою очередь приводили в движения меха, дающие дутье металлургической печи.
27 мая 1766 года Ползунов умирает от чахотки не успев запустить свой двигатель, ему было на тот момент всего 38 лет. Двигатель запустили в августе ученики Ползунова, машина работала до ноября и смогла не только окупит себя но и принести прибыль заводу. В ноябре началась течь воды из цилиндра и котла, без Ивана Ивановича проблема оказалась нерешаемой, исполин встал простояв на заводе 14 лет, после чего его демонтировали.

Да разработанная Ползуновым машина уступала показателям машины Уатта, но она была создана на 20 лет раньше и преимущества машины Уатта были не столько революционными. Если бы Ползунов не умер, так рано он мог ее совершенствовать и развивать, так же у Ползунова не было последователей. Продолжать его дело начнут уже в 19 веке отец и сын Черепановы. Да и промышленность России на тот момент не сильно нуждалась в инновации в отличии от Европы.

Источник

История парового двигателя

Первая паровая машина была построена в 1698 году английским военным инженером Томасом Савери (ок. 1650-1715). Его изобретение, предназначенное для откачки воды из угольных шахт, было известно как друг Шахтера. Машина, не имевшая подвижных частей, состояла из простого котла — паровой камеры, клапаны которой были расположены на поверхности — и трубы, ведущей к воде в шахте внизу. Вода нагревалась в камере котла до тех пор, пока ее пар не заполнял камеру, вытесняя любую оставшуюся воду или воздух. Затем клапаны были закрыты, и холодная вода была распылена по камере. Это охладило и сконденсировало пар внутрь для того чтобы сформировать вакуум. Когда клапаны были открыты, вакуум всасывал воду из шахты,и процесс мог быть повторен.

Несколько лет спустя английский инженер Томас Ньюкомен (1663-1729) усовершенствовал паровой насос. Он увеличил эффективность, установив движущийся поршень внутри цилиндра. Эта техника все еще используется и сегодня. Цилиндр — длинная, тонкая, закрытая камера, отделенная от котла. Цилиндр заменил большую, открытую камеру котла. Поршень — скользящая деталь, которая помещается в цилиндр. Он использовался для создания движения вместо вакуума. Пар заполнял цилиндр из открытого клапана. При заполнении вода в цилиндре распылялась, в результате чего пар внутри конденсировался в воду и создавал частичный вакуум. Давление наружного воздуха после этого двигало поршень вниз, что являлось достаточной силой для движения. Поршень был соединен с балкой, которая была соединена с водяным насосом на дне шахты насосной штангой. Через эти соединения движение поршня заставило водяной насос всасывать воду.

Наиболее важное усовершенствование конструкции парового двигателя было достигнуто шотландским инженером Джеймсом Уаттом (1736-1819). Он решил улучшить работу двигателя Ньюкомена и к 1769 году пришел к выводу: если пар конденсируется отдельно от цилиндра, цилиндр всегда можно держать горячим. В том же году он представил конструкцию парового двигателя, который имел отдельный конденсатор и герметичные цилиндры. Так как это поддерживало раздельные процессы нагрева и охлаждения, его машина могла работать постоянно, без какой-либо длительной паузы в каждом цикле для повторного нагрева цилиндра. Усовершенствованная конструкция парового двигателя Уатта (Watt) использует на треть меньше топлива, чем сопоставимый двигатель Ньюкомена.

В течение следующих 15 лет, Уатт продолжал совершенствовать свой двигатель и сделал три значительных дополнений. Он ввел центробежный регулятор, устройство, которое могло контролировать выход пара и скорости двигателя. Он сделал двигатель двойного действия, позволив пару входить поочередно с обеих сторон поршня. Это позволило двигателю работать быстро и доставлять мощность на нисходящий и восходящий ход поршня. Самое главное, он прикрепил маховик к двигателю.

Маховики позволяют двигателю работать более плавно, создавая более постоянную нагрузку, и они преобразуют обычный ход назад и вперед в круговое (вращательное) движение, которое может быть легко адаптировано к Силовым машинам. К 1790 году усовершенствованный паровой двигатель Ватта стал мощным и надежным источником энергии, который можно было найти практически в любом месте. Он использовался для накачки сильфонов для доменных печей, для приведения в действие огромных молотков для формования и упрочнения кованых металлов, а также для поворота машин на текстильных заводах. Более того, именно паровой двигатель Уотта ускорил промышленную революцию как в Англии, так и во всем остальном мире.

Пар был успешно адаптирован к моторным лодкам в 1802 году и железным дорогам в 1829 году. Позже некоторые из первых автомобилей были приведены в действие паром. В 1880-х годах английский инженер Чарльз А. Парсонс (1854-1931) создал первую паровую турбину, новую паровую технологию, которая была более эффективной и которая позволила паровому двигателю развиться в очень сложный и мощный двигатель, который приводил в движение огромные корабли и управлял турбогенераторами, которые поставляли электричество.

Как доминирующий источник энергии, паровые двигатели в конечном счете стали менее популярны, поскольку другие источники энергии стали доступными. Хотя между 1897 и 1927 годами в Соединенных Штатах было произведено более 60 000 паровых автомобилей, паровой двигатель в конечном итоге уступил место двигателю внутреннего сгорания в качестве источника питания для транспортных средств.

Источник

Паровой двигатель.Как зарождалась эпоха.-

Паровая машина была одним из важнейших изобретений промышленной революции. Паровые двигатели использовались во всех видах применения, включая заводы, шахты, локомотивы и пароходы.

Паровые двигатели используют горячий пар из кипящей воды для перемещения поршня (или поршней) вперед и назад. Затем движение поршня использовалось для привода машины или вращения колеса. Чтобы создать пар, большинство паровых двигателей нагревало воду, сжигая уголь.

Важность парового двигателя в промышленности

Паровой двигатель способствовал промышленной революции. До появления энергии пара большинство фабрик и мельниц работали на воде или ветре. Вода была хорошим источником энергии, но фабрики должны были располагаться возле реки. И вода, и энергия ветра могут быть ненадежными, так как иногда реки могут высыхать во время засухи или замерзать зимой,а ветер не всегда дует.
Мощность пара позволяла фабрикам размещаться где угодно. Он также обеспечивал надежное питание и мог использоваться для питания больших машин.

Один из первых паровых двигателей был изобретен Томасом Савери в 1698 году. Он был не очень полезен, но другие изобретатели со временем сделали его улучшение. Первый полезный паровой двигатель был изобретен Томасом Ньюкоменом в 1712 году. Двигатель Ньюкомена использовался для откачки воды из шахт.Высокоскоростной паровой
двигатель Porter-Allen был популярен в конце 1800-х и начале 1900-х годов.
Мощность пара действительно выросла благодаря усовершенствованиям, сделанным Джеймсом Уаттом в 1778 году. Паровая машина Watt значительно повысила эффективность паровых двигателей. Его двигатели меньше и используют меньше угля. К началу 1800-х годов паровые двигатели Watt использовались на заводах по всей Англии.

На протяжении 1800-х годов паровые двигатели были усовершенствованы. Они стали меньше и эффективнее. Большие паровые двигатели использовались на заводах и мельницах для питания машин всех типов. Меньшие паровые двигатели использовались в транспортировке, включая поезда и пароходы.

Паровой двигатель был в значительной степени заменен электричеством и двигателем внутреннего сгорания (бензин и дизель). Некоторые старые паровые двигатели до сих пор используются в старинных локомотивах.
Тем не менее, паровая энергия все еще широко используется во всем мире для различных отраслях. Многие современные электростанции используют пар, образующийся при сжигании угля, для производства электроэнергии. Кроме того, атомные электростанции используют пар, вырабатываемый в результате ядерного синтеза, для производства электроэнергии.

Источник

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

Полностью его труд звучит так: «новое изобретение для подъема воды для всех видов мельниц с помощью двигательной силы огня.» Впоследствии механизм нарекли «Машиной Севери» или «огненным двигателем». Патент был выдан сроком на 14 лет, а позже продлен до 21 года.

По словам ученого, это изобретение произошло абсолютно случайно. На самом деле, «Машина Севери» — это всего лишь паровой насос. В основу его конструкции не входили цилиндр с поршнем или какие-либо другие детали, приводимые в движение. Однако пар для работы насоса генерировался в отдельном котле. Именно это открытие впоследствии позволило другим ученым разработать и внедрить в механические устройства реальные паровые двигатели. «Машина Севери», в свою очередь, отличалась низкой эффективностью и прерывистой работой (воду приходилось откачивать разными порциями).

Первый прототип паровоза (поезда, оснащенного паровым двигателем) был построен в 1769 году военным инженером Николя-Жозе Кюньо. Именно паровой двигатель привёл к взрывному росту промышленности в XVIII-XIX веках. Железнодорожные составы, корабли, водяные насосы, станки на заводах и фабриках, котельные, первая моторизированная сельская техника, деревообрабатывающие предприятия, ранние автомобили и грузовики — буквально всё держалось на паровых двигателях, пока их не заменили электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания в конце XIX — начале XX веков. Именно на таких двигателях, примитивных и проблемных по современным меркам, двигателях обработка и логистика материалов постепенно пришли в кондицию, при которой мир стал готов к внедрению цифровых высокотехнологичных продуктов, как интернет и смартфоны. Без «гонки вооружений» в транспорте и технологичных заводах мир бы ещё долго стагнировал. Да что и говорить — до изобретения парового двигателя путешествовать между городами было большой проблемой, а до поездов по железной дороге ездили. лошади, которые были медленными и быстро уставали.

Кстати, немного позже именно Севери впервые использовал такое понятие, как «лошадиная сила».

Источник

История паровых машин

О истории развития парового двигателя, достаточно подробно описано в этой статье. Тут же — наиболее известные решения и изобретения времен 1672-1891 года.

Первые наработки.

Начнем с того, что еще в семнадцатом веке пар стали рассматривать как средство для привода, проводили с ним всяческие опыты, и лишь только в 1643 году Эванджелистом Торричелли было открыто силовое действие давления пара. Кристиан Гюйгенс через 47 лет спроектировал первую силовую машину, приводившуюся в действие взрывом пороха в цилиндре. Это был первый прототип двигателя внутреннего сгорания. На аналогичном принципе устроена водозаборная машина аббата Отфея. Вскоре Дени Папен решил заменить силу взрыва на менее мощную силу пара. В 1690 году им была построена первая паровая машина, известная также как паровой котел.

Она состояла из поршня, который с помощью кипящей воды перемещался в цилиндре вверх и за счет последующего охлаждения снова опускался – так создавалось усилие. Весь процесс происходил таким образом: под цилиндром, который выполнял одновременно и функцию кипятильного котла, размещали печь; при нахождении поршня в верхнем положении печь отодвигалась для облегчения охлаждения.

Позже два англичанина, Томас Ньюкомен и Коули – один кузнец, другой стекольщик, – усовершенствовали систему путем разделения кипятильного котла и цилиндра и добавления бака с холодной водой. Эта система функционировала с помощью клапанов или кранов – одного для пара и одного для воды, которые поочередно открывались и закрывались. Затем англичанин Бэйтон перестроил клапанное управление в подлинно тактовое.

Применение паровых машин на практике.

Машина Ньюкомена вскоре стала известна повсюду и, в частности, была усовершенствована, разработанной Джеймсом Уаттом в 1765 году системой двойного действия. Теперь паровая машина оказалась достаточно завершенной для использования в транспортных средствах, хотя из-за своих размеров лучше подходила для стационарных установок. Уатт предложил свои изобретения и в промышленности; он построил также машины для текстильных фабрик.

Первая паровая машина, используемая в качестве средства передвижения, был изобретена французом Николя Жозефом Куньо, инженером и военным стратегпм-любителем. В 1763 или 1765 году он создал автомобиль, который мог перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 и максимальной – 9,5 км/час. За первой попыткой последовала вторая – появился автомобиль для транспортировки орудий. Испытывался он, естественно, военными, но из-за невозможности продолжительной эксплуатации (непрерывный цикл работы новой машины не превышал 15 минут) изобретатель не получил поддержки властей и финансистов. Между тем в Англии совершенствовалась паровая машина. После нескольких безуспешных, базировавшихся на машине Уаттa попыток Мура, Вильяма Мердока и Вильяма Саймингтона, появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревисика, созданное по заказу Уэльской угольной шахты. В мир пришел активный изобретатель: из подземных шахт он поднялся на землю и в 1802 году представил человечеству мощный легковой автомобиль, достигавший скорости 15 км/час на ровной местности и 6 км/час на подъеме.

Приводимые в движение паром транспортные средства все чаще использовались и в США: Натан Рид в 1790 году удивил жителей Филадельфии своей моделью парового автомобиля. Однако еще больше прославился его соотечественник Оливер Эванс, который спустя четырнадцать лет изобрел автомобиль-амфибию. После наполеоновских войн, во время которых «автомобильные эксперименты» не проводились, вновь началась работа над изобретением и усовершенствованием паровой машины. В 1821 году ее можно было считать совершенной и достаточно надежной. С тех пор каждый шаг вперед в сфере приводимых в движение паром транспортных средств определенно способствовал развитию будущих автомобилей.

В 1825 году сэр Голдсуорт Гарни на участке длиной 171 км от Лондона до Бата организовал первую пассажирскую линию. При этом он использовал запатентованную им карету, имевшую паровой двигатель. Это стало началом эпохи скоростных дорожных экипажей, которые, однако, исчезли в Англии, но получили широкое распространение в Италии и во Франции. Подобные транспортные средства достигли наивысшего развития с появлением в 1873 году «Реверанса» Амедэ Балле весом 4500 кг и «Манселя» – более компактного, весившего чуть более 2500 кг и достигавшего скорости 35 км/час. Оба были предвестниками той техники исполнения, которая стала характерной для первых «настоящих» автомобилей. Несмотря на большую скорость кпд паровой машины был очень маленький. Болле был тем, кто запатентовал первую хорошо действующую систему рулевого управления, он так удачно расположил управляющие и контрольные элементы, что мы и сегодня это видим на приборном щитке.

Несмотря на грандиозный прогресс в области создания двигателя внутреннего сгорания, сила пара все еще обеспечивала более равномерный и плавный ход машины и, следовательно, имела много сторонников. Как и Болле, который построил и другие легкие автомобили, например Rapide в 1881 году со скоростью движения 60 км/час, Nouvelle в 1873 году, которая имела переднюю ось с независимой подвеской колес, Леон Шевроле в период между 1887 и 1907 годами запустил несколько автомобилей с легким и компактным парогенератором, запатентованным им в 1889 году. Компания De Dion-Bouton, основанная в Париже в 1883 году, первые десять лет своего существования производила автомобили с паровым двигателями и добилась при этом значительного успеха – ее автомобили выиграли гонки Париж-Руан в 1894 году.

Успехи компании Panhard et Levassor в использовании бензина привели, однако, к тому, что и De Dion перешел на двигатели внутреннего сгорания. Когда братья Болле стали управлять компанией своего отца, они сделали то же самое. Затем и компания Chevrolet перестроила свое производство. Автомобили с паровыми двигателями все быстрее и быстрее исчезали с горизонта, хотя в США они использовались еще до 1930 года. На этом самом моменте и прекратилось производство и изобретение паровых машин

Источник

эолипил Герона – одна из величайших забытых паровых машин в истории

Как Геронов шар стал началом развития паровых двигателей, которые изменили мир.

Почти за 1800 лет до начала промышленной революции древний инженер по имени Герон создал первый в мире паровой двигатель.

В давние времена культурная столица Римской империи Александрия, расположенная на средиземноморском побережье Египта, была местом зарождения и развития новых религий. Но именно здесь берет свое начало уникальное изобретение, которое в последующем перевернет мир. Речь идет о паровой машине Герона, созданной в 69 году н.эры.

Спустя почти полвека после правления Цезаря Августа империя приближалась к своему историческому пику, и новые религиозные течения начали проникать на ее территорию площадью 2,2 миллиона квадратных миль.

В городе быстро зарождались разнообразные мистические культы, практиковались новые формы поклонения и даже создавались совершенно новые боги из плавильного котла римских, греческих и египетских верований.

При таком количестве храмов, претендующих на звание истинных проводников божественной сущности, конкуренция за последователей была жесткой. Чтобы выделиться и привлечь внимание, греческие священники обратились к Герону, также известному как «механикос» («человек-машина»), с просьбой о разработке механизмов, демонстрирующих разные небесные и «божественные» явления.

^Wikipedia

Но грек-вундеркинд не полагался на благосклонность своего пантеона богов для создания невозможного. Вместо этого он использовал науку и инженерию, которые потом выпадут из поля зрения на многие сотни лет.

В древних храмах Герон применил силу гидравлики и пара, создавая поющих птиц, вспышки пламени и движущихся статуй в надежде внушить богобоязненным гражданам религиозный трепет.

В процессе создания таких рукотворных чудес он изобрел нечто, что изменило мир, – эолипил, также известный как Геронов шар или турбина. Это была, по сути, первая в мире паровая машина.

Кем был человек, стоящий за машинами

^Wikipedia

Герон – своего рода историческая загадка. Исследователи полагают, что он, скорее всего, был греческого происхождения и жил примерно в 10-70 годах нашей эры.

Будучи студентом, он любил исследовать полки огромной библиотеки в Александрийском университете и находился под сильным влиянием работ Ктесибия Александрийского – еще одного греческого изобретателя в птолемеевском Египте.

Став взрослым, он писал работы по математике и инженерии, которые были наполнены идеями, на столетия опередившими свое время. Эти книги включали в себя пошаговые схемы и подробные объяснения и, вероятно, разрабатывались как лекции или пособия, что свидетельствует о том, что Герон почти наверняка был преподавателем в Александрийском университете.

Он изобрел первую в мире монетную машину, использовавшуюся для раздачи вина в храмах, а также пожарную машину, водяной орган, разные механизмы для театра и механический «зверинец», демонстрировавший поющих птиц и кукол-марионеток.

К сожалению, большинство его работ было уничтожено во время разрушения Александрийской библиотеки, но некоторые сохранились благодаря арабским рукописям.

Вот еще несколько удивительных изобретений Герона:

торговый автомат – первый в мире аппарат, продававший святую воду. Посетители храма вставляли монету в машину Герона, та падала на рычаг, клапан открывался и позволял воде вытекать.

автоматическая дверь – устройство автоматического открывания дверей, которое с помощью тепла и пневматики «волшебным образом» открывало двери храма.

орган с ветровым приводом – музыкальный инструмент, использовавший небольшое ветряное колесо для приведения в действие поршня и нагнетания воздуха через органные трубы, создавая звуки, похожие на трели флейты. Это устройство считается первой ветряной машиной.

«роботы» – в 60 году нашей эры Герон сконструировал первых в мире программируемых роботов для развлечения театральной публики. Он даже создал полностью механическую десятиминутную пьесу, приводимую в движение системой веревок, узлов и простых механизмов.

формула Герона – выдающийся изобретатель был не менее талантливым математиком. Он придумал новый метод вычисления площади треугольника, который впоследствии ученые стали называть «формулой Герона».

Как видим, вклад этого человека в инженерное дело, науку и технологии просто потрясающий. В семи книгах, переживших сгоревшую Библиотеку, древний изобретатель исследует концепции автоматов, боевых машин, приводит формулы для вычисления площади и объема, а также рассуждает о природе света.

Но самая известная его работа – двухтомник под общим названием «Пневматика». Это одно из первых в мире исследований пара и гидравлической энергии, и на всех страницах автор использует религиозные статуи и иконографию в качестве примеров своих механических идей.

Одна из таких статуй, «Фигура 11: Возлияния у алтаря», демонстрирует женщину с кувшином и мужчину с чашей. Между ними алтарь, на котором поклоняющийся может зажечь огонь, а под их ногами находится камера с вином.

Как только прихожанин зажжет алтарь, по словам Герона, «воздух внутри опустится и окажет давление на содержащуюся внутри жидкость, которая, не имея другого пути к отступлению, пойдет через расположенные в статуях трубы, и возлияния не прекратятся, пока огонь не будет потушен». Позже в «Пневматике» Герон адаптирует ту же систему к дверям храма, заставляя их открываться.

Эолипил — паровая турбина

 ^{1Gai.Ru / STAFF}

В работах Герона много потрясающих вещей, но что действительно изменило мир, так это эолипил (Геронов шар).

Слово, обозначающее «ветряной шар» (в буквальном переводе «шар бога ветров Эола»), стало названием особого устройства – первого в мире зарегистрированного образца парового двигателя, или реактивной паровой турбины. «С современной точки зрения устройство Герона является демонстрацией принципа ракеты, то есть реактивной силы – сфера вращается в ответ на эмиссию (выброс) пара», – объясняет Пол Кейзер, специалист по древней технике.

^{wikipedia.org}

Механизм состоял из полой сферы, установленной так, чтобы иметь возможность вращаться, когда пар выходил из двух выпускных отверстий, расположенных на экваторе котла. Наполовину заполненная водой сфера приходила в движение, как только под ней зажигался огонь: крутящий момент создавался непосредственно за счет образующегося пара.

^Youtube

Практическое применение эолипила Герона неизвестно, но большинство экспертов считают, что наряду с другими игрушками и изобретениями, описанными в «Pneumatica», он использовался для развлечения и вызывания ощущения чуда у зрителей. В его трудах нет четкого описания возможного использования прибора – Герон просто рассказывает, как его построить и как он работает.

Гарри Китсикопулус из Нью-Йоркского университета в своей книге «Инновации и распространение технологий: экономическая история ранней паровой энергии» рассуждает о том, что модифицированную версию эолипила могли использовать для создания храмовых чудес.

«К примеру, когда котел, спрятанный в полой фигуре идола, начнет производить пар и выводить его через трубку, проходящую через нос или рот… – пишет ученый, – выходящий пар создаст впечатление дышащей фигуры, вызывая у зрителей священный трепет».

Немало дебатов впоследствии велось вокруг «шара». Даже высказывались сомнения в том, действительно ли Герон был первым, кто изобрел эолипил. И небезосновательно. К примеру, кумир Герона, Ктесибий (285 г. до н. э. – 222 г. до н. э.) написал несколько трактатов о природе сжатого воздуха и его использовании в насосах.

Позже Витрувий (около 80 г. до н. э. – 15 г. до н. э.) описал устройство, тоже называемое эолипилом, которое состояло из металлического шара, частично заполненного водой и помещенного над огнем для производства пара, вытесняемого из отверстия наверху.

Но он не описывает никаких движущихся частей, что является ключевым отличием от видения Герона, к тому же определяет свой эолипил в «De Architectura» как «научное изобретение для открытия божественной истины, кроющейся в законах небес». Эксперты уверены, что прибор, скорее всего, использовался для понимания погодных явлений и образования облаков.

Хотя эолипил Герона основывался на фундаментальной науке, лежащей в основе паровой энергии, он был довольно далек от двигателей, о которых европейцы мечтали в 17 веке. В качестве двигателя эолипил производил крайне незначительный крутящий момент, и метод его работы был неэффективным.

«Отсутствие надлежащей материальной базы надолго задержало использование пара для выполнения тяжелой работы, и никто не мог построить котел, способный выдерживать большое давление, примерно до середины 1700-х годов», – пишет Грегори Янг, который во время своего пребывания в должности инструктора и техника в Smith College помогал с созданием действующего эолипила.

Изобретение, опередившее свое время, не вписалось в римское общество. Имея в изобилии рабскую силу, император не видел необходимости в разработке машин, способных заменить бесплатно эксплуатируемых людей.

То же самое относилось к остальной Европе на протяжении веков, пока промышленная революция не вытолкнула мировой спрос за пределы средств производства. Только тогда пригодились паровые машины, способные компенсировать слабину.

Это только начало

^{Джеймс Уатт в молодости со своим ранним паровым двигателем.}

Полторы тысячи лет эолипил вместе с остальными уникальными творениями Герона оставался забытым. В Европе шли темные века.

Позже, в эпоху Возрождения, когда католическая церковь ослабила жесткую хватку на горле науки, «magnum opus» Герона вернулись к жизни. Сообщается, что в 1543 году Бласко де Гарай, ученый и капитан испанского флота, представил императору Священной Римской Империи устройство, которое, как он утверждал, могло двигать корабли в отсутствие ветра.

Предполагается, что изобретение де Гарая, состоящее из медного котла, приводившего в движение вращающиеся колеса с обеих сторон корабля, было эолипилом. Его предлагалось сочетать с размещением гребных колес на бортах лодки – практика, используемая с римского периода.

Знание испанца о давно забытом «героновом шаре» в то время было бы удивительным, но не невозможным. Несколько лет спустя в мире, начиная с Италии, появилось множество переводов «Pneumatica», в том числе Болонское издание 1547 года.

Хронология развития паровых двигателей

 ^Wikipedia

Постепенно «Пневматика» расходилась по Европе. Саломон де Косс, французский гугенот и инженер, которому тоже приписывали изобретение паровой машины, в свое время прочитал трактат Герона в Италии.

Ознакомился с ним и немецкий теолог Мальтезий, упомянувший эолипил в одной из своих проповедей в 1571 году. К 1640-м годам научный труд пережил пять переизданий в одной только Англии. Вторая половина 16 века ознаменовалась повторным открытием энергии пара, и инженеры по всей Европе занялись активным поиском ее применения в механике.

Благодаря популяризации работ Герона эолипилы стали довольно распространенными, и люди использовали их для плавления стекла и металла, разжигания очагов в домах и улучшения тяги дымоходов.

Затем, в 1689 году, английский изобретатель Томас Севери разработал первый в мире современный паровой двигатель в виде насоса для удаления воды из шахт. Его устройство, использующее два паровых котла, обеспечивало почти непрерывную откачку.

Однако успех длился недолго – вскоре было обнаружено, что система Севери работает только на мелководье. В 1711 году другой британец, Томас Ньюкомен, усовершенствовал конструкцию, добавив отдельный цилиндр с поршнем. Его система устранила необходимость в накопленном давлении пара.

Паровой двигатель Ньюкомена оставался бессменным в течение следующих 50 лет и использовался для осушения водно-болотных угодий и подачи воды в города, а также для питания энергией фабрик и заводов.

Несмотря на свое превосходство, двигатель Ньюкомена не был лишен недостатков – в частности, того, что он потребляет огромное количество пара. Недочет был исправлен в 1769 году шотландским экспериментатором Джеймсом Уаттом, который предложил свой способ поддерживать постоянную температуру в паровом цилиндре. Улучшение Ватта привело к быстрому распространению паровой энергии в Великобритании и США, положив начало промышленной революции.

Помимо прочего, некоторые версии его двигателя использовались в ранних автомобилях и поездах. К 1800-м годам пар питал большинство мельниц, дробилок, пивоварен, заводов и фабрик. Эта технология заложила основу того техномира, который мы видим сегодня.

Эолипил как по внешнему виду, так и по функциям, конечно, сильно отличался от паровых машин будущего. Вместо применения в повседневной жизни Герон использовал силу пара для мистификации и просвещения. Он не знал, что идеи, заложенные в его изобретениях, однажды изменят мир.

Краткая история развития паровых двигателей в истории мира

62 год нашей эры: Герон экспериментирует с паровой силой и создает эолипил.

^Wikipedia

 Это первый в мире известный паровой двигатель. Правда его истинное назначение до сих пор неизвестно.

1679 год: паровой котел Дени Папина

 ^{GETTY IMAGES}

Французский изобретатель Дени Папен строит первый в мире паровой котел. Он добавляет в устройство клапан, чтобы оно не взорвалось. Так на свет появилась концепция поршневого цилиндра с использованием пара.

1689 год: Паровой насос Томаса Севери

^Wikipedia

Английский изобретатель Томас Савери в 1689 году запатентовал машину, которая могла эффективно извлекать воду из затопленных шахт с помощью давления пара.

1711 год: паровая машина Томаса Ньюкомена

 ^{UNIVERSAL HISTORY ARCHIVE}

Томас Савери и Томас Ньюкомен объединяют усилия для создания двигателя, перекачивающего пар.

1765 год: паровая машина Джеймса Уатта

 ^{UNIVERSALIMAGESGROUP}

Инженер из Шотландии, Джеймс Уатт, в 1765 году усовершенствовал конструкцию паровой машины Томаса Ньюкомена, добавив в конструкцию отдельный цилиндр для холодной воды, чтобы машина не тратила энергию на нагрев и охлаждение поршневого цилиндра.

1769 год: паровая тележка Николы Жозефа Кюньо

 ^{GETTY IMAGES}

Паровая тележка Кюньо, первое транспортное средство в мире, передвигающееся с использованием энергии пара, построено во Франции. Для увеличения мощности этого транспортного средства, было необходимо останавливать тележку каждые 15 минут.

1804 год: первый рельсовое транспортное средство, которое создал Ричард Тревитик

 ^{GETTY IMAGES}

Изобретатель из Британии, Ричард Тревитик, разработал компактный паровой двигатель (а значит более легкий) для первого в мире рельсового дорожного экипажа. 

1807 год: первый в мире пароход «Клермонт», который создал Роберт Фултон

 ^{GETTY IMAGES}

На изображении: первая в мире паровая лодка, созданная американским изобретателем Робертом Фултоном, отправляется в свое первое плавание по реке Гудзон. Корабль успешно справлялся с водными течениями благодаря паровой машине.

1819 год: гибридный корабль «Саванна»

 ^Wikipedia

Этот корабль становится первым пароходом, пересекшим Атлантику, используя сочетание мощности пара и парусов.

1829 год: паровой локомотив Rocket братьев Джорджа и Роберта Стефенсонов

 ^{GETTY IMAGES}

В 1819 году эта паровая машина установил рекорд скорости в 47 км / ч (29 миль в час) на испытаниях, проходивших недалеко от Ливерпуля.

1867 год: паровой котел «Бэбкок энд Уилкокс»

 ^{GETTY IMAGES}

Джордж Бэбкок и Стивен Уилкокс изобрели водотрубный паровой котел. 

1884-1897 года: паротурбинные генераторы Чарлза Парсонса

 ^{GETTY IMAGES}

Чарльз Алджернон Парсонс разрабатывает паротурбинный генератор, способный производить большое количество электроэнергии. Генератор используется для питания больших кораблей, включая «Титаник».

1911 год: геотермальный двигатель-генератор Джинори Конти

 ^{ENEL GREEN POWER}

Ученые из Лардарелло, Италия, во главе с Пьеро Джинори Конти, открыли «геотермальную» энергию или так называемый «сухой пар» и построили первую геотермальную электростанцию.

1954 год: Обнинская АЭС

 ^{GETTY IMAGES}

Первая в мире атомная электростанция, в которой для производства пара используется вода, скипяченная в результате контролируемых цепных ядерных реакций. Она была построена в России во времена Советского Союза . Атомная станция предназначалась для питания электрической сети. Этот метод паровой энергии используется до сих пор.

^{Обложка: 1Gai.Ru}

^{Источник: Why Heron’s Aeolipile Is One of History’s Greatest Forgotten Machines}

Паровые двигатели и их применение :: Класс!ная физика

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

Это был металлический шар, вращающийся под давлением пара. К сожалению движущая сила нагретого воздуха и водяного пара использовалась здесь только лишь для демонстрации забавной игрушки. Герон часто использовал энергию пара в своих изобретениях: для реализации раздвижных автоматических дверей в храмах, двигающих руками статуй богов и так далее. Он оставил много чертежей, по которым можно собрать реально действующие механизмы. Его изобретения, опередившие свое время, смогли по достоинству оценить лишь в средневековье.

Интересно, что  в середине XVIII столетия эолипил «переизобрел» венгерский ученый Янош Сегнер, от которого оно и получило свое имя «сегнерово колесо». Понятно, что такое колесо вращается под действием реактивной силы потока пара, выбрасываемого из загнутых трубок-сопел.

Средневековая Европа стала собирать и осваивать технические изобретения и новинки со всех стран: Индии, Китая, Византии. XVIII век считается веком покорения пара. Результаты опытов с атмосферным давлением Торричелли и Отто Герике натолкнули ученых на мысль, что силу атмосферного давления можно использовать для производства механической работы.

Паровая машина Дени Папена.

Дени Папен был ассистентом у Гюйгенса, а с 1688 г. профессором математики в Марбургском университете. У него возникла идея использовать для атмосферного двигателя форму полого цилиндра с движущимся в нем поршнем . Перед Папеном стояла задача заставить поршень совершать работу силой атмосферного давления. В 1690 г. был создан принципиально новый проект парового двигателя.

Вода в цилиндре при нагревании превращалась в пар и двигала поршень вверх. Через специальный клапан пар выталкивал воздух, а при конденсации пара создавалось разреженное пространство; наружное давление двигало поршень вниз. Опускаясь, поршень тянул за собой веревку с грузом.
Папен ставил цилиндр машины вертикально потому, что цилиндр-клапан не может в ином положении выполнять свою функцию. Двигатель Папена полезную работу выполнял плохо, так как не мог осуществить непрерывное действие. Чтобы заставить поршень поднимать груз, необходимо было манипулировать стержнем-клапаном и стопором, перемещать источник пламени и охлаждать цилиндр водой. Долгое время Папен продолжал трудиться над усовершенствованием своего изобретения..

Уже в 1707 г. он предложил новый, усложненный вариант парового двигателя.

Паровая машина Томаса Севери.

Совершенствование пароатмосферных машин продолжил Томас Севери. В 1698 году Томас Севери изобрел паровой насос для откачки воды из шахт. Его «друг рудокопов» работал без поршня. Всасывание воды происходило путем конденсации пара и создания разреженного пространства над уровнем воды в сосуде. Севери отделил котел от сосуда, где производилась конденсация. Эта паровая машина обладала низкой экономичностью, но все-таки нашла широкое применение.
Впервые паровая машина Севери начала работать в России. Она была заказана в Англии для Петра Первого. Машина поднимала воду на высоту 3 м от поверхности земли.Производительность ее была 3 бочки в минуту. Эта машина Севери качала воду из Фонтанки для фонтанов в Летнем саду в Санкт-Петербурге.

Паровая машина Т. Ньюкомена.

В 1705 году механик Томас Ньюкомен получил патент на изобретенную им тепловую машину.. Паровой насос Ньюкомена начали использовать в Англии для откачки воды из шахт.. Главной деталью его был поршень, уравновешенный грузом и двигавшийся в большом вертикальном цилиндре (2). Давление пара, подаваемого в цилиндр из котла (1), поднимало поршень. Впрыскивание холодной воды из резервуара (5) осаждало пар и создавало в цилиндре вакуум. Атмосферное давление опускало поршень вниз. Охлаждающая вода и сконденсированный пар выпускались из цилиндра по трубе (6), а излишний пар из котла — через предохранительный клапан (7).

После этого двигатель вновь был готов к следующему впрыскиванию пара. Основной недостаток машины Ньюкомена состоял в том, что рабочий цилиндр в ней являлся в то же время и конденсатором. Из-за этого приходилось поочередно то охлаждать, то нагревать цилиндр, и расход топлива оказывался очень велик.

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

Паровой двигатель Джеймса Уатта.

В 1765 году английский механик Джеймс Уатт создает паровой двигатель. В 1763-1764 годах ему пришлось чинить принадлежавший университету образец машины Ньюкомена. Уатт изготовил небольшую ее модель и принялся изучать ее действие. Уатту сразу стало ясно, что для более экономичной работы двигателя целесообразнее держать цилиндр постоянно нагретым. В 1768 году на основе этой модели на шахте горнозаводчика Ребука была построена большая машина Уатта, на изобретение которой он получил в 1769 году свой первый патент. Самым принципиальным и важным в его изобретении было разделение парового цилиндра и конденсатора, благодаря чему не затрачивалась энергия на постоянный разогрев цилиндра. Машина стала более экономичной. Ее КПД увеличился.

С 1776 года началось фабричное производство паровых машин. В машину 1776 года по сравнению с конструкцией 1765 года было внесено несколько принципиальных улучшений. Поршень помещался внутри цилиндра, окруженный паровым кожухом. Кожух сверху был закрыт, а цилиндр — открыт. Пар поступал в цилиндр из котла по боковой трубе. Цилиндр соединялся с конденсатором трубой, снабженной паровыпускным клапаном. Выше этого клапана был размещен еще один уравновешивающий клапан.

Однако машина совершала только одно рабочее движение, работала рывками и потому могла использоваться только как насос. Чтобы паровая машина могла приводить в действие другие машины, необходимо было, чтобы она создавала равномерное круговое движение. Такой двигатель двойного действия был разработан Уаттом в 1782 году. Огромных усилий потребовало от Уатта создание механизма передающего движение от поршня к валу, но Уатт добился и этого, создав особое передающее устройство, которое так и называется параллелограммом Уатта. Теперь новый двигатель Уатта годился для привода других рабочих машин. За 1785-1795 годы было выпущено 144 таких паровых двигателей, а к 1800 году в Англии работала уже 321 паровая машина Уатта.

Для измерения мощности паровых машинУатт ввел понятие «лошадиная сила», которая в качестве общепринятой единицы мощности используется и по настоящее время. Одну из машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. При выборе необходимой мощности паровой машины пивовар определил рабочую силу лошади как восьмичасовую безостановочную работу до полного изнеможения лошади. Расчет показал, что каждую секунду лошадь поднимала 75 кг воды на высоту 1 метр, что и было принято за единицу мощности в 1 лошадиную силу.

Паровые двигатели применяли во всех отраслях производства. Они широко использовались в промышленности, на транспорте и стали в свое время «двигателями технического прогресса».

Однако коэффициент полезного действия самых лучших паровых двигателей не превышал 5%! Из каждых 1000 кг топлива на полезную работу тратилось всего лишь 50 кг!

К концу 19 века схема паросиловой установки была значительно усовершенствована, и ее основные принципы сохранились до нашего времени.
___

Интересно, что в 1735 году в здании английского парламента был установлен первый в систории вентилятор, который приводился в движение паровым двигателем.
___

В 1800 году некий американец, владелец шахты по добыче каменного угля придумал первый паровой лифт. В 1835 году этот паровой лифт вошёл в обиход фабричного грузоподъемного дела в Англии, а потом получил распространение в США.
А в 1850-х годах «Компания паровых подъёмников Отиса» установила свой первый пассажирский лифт в пятиэтажном магазине на Бродвее. Лифт брал до пяти человек и вез их со скоростью 20 см в секунду.

Другие страницы по теме « Паровые двигатели »

Паровые двигатели
Паровой двигатель И. Ползунова
Паровые автомобили
Паровые самолеты
Пароходы
Паровозы
Боевая паровая техника
Паровая турбина
Паровые велосипеды
Паровые роботы
Мастер паропанка
Паровые игрушки
Паровоз Черепановых

Инженер и изобретатель Джеймс Ватт

19 января 1736 года родился Джеймс Ватт — английский изобретатель, именем которого названа единица мощности ватт. Усовершенствование паровой машины, сделанное Ваттом, является одним из самых выдающихся событий в истории техники. Это было одно из тех изобретений, которые положили начало промышленной революции в Англии во второй половине XVII века.

Биография Джеймса Ватта чрезвычайно интересна и поучительна. Она может быть образцом биографии великого инженера, который не только что-то изобретает, но и доводит дело до производства и широкого применения своего изобретения.

К паровой машине

Джеймс Ватт родился в небольшом шотландском городке Гриноке. Его отец строил дома и корабли, а также имел мастерскую, где изготовлялись различные инструменты. Маленький Джеймс Ватт был слабым ребенком. Хотя его рано отдали в бесплатную начальную школу, из-за болезней он часто оставался дома. Самостоятельно приобрел неплохие знания физических и математических наук. Особое впечатление на него произвела книга голландского ученого Гравезанда «Основные начала физики», написанная под влиянием идей Ньютона. В родительской мастерской освоил различные инструменты.

Когда Ватту исполнилось 18 лет, решили выучить его на механика — так тогда называли мастера, который изготавливал точные математические, геофизические и вообще физические приборы. Летом 1754 г. Джеймс Ватт отправился учиться ремеслу в Глазго, поселился у своего дяди Мюрхеда, профессора древних языков Глазговського университета. Пробыл год учеником в одной мастерской, но стало понятно, что получить там основательную подготовку невозможно. Благодаря дяде познакомился с несколькими профессорами университета, что потом очень пригодилось.

С согласия отца Ватт поехал в Лондон. Оказалось, что здесь, чтобы стать мастером, согласно цеховыми законам, необходимо было быть учеником семь лет и заплатить значительную сумму за обучение. Джеймсу удалось найти бесплатное место у одного часовщика, который учил его еще и гравировке. Через некоторое время Ватт поступил учеником в мастерскую к Джону Моргану на один год с оплатой за обучение 20 фунтов стерлингов. Дела у отца ухудшились, молодой Ватт жил очень экономно, искал дополнительный заработок. Но несмотря на это, Ватт продемонстрировал большое стремление к овладению ремеслом. Начав с выполнения простых работ, через год производил такие сложные инструменты, как отражающий секстант.

В конце 1756 г. Дж. Ватт поехал в Глазго, где хотел открыть собственную мастерскую по изготовлению математических инструментов, но не получил разрешение цеха. К счастью, с помощью знакомых профессоров ему удалось стать механиком университета Глазго. Работа в университете, безусловно, имела решающее значение для будущего и Ватта и истории техники. В частности, Ватт познакомился с известным физиком и химиком Дж.Блеком, который открыл так называемую скрытую теплоту парообразования. Ватт также подружился со многими студентами. Известный профессор Робизон вспоминал о том, как будучи студентом, познакомился с Ваттом и был поражен его знаниями. Студенты, встречаясь с трудностями, часто обращались к молодому механику за советом. А тот, если не знал ответа на вопрос, начинал его изучать. Чтобы прочитать одну из первых работ, посвященных машинам, Ватт изучил немецкий язык, впоследствии по аналогичному поводу — итальянский.

Изобретение

Серьезно паровой машиной Ватт стал заниматься после того, как зимой 1763-1764 гг. отремонтировал модель паровой машины Ньюкомена, принадлежавшую факультету натуральной философии Глазговского университета.

Паровая машина Ньюкомена была изобретена в 1711 г. и со временем нашла широкое применение для откачки воды из угольных шахт. Усовершенствованная машина Ньюкомена действовала следующим образом. В котле кипела вода. Над котлом размещался цилиндр машины, прикрепленный к балке дома. Когда поршень поднимался, в цилиндр впускали пар. После достижения поршнем верхнего положения, подачу пара перекрывали, а в цилиндр впрыскивали холодную воду. Пара конденсировалась, создавалось разрежение, и за счет атмосферного давления поршень двигался вниз — это было рабочее движение машины.

Когда Ватт отремонтировал модель машины Ньюкомена, оказалось, что она нуждается во впрыске чрезмерного количества холодной воды. Заинтересовавшись этим явлением, Ватт начал всесторонние исследования. Он пришел к выводу, что плохая работа модели по сравнению с настоящей машиной Ньюкомена обусловлена конденсацией свежего пара при впуске в цилиндр. Он провел опыты, в которых изучал основные свойства пара: связь между давлением и температурой, определение удельного объема пара, скрытой теплоты парообразования. После этого он ищет средства для уменьшения начальной конденсации пара. Решил, что для лучшего использования пара необходимо, чтобы цилиндр имел температуру пара, входящего в него, и не охлаждался. Соответственно, Ватт придумал конденсировать пар в отдельном холодильнике. Следует отметить, что, проводя опыты, Ватт советовался с Дж.Блеком.

Кроме отдельного холодильника, Ватт сделал несколько других усовершенствований: предложил для уплотнения поршня использовать воск или жиры, закрыть цилиндр сверху крышкой, через которую проходит круглый шток. Кроме того, предложил оббивать цилиндр деревом или другим утеплителем.

Реализация изобретения

В 1765 г.. Ватт строит все большие и большие модели своей машины и убеждается в правильности принятых решений, но для продолжения исследований не хватало средств. Друзья, особенно Блэк, пытались помочь Ватту, организовав поддержку какого-то капиталиста. Сначала Ватту помог друг Блэка доктор Ребук — известный химик и железозаводчик.

Соглашение, которое заключили Ватт и Ребук, предусматривало, что последний получит две трети прибыли, полученной от использования паровой машины. Вместо этого он обязался финансировать опыты с машиной и оплатить получение патента. 5 января 1769 г. Ватт получил патент на «способ уменьшения расхода пара и вследствие этого — горючего в огненных машинах». Патент был выдан на 14 лет. Было начато изготовление больших машин, но впоследствии дела Ребука ухудшились и работы прекратились.

Надо отметить, что в 1768 г. Дж.Ватт познакомился с выдающимся инженером и предпринимателем М.Болтоном — владельцем металлообрабатывающего завода в Бирмингеме — и хотел привлечь его третьим в компании, но Болтон отказался. Когда же в 1773 г. Ребук обанкротился, машина Ватта и права на будущие доходы перешли в ведение конкурсного управления кредиторов, и Болтон выкупил их. При этом он заключил соглашение с Ваттом на тех же условиях, что и Ребук: брал на себя расходы, связанные с опытами и изготовлением паровой машины, а также коммерческую сторону предприятия. Ватт же обязался проводить дальнейшие исследования и конструирование машины.

В 1774 г.. Ватт переселился в Бирмингем и с этого времени начался наиболее плодотворный период его деятельности — осуществление первоначального проекта водоподъемной машины и создание нового типа машины — специально для заводских целей.

Сначала переделали некоторые детали, собрали и запустили машину, изготовленную на заводе Ребука с цилиндром диаметром 18 дюймов (457 мм) и ходом поршня 5 футов (1,5 м). Испытания показали, что эта машина в 3-4,5 раза экономичнее, чем машины Ньюкомена.

Но прежде чем организовывать производство машин, Ватт и Болтон позаботились о продлении срока действия патента. Этот вопрос рассматривался парламентом, который продлил действие патента на 25 лет, то есть до 1800 г.

Стали поступать заказы на машины. В 1780 г. Ватт построил 40 машин, половина из которых была установлена в медных рудниках в Корнуэльсе. Болтон вел дела на заводе, а Ватту приходилось много времени проводить в Корнуэльсе — заниматься установкой машин, их запуском, испытаниями, финансовыми расчетами с владельцами приисков. Сначала производство не давало прибыли: организация производства требовала постоянных расходов. К тому же владельцы рудников платили за патент не вовремя. Против неплательщиков нарушали судебные дела, которые, как это принято в Англии, шли очень медленно и требовали затрат. Только в 1786-1787 гг. дела улучшились, в частности, были выиграны процессы против владельцев шахт относительно вознаграждений.

Были и другие трудности. В частности, на заводе не было достаточного количества хороших рабочих. Из-за отсутствия квалифицированных помощников Ватт сам проводил опыты, составлял чертежи и устанавливал свои машины. Со временем на заводе сложился «нормальный» тип водоподъемных машин простого действия (см. Рисунок), которое применялось для откачки воды.

Совершенствование паровой машины

Первым и одним из важнейших усовершенствований паровой машины стало применение расширения пара, подача пара в цилиндр не на полном ходу поршня. Патент на это изобретение Ватт взял в 1782 г.. У описании изобретения Ватт указывал на четверть хода поршня как на выгодную продолжительность впуска пара.

Чтобы паровая машина могла применяться для приведения в движение станков, необходимо было превратить колебательное движение балансира в непрерывное вращение вала. Проще всего это можно было реализовать, применив шатун с кривошипом. Но в 1780 г. какой-то Пикар взял патент на применение кривошипа в «огненных машинах». Поэтому Ватт нашел другие пути для решения проблемы, в частности, изобрел механизм, так называемое «солнечное и планетарное колесо», который применялся в машинах Ватта до окончания срока действия патента Пикара.

Далее Ватт взял патент на машину двойного действия, в которой пар давил на поршень попеременно с обеих сторон. Но создание машины двойного действия потребовало изменения способа передачи усилия от поршня к балансиру: цепная передача, которая применялась ранее, не могла передавать сжимающих усилий. Тогда Ватт создал так называемый параллелограмм Ватта.

Машина, которая предназначена для приведения в действие станков должна иметь высокую равномерность хода. Чтобы обеспечить это, Ватт изобрел автоматический регулятор — отцентровой регулятор, соединенный с дроссельным клапаном.

Впоследствии он сделал много других нововведений — применил ртутный манометр для измерения давления в котле, водомерное стекло в котлах, ртутный вакууметр в конденсаторе. Сделал также многие другие изобретения.

Впоследствии заслуги Ватта стали общепризнанными. В 1784 году его избрали членом Эдинбургского Королевского общества, в 1785 г. — Лондонского, а в 1814 г. — Парижской Академии наук.

Умер Джеймс Ватт 19 августа 1819 года.

История паровых двигателей

До изобретения бензинового двигателя механическая транспортировка работала на пару. Фактически, концепция парового двигателя возникла на пару тысяч лет раньше, чем современные двигатели, поскольку математик и инженер Герон Александрийский, живший в Римском Египте в течение первого века, был первым, кто описал рудиментарную версию, которую он назвал Эолипил.

Попутно несколько ведущих ученых подумали об использовании силы, генерируемой при нагревании воды, для приведения в действие какой-либо машины.Одним из них был не кто иной, как Леонардо да Винчи, который разработал проект паровой пушки под названием Architonnerre где-то в 15 веке. Базовая паровая турбина была также подробно описана в работах египетского астронома, философа и инженера Таки ад-Дина в 1551 году.

Однако настоящая основа для разработки практичного работающего двигателя появилась только в середине 1600-х годов. Именно в этом столетии несколько изобретателей смогли разработать и испытать водяные насосы, а также поршневые системы, которые проложили путь для коммерческого парового двигателя.С этого момента коммерческий паровой двигатель стал возможен благодаря усилиям трех важных фигур.

Томас Савери (1650–1715)

Томас Савери был английским военным инженером и изобретателем. В 1698 году он запатентовал первый сырой паровой двигатель на основе варочного котла Дениса Папина или скороварки 1679 года.

Савери работал над решением проблемы откачки воды из угольных шахт, когда ему в голову пришла идея двигателя, работающего от пара.Его машина представляла собой закрытый сосуд, наполненный водой, в который вводился пар под давлением. Это заставило воду подняться вверх и выйти из шахты. Затем для конденсации пара использовался спринклер с холодной водой. Это создало вакуум, который всасывал больше воды из ствола шахты через донный клапан.

Томас Савери позже работал с Томасом Ньюкоменом над атмосферным паровым двигателем. Среди других изобретений Савери был судовой одометр — устройство, измеряющее пройденное расстояние.

Томас Ньюкомен (1663–1729)

Томас Ньюкомен был английским кузнецом, который изобрел атмосферный паровой двигатель. Изобретение было усовершенствованием предыдущей конструкции Томаса Савери.

Паровой двигатель Ньюкомена использовал силу атмосферного давления для выполнения своей работы. Этот процесс начинается с того, что двигатель нагнетает пар в цилиндр. Затем пар конденсировался холодной водой, что создавало вакуум внутри цилиндра. Возникающее атмосферное давление приводило в действие поршень, создавая ходы вниз.В двигателе Ньюкомена интенсивность давления не ограничивалась давлением пара, в отличие от того, что Томас Савери запатентовал в 1698 году.

В 1712 году Томас Ньюкомен вместе с Джоном Калли построили свой первый двигатель на вершине заполненной водой шахты и использовали его для откачки воды из шахты. Двигатель Ньюкомена был предшественником двигателя Ватта и был одним из самых интересных технологических элементов, разработанных в 1700-х годах.

Джеймс Ватт (1736–1819)

Джеймс Ватт родился в Гриноке и был шотландским изобретателем и инженером-механиком, который прославился усовершенствованиями, внесенными в паровой двигатель.Во время работы в Университете Глазго в 1765 году Ватт получил задание отремонтировать двигатель Ньюкомена, который считался неэффективным, но лучшим паровым двигателем своего времени. Это заставило изобретателя работать над несколькими улучшениями конструкции Ньюкомена.

Наиболее заметным улучшением стал патент Ватта 1769 года на отдельный конденсатор, соединенный с цилиндром с помощью клапана. В отличие от двигателя Ньюкомена, конструкция Ватта имела конденсатор, который мог охлаждаться, пока цилиндр был горячим. В конце концов, двигатель Ватта стал доминирующей конструкцией для всех современных паровых двигателей и помог осуществить промышленную революцию.

Единица мощности под названием Ватт была названа в честь Джеймса Ватта. символ ватта — W, и он равен 1/746 лошадиных сил, или один вольт, умноженный на один ампер.

Изобретение парового двигателя

Изобретение парового двигателя

Общеизвестно, что современная цивилизация зародилась на фабриках промышленной революции. И сами эти фабрики приводились в движение паровой машиной.

Поэтому без преувеличения можно сказать, что паровые машины открыли современную эпоху. Но откуда взялся паровой двигатель? Кто был изобретателем этого «двигателя гор»?

Паровая машина была не столько изобретена, сколько разработана. Отдать должное какому-либо одному человеку означало бы украсть кредит у его многочисленных законных владельцев. Паровая машина разрабатывалась примерно за сто лет тремя британскими изобретателями.

Первая паровая машина была построена Томасом Савери из Англии в 1698 году.Савери построил свою машину, чтобы выкачивать воду из угольных шахт. Эта машина была настолько простой, что в ней не было движущихся частей. Он также использовал много-много угля только для того, чтобы перекачивать небольшое количество воды.

Сказать, что это был паровой двигатель, значило бы вывести мировой «двигатель» далеко за пределы его нынешнего значения. Однако было бы справедливо сказать, что Савери был первым, кто нашел практический способ использования пара для выполнения полезной работы.

Следующий этап в истории паровой машины стал результатом работы Томаса Ньюкомена, тоже из Англии.Ньюкомен знал, что должен быть способ улучшить неэффективный паровой насос Savery. Ньюкомен построил машину, в которой пар толкал подвижный поршень в одном направлении. Эта настоящая «паровая машина» также использовалась для откачки воды из угольных шахт. Ни Савери, ни Ньюкомен не ставили перед своими машинами какой-либо более грандиозной цели.

Все изменилось в 1763 году, когда Джеймс Ватт, шотландский инженер, решил улучшить конструкцию Ньюкомена. Ватт придумал, как толкать поршень в цилиндре вперед и назад.И что еще более важно, он нашел способ заставить это возвратно-поступательное движение вращать колесо. Используя «коленчатый вал», паровая машина могла совершать круговое движение. Ватт, возможно, не осознавал этого в то время, но он только что изобрел первый железнодорожный локомотив.

К сожалению, у Ватта не было денег на разработку своего улучшенного парового двигателя. Однако ему удалось убедить и английского производителя в том, что создание паровых двигателей может стать прибыльным делом.Вместе со своим деловым партнером Джеймс Ватт основал компанию по производству паровых двигателей. Конечно, он, должно быть, надеялся, что его улучшенная паровая машина найдет много применений на фабриках. Но тогда он мало понимал, что его машина навсегда изменит ход истории.

Фил Шапиро

Авторские права 1995

Все права защищены

Интернет: [email protected]]

Постскриптум — июль 2009 г., Крис Купер

Я только что прочитал ваше краткое изложение изобретения парового двигателя, и мне кажется, что оно перекликается с многим из того, что есть в сети, включая Википедию (кладезь всех истинных знаний 🙂

Мне кажется, что ни Ньюкомен, ни Ватт не изобрели (или развили, может быть, более близкое слово) паровой двигатель, поскольку пар НЕ был рабочим телом.Эти двое спроектировали и построили атмосферные двигатели, где пар был просто способом создания частичного вакуума в цилиндре; атмосферное давление сделало реальную работу. В самом деле, я не думаю, что поршень двигал входящий пар, это был противовес нагрузки на другом конце балки.

Я читал в нескольких местах, что Ватт считал «сильный пар», предложенный (и в конечном итоге использованный) Тревитиком, очень опасным, и отчитывал тех, кто его отстаивал.(Я думаю, что Голдсуорси Герни тоже был одним из пионеров сильного пара). Атмосферные двигатели никогда не стали бы достаточно маленькими (удельная мощность) для мобильных приложений.

было бы лучше также признать вклад Мердока.

Спасибо, что сделали вашу информацию доступной

С уважением

Крис Купер (НЕ полуизвестный актер, кстати)

chriscooper @ cox.net

Вернуться в меню детских рассказов.

Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории

Изображение предоставлено: Eder / Shutterstock.com

История парового двигателя восходит к I веку нашей эры, когда «эолипил» был впервые описан героем Александрии. Более чем 1500 лет спустя примитивные формы турбин, приводимых в движение паром, были объяснены Таки ад-Дином в 1551 году, а также Джованни Бранка в 1629 году. Это были либо небольшие паровые домкраты, либо устройства спуска.Их использовали в основном изобретатели, чтобы продемонстрировать, что нельзя недооценивать паровую энергетику.

История парового двигателя — открытие энергии пара

В 1700-х годах горняки столкнулись с серьезной промышленной проблемой, связанной с добычей воды из глубоких шахт. В это время была продемонстрирована истинная сила пара, поскольку эта энергия использовалась для откачки воды из глубины шахты. Таким образом была открыта потенциальная мощность пара, что привело к изобретению полноценной паровой машины.

Паровые электростанции в современном мире появились позже. Основным принципом, по которому работали первые паровые машины, была «конденсация водяного пара для создания вакуума». Позже это стало зависеть от расширяющейся мощности пара для движения поршней в обоих направлениях.

Кто вообще изобрел паровой двигатель?

Томас Савери был первым человеком, который изобрел паровой насос для откачки воды в 1698 году. Он назвал его «вода в огне».«Запатентованный им паровой насос работал путем кипячения воды до тех пор, пока она полностью не превращалась в пар. Затем пар собирался в резервуар, извлекая весь пар из исходного резервуара, тем самым создавая вакуум в исходном резервуаре. Именно этот вакуум был использован для выработки достаточного количества энергии для откачки воды из шахт. Это оказалось временным решением, поскольку энергия могла забирать воду с глубины всего несколько метров. Еще одним недостатком этого насоса было то, что давление пара было используется для удаления воды, которая втягивалась в резервуар.Давление было слишком большим для котлов, и было несколько взрывов, так как котлы были недостаточно сильными.

• Томас Савери: биография Томаса Савери с информацией о его двигателе.
• Разработка парового двигателя: статья освещает разработку парового двигателя, включая вклад Savery и атмосферные двигатели.

Thomas Newcomen Steam Engine

В 1712 году Томас Ньюкомен изобрел эффективный и практичный паровой двигатель.Паровая машина, которую он сконструировал, состояла из поршня и цилиндра, соединенных с насосом посредством качающейся балки. Подобно конструкции Савери, атмосферный двигатель Ньюкомена использовал конденсирующийся пар в цилиндре для создания вакуума. В результате разность давлений между вакуумом и атмосферой была достаточной, чтобы толкнуть поршень в цилиндр и поднять насос. Тогда вес насоса втянет поршень обратно в цилиндр, и клапан откроется, выпуская пар из котла.Затем другой клапан будет вводить конденсирующуюся воду в цилиндр, и пар снова конденсируется в воду, повторяя цикл.

Балочный двигатель Ньюкомена использовался более 50 лет в качестве насосов для угольных шахт, которые в противном случае были бы затоплены и заброшены. Они оказались неэффективными, так как для эффективной работы двигателя требовалось много энергии. Цилиндр требовал нагрева и охлаждения в каждом цикле, расходуя большую часть энергии и вызывая большие потери.

Двигатели низкого давления

Высокий расход угля, который был обычным для парового двигателя Ньюкомена, был снижен за счет нововведений в конструкции двигателя Джеймса Ватта. Цилиндр двигателя низкого давления содержал теплоизоляцию, отдельный конденсатор и механизм откачки конденсированной воды. Таким образом, двигатель низкого давления смог снизить расход топлива более чем на 50%.

Иван Ползунов и первый двухцилиндровый паровоз

Иван Ползунов был русским изобретателем, который в 1766 году построил первый в своей стране паровой двигатель и первый в мире двухцилиндровый двигатель.Двухцилиндровый паровой двигатель Ползунова был мощнее английских атмосферных двигателей. Он имел номинальную мощность 32 л.с. Ползунов умер за три дня до того, как машина была закончена, но она была запущена, приводя в действие воздушный насос для сталелитейного завода. Он проработал три месяца, прежде чем был заменен на более традиционную технологию. Модель Ползунова двухцилиндрового паровоза сейчас экспонируется в Барнаульском музее.

• Иван Ползунов: В статье рассказывается, как русский ученый построил двухцилиндровую паровую машину.

Усовершенствованный паровой двигатель Джеймса Ватта

Наконец, именно Джеймс Ватт произвел революцию в паровой машине, применив отдельный конденсатор в первоначальной конструкции. Он придумал отдельный конденсатор в 1765 году. Его конструкция воплотилась в успешной паровой машине только 11 лет спустя. Конденсатор позволял цилиндру и поршню оставаться горячими, а не поочередно нагреваться и охлаждаться, как в двигателе Ньюкомена, что значительно увеличивало его эффективность.Одна проблема, которая была решена, заключалась в растачивании необходимых цилиндров большого диаметра. Джон Уилкинсон создал буровой инструмент, который опирался на оба конца, а не на консоль, что позволяло растачивать точные цилиндры диаметром до 50 дюймов. Это привело к лучшему прилеганию поршня к стенкам цилиндра. В технологии произошел большой прогресс. Ватт лицензировал свой двигатель в зависимости от количества сэкономленного топлива. Дальнейшие улучшения включали обшивку цилиндра и разработку параллельного рычага, который позволял поршню толкать и тянуть.Это приведет к вращательному движению и замене водяных колес в качестве источника промышленной энергии. Ватт рассматривал пар высокого давления, но не принимал его во внимание, полагая, что современные котлы не способны выдерживать такое давление. Ватт также разработал метод измерения давления в зависимости от объема в цилиндре, что привело к хорошо известной диаграмме p-v , которая используется до сих пор.

Двигатели высокого давления

Но кто изобрел паровой двигатель высокого давления? В 1801 году Ричард Тревитик изобрел двигатель с паром, поддерживаемым высоким давлением.Он использовался для питания локомотива. Они оказались более мощными по сравнению со всеми двигателями, изобретенными ранее, но не получили немедленного признания. Сам Ватт выразил обеспокоенность опасностью пара высокого давления. В конечном итоге успехом стала конструкция двигателя, представленная Оливером Эвансом. Он использовал концепцию пара для приведения в действие двигателя, а не конденсации пара и создания вакуума. Эванс изобрел первую паровую машину высокого давления без конденсации в 1805 году.Двигатель был стационарным и мог производить 5 л.с., что примерно в 25 раз меньше ближайшего двигателя низкого давления, производившего 12 л.с. Этот двигатель впервые использовался для работы пилы по мрамору. Двигатель высокого давления снабжался котлом с медным кожухом, обшитым деревом и усиленным железными кольцами.

Со временем эти паровые машины использовались на моторных лодках и железных дорогах в 1802 и 1829 годах соответственно. Спустя почти полвека были изобретены первые паровые автомобили.Чарльз А. Парсонс изобрел первую паровую турбину в 1880 году. К 20 веку паровая машина широко использовалась на промышленных предприятиях, локомотивах и кораблях. Некоторые из них использовались для двигателей автомобилей, пока Генри Форд не изменил этот путь.

Паровоз Корнуолла

Ричард Тревитик попытался обновить насосный двигатель, сделанный Уоттом, и внес значительные изменения, чтобы обойти патент, в частности, использование пара более высокого давления. Он был модифицирован, чтобы приспособиться к котлам Корнуолла, разработанным Тревитиком.Впоследствии эффективность паровых двигателей Корнуолла была улучшена Уильямом Симсом, Артуром Вульфом и Сэмюэлем Гроузом. Обновленные паровые двигатели Корнуолла имели изолированные цилиндры, трубы и котлы для повышения эффективности. Вульф также понял, что пар можно лучше использовать путем компаундирования — пропуска его через несколько цилиндров увеличивающегося объема, идея, которая привела к созданию двигателей двойного и тройного расширения.

• Ричард Тревитик: Вот биография этого промышленного гения, полная интересных фактов о Ричарде Тревитике.

Эпоха Steam

Паровые двигатели будут обеспечивать стационарную и транспортную энергию более века, пока волна не повернулась к паровым турбинам и двигателям внутреннего сгорания. К 1890-м годам паровой двигатель тройного расширения стал основным двигателем на суше и на море. В течение пятидесяти лет эта конструкция постоянно улучшалась: давление увеличивалось до 250 фунтов на квадратный дюйм, был введен перегрев, тройное расширение превратилось в четырехкратное расширение и т.д. в цилиндр на горячих концах и выпускается в более холодном центре, уменьшая относительный нагрев и охлаждение стенок цилиндра.

Многие из классических форм машиностроения были разработаны в эпоху паровых машин, включая цилиндры, шатуны, коленчатые валы, маховики и регуляторы. Линия Ватта, в которой центральное звено движется по почти линейному пути, была описана изобретателем в его патентной заявке 1784 года. Звено позволяло поршням как толкать, так и тянуть, что было улучшением по сравнению с цепными соединениями более ранних атмосферных двигателей, которые могли только тянуть. Ссылка все еще используется в подвеске некоторых автомобилей.

Многие возразят, что паровая машина сделала больше для области термодинамики, чем термодинамика сделала для паровой машины. Развитие многих его принципов в девятнадцатом веке было направлено непосредственно на определение характеристик этих первых двигателей. Таблицы и диаграммы пара, в которых количественно определены зависимости температуры-энтропии, энтальпии-энтропии и давления-объема, во многом помогли понять тепловые характеристики электростанций. Французский инженер Сэди Карно осознал, что эффективность идеализированного двигателя не зависит от рабочей жидкости и зависит только от температуры, при которой тепло подводится к горячему источнику и сбрасывается в холодный сток.Это заложило основу для термодинамической теории, которая должна была быть разработана в середине века. Инженеры узнают его имя из цикла Карно. В начале двадцатого века безопасность котлов высокого давления была усилена принятием Кодекса по котлам и сосудам высокого давления.

К концу Второй мировой войны паровые двигатели, известные как «Up and Downers», все еще приводили в движение многие торговые суда на скорости 10–12 узлов через океаны. Но растущий спрос на более быстрое транзитное время привел к появлению в мире паровых турбин мореплавателей, которые, в конечном итоге, будут вытеснены дизелями.Стационарные электростанции будут намного дольше полагаться на пар; сегодня более 80% электроэнергии, доступной в США, производится с помощью паровых турбин.

Сводка

В этой статье представлена ​​краткая история паровых машин. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Другие популярные темы на ThomasNet.com включают штамповку глубокой вытяжки, литье пластмасс, компании по лазерной резке, цеха по изготовлению металлических фабрик, цеха прядения металла, цеха штамповки металла, резиновые детали пресс-форм и пластмассовые пресс-формы на заказ.

Другие изделия для двигателей

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

Умный способ работы первых паровых двигателей

Пар — одно из самых распространенных явлений на Земле — кипяток, кажется. Использование его в двигателях было одним из самых значительных достижений в истории человечества, не говоря уже о моде. Для серии Great Inventions BBC изучает, как были созданы самые первые паровые машины. Возможно, это не так, как ты думаешь.

История кипячения воды для приводов машин насчитывает тысячи лет, но общепринято считать, что двигатель, запатентованный Томасом Сэвори в 1698 году, является первым в истории паровым двигателем. Используя принципы, открытые двадцатью годами ранее французскими учеными Дени Папеном, который изобрел скороварку, Сэвори понял, что если бы у вас был закрытый сосуд, наполненный водой, и вводил пар в этот сосуд, уровень воды был бы повышен. Это создаст вакуум с возможностью всасывания большего количества воды через клапан внизу.Ранние паровые машины не использовали пар для надувания или толкания — они использовали его для всасывания.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Savery были свои недостатки, она значительно ослабла под высоким давлением пара, около 117 фунтов на квадратный дюйм. Но, демонстрируя качества любого хорошего ученого, Савери стремился улучшить свою машину вместе с другими, а позже внес свой вклад в превосходство своего изобретения, создав первую паровую машину, изобретенную Томасом Ньюкоменом в 1712 году.Как показывает BBC, его принципы так же разумны, как и раньше.

Источник: BBC Earth Lab

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

№69: Паровые двигатели в Англии

Сегодня давайте посмотрим на паровые машины в Англия восемнадцатого века. Университет Инженерный колледж Хьюстона представляет это сериал о машинах, которые делают наши цивилизация бежит, а люди, чья изобретательность создал их.

Паровые двигатели были английскими подарок миру в восемнадцатом веке.Томас Савери начал все это со своего парового насоса в 1698 году. последовала первая настоящая пара Томаса Ньюкомена двигатель в 1711 году. Когда Джеймс Ватт продал свой первый двигателя в 1769 году, паровые двигатели существовали около семьдесят лет. Их было построено почти 600.

Что сделал Ватт, так это внесение улучшений, которые оставили паровые машины в четыре раза эффективнее.Его первый двигатели выдают всего около шести лошадиных сил — не намного больше, чем первые двигатели Newcomen — но они были меньше и ели гораздо меньше угля. А также менее чем за 20 лет он увеличил объем производства до целых 190 лошадиных сил.

В те времена 190 лошадиных сил ни в коем случае не подходили под капотом авто.Эти ранние двигатели были громадный. Цилиндры старых двигателей Newcomen были от двух до десяти футов в диаметре. Ньюкомен Двигатель имел двухэтажную конструкцию. Двигатели Ватта были более компактными, но их цилиндры все еще оставались от полутора до пяти футов в диаметре.

Историки Канефски и Роби говорят нам, что как хорошо как бы то ни было, двигатели Ватта не преобладали производство.К концу века более 2000 паровые машины были построены в Англии, и меньше более 500 из них были двигателями Ватта.

Собственно, паровые машины так и не стали главным источник энергии в восемнадцатом веке. Большинство энергия по-прежнему исходила от водяных колес и ветряные мельницы. Паровые заводы никогда не производили более нескольких сотен лошадиных сил в год.Но происходили две вещи: выбрана мощность пара. поднимать те специализированные задачи, которые были абсолютно необходим для промышленной революции — как выкачивание воды из шахт, чтобы мы могли уголь и металлы нам были нужны. И сила пара была основа для тяжелой энергетики, которая так изменил жизнь девятнадцатого века.

К 1800 г. суммарная мощность всех паровых когда-либо построенные двигатели были примерно такими же, как у одного из наших большие дизельные двигатели сегодня.Они не изменили Английская деревня в ночное время. Но они были преследует лошадь величайшей революции в мире когда-либо видел — агенты перемен, которые так далеко превзошли все, о чем думали их создатели из.

Я Джон Линхард из Хьюстонского университета, где нас интересуют изобретательные умы Работа.

Этот эпизод был сильно переработан как эпизод 1440.

Из Паровые двигатели знакомо Разъяснен , 1836

Паровой насос Savery’s 1698

Из 1832 г. Эдинбург энциклопедия , 1836

Атмосферный паровой двигатель Ньюкомена

Локомотивов — Трансконтинентальная железная дорога

На протяжении веков человек пытался использовать механическую силу тепла и воды.Еще в 200 г. до н.э. в своей книге « Pneumatica » Герой Александрии описал устройство под названием «Эолипил», которое считается первым зарегистрированным паровым двигателем. Шар, содержащий воду, был установлен над котлом, и по мере его нагрева две выступающие изогнутые трубы выбрасывали струи пара, заставляя шар вращаться. Многие такие устройства были изобретены в последующие столетия, когда ученые изучали принципы гидравлики, пневматики и свойства газов, но эти устройства не выполняли реальной работы.Лишь в 18, ^и веках в Британии паровая машина начала менять не только облик промышленности, но и отношение человечества к работе и обществу.

В 1712 году Томас Ньюкомен и его помощник Джон Калли представили первый коммерчески жизнеспособный паровой двигатель. Атмосферный двигатель Ньюкомена использовал пар для приведения в действие насоса. Хотя это было не очень эффективно, сотни таких двигателей использовались для откачки воды из британских угольных шахт и затопленных территорий.

В конце 18 ^{-х годов} века Джеймс Ватт, человек, которого впоследствии назовут отцом паровой машины, значительно повысил эффективность стационарного двигателя, запатентовав двигатель «двойного действия», который использовал пар высокого давления на обе стороны поршня, чтобы удвоить выход.Его патенты также включали такие вспомогательные устройства, как манометры, дроссельные клапаны и регуляторы пара. В сотрудничестве с производителем Мэтью Бултоном усовершенствования и изобретения Ватта привели к промышленной революции.

Вслед за усовершенствованиями Ватта многие изобретатели пытались адаптировать паровой двигатель к видам транспорта как по суше, так и по воде. Достижение движущей силы пара впервые в истории позволило бы человеку передвигаться по суше со скоростью, превышающей скорость домашней лошади.

В 1802 году Ричард Тревитик запатентовал «двигатель высокого давления» и создал первый паровоз на рельсах. Тревитик написал 21 февраля 1804 года, после испытания его трамвайного двигателя высокого давления, что он «перевез десять тонн железа, пять повозок и 70 человек … более 9 миль … за 4 часа 5. Монетные дворы «. Хотя путешествие казалось громоздким, это был первый шаг к изобретению, которое полностью изменило отношение человека ко времени и пространству.

Джордж Стефенсон и его сын Роберт построили первый практичный паровоз. Стефенсон построил свой «путевой двигатель» в 1814 году, который использовался для перевозки угля на шахте Киллингворта. В 1829 году Стефенсоны построили знаменитый локомотив Rocket, , в котором использовался многотрубный котел, практика, которая продолжалась в последовательных поколениях паровых машин. Модель Rocket выиграла соревнование на Rainhill Trials, проводившемся с целью решить вопрос о том, лучше ли перемещать вагоны по рельсам с помощью стационарных паровых двигателей с использованием системы шкивов или с помощью паровых двигателей локомотивов. Rocket выиграл приз в 500 фунтов стерлингов за свою среднюю скорость 13 миль в час (без нагрузки, Rocket развил скорость до 29 миль в час), обойдя Брейтуэйта и Эриксона Novelty и Тимоти Хакворта . Sans Pareil . Стефенсоны включили в свои двигатели элементы, которые использовались в последующих поколениях паровых машин.

Хотя первым локомотивом на американской железной дороге был Stourbridge Lion , построенный в 1828 году и импортированный из Англии Горацио Алленом из Нью-Йорка, британские локомотивы не стали доминировать на американских железных дорогах, потому что они были слишком тяжелыми для относительно легкие и часто неровные американские трассы.Фактически, Lion вскоре превратился в стационарный паровой двигатель.

американских изобретателей и инженеров прошли параллельный курс с британцами, и еще в 1812 году Джон Стивенс подал прошение в Конгресс с просьбой поддержать национальную железную дорогу. Он также построил первый американский паровоз в 1825 году. Многотрубный котельный двигатель, он работал на круговой демонстрационной трассе на его территории в Хобокене, штат Нью-Джерси. Хотя ему не удалось получить финансовую поддержку для национальной железной дороги или своего локомотива, Стивенс позже основал одну из первых железных дорог Америки — Camden & Amboy Railroad.

Tom Thumb Питера Купера , построенный в 1830 году, был первым американским локомотивом, который тянул пассажирский вагон по железной дороге. Несмотря на небольшие размеры, он был достаточно мощным, чтобы убедить директоров железной дороги Балтимора и Огайо в практическом применении паровоза.