Содержание
Примеры
Паровые машины менялись от века к веку, в них добавлялись новые возможности, изменения затрагивали также внешний вид.
20 века
Ко второй половине 20 века паровой транспорт уже практически достиг своего совершенства.
От мощности в 2-54 л.с. дошли до 20000 л.с. Давление усилилось с 0,01 МПа до 12 МПа. Появилась первая конкуренция в виде бензинового двигателя.
К началу 1900-х годов более 60% используемого транспорта было на паровом моторе. Паровые автомобили и грузовики выпускались многими производителями Европы и Америки, например компанией «Stanley», вплоть до 1970-х годов.
19 века
На начало 19 века было разработано более 200 паровых машин Уатта. Они закупались многими странами для повседневной эксплуатации. Это были устройства, приближенные к современным вариантам паровых двигателей. Они отличались технологичностью и отсутствием потери созданной энергии.
Также, начиная с 1820 года, было создано более 20 устройств Мирона и Ефима Черепановых, их мощность была от 2 до 60 л.с.
18 века
Именно в 18 веке началось совершенствование и регулярное использование паровых машин. Этому сильно способствовал Томас Ньюкомен, который, начиная с 1712 года, создал несколько моделей парового транспорта. До России устройства Томаса дошли только в 1772 году.
Ознакомиться с транспортом 18-19 веков можно здесь:
17 века
Прорыв в создании паровых двигателей произвел Томас Севери, запатентовавший свое изобретение в 1698 году. В те времена устройства, работающие на пару, представляли собой насосы, которые генерировали пар и пускали его под давлением.
Также паровой котел был запатентован и выпущен математиком и инженером Дени Папеном в 1680 году. Это было устройство, которое приводилось в движение за счет паровых потоков.
Глубокой древности
Первые паровые двигатели представляли собой проектные наработки, которые практически никогда не запускали и не проверяли.
Большинство изобретений так и не увидели жизни. Это были простые насосы или механизмы, которые работали за счет пара под давлением.
Одним из таких примеров незаслуженно забытых изобретений древности можно назвать «двигатель Герона», созданный Героном Александрийским. После создания о нем практически сразу же забыли, поскольку отсутствовали условия для развития подобных наработок.
В 16 веке была разработана первая примитивная паровая турбина, ее создал арабский инженер Таги-Аль-Диноме.
Описание
Каждый из создателей пытался внедрить что-то свое в изобретение. Поэтому, несмотря на практически одинаковые возможности, обусловленные конкретным временем, паровые машины имели отличительные особенности.
Ньюкомена
Двигатель, созданный Томасом Ньюкоменом, стал первым, получившим широкое практическое распространение. Это произошло благодаря тому, что кузнец смог решить одну из основных проблем паровых машин: неплотное прилегание поршня к цилиндру, которое не позволяло обеспечивать безопасную эксплуатацию.
Чтобы хоть как-то решить данный вопрос, было решено создавать водяной затвор из небольшого количества жидкости.
Ньюкомен сумел:
- ускорить сгущение пара методом впрыскивания воды внутрь цилиндра;
- оснастить устройство балансиром, напоминающим коромысло, для передачи движения от поршня к насосу.
Герона Александрийского
Герон Александрийский сумел прославиться в качестве изобретателя самой первой паровой машины.
Она получила название «эолипил», еще ее называли «двигателем Герона» и «шаром Герона».
Некоторые историки были уверены, что существовали еще двигатели, схожие с «эолипилом», но подтверждения данные факты не получили.
Двигатель Герона представлял собой сферу, которая могла вращаться вокруг своей оси. Движение происходило за счет выбросов пара, который находился под давлением. Пар выходил из пары сопел, направленных в противоположные стороны. Так образовывался крутящийся двигатель.
Генерация пара происходила за счет кипячения воды под сферой или над ней. В двигателях, которые имели котел в верхней части, подключение осуществлялось за счет пары труб. Они также были осями.
Изобретение было незаслуженно забыто вплоть до 1577 года, новую жизнь оно получило благодаря изобретателю Таги Аль-Диноме.
Эдварда Сомерсета
Отсутствие экономического благополучия и востребованности паровых двигателей серьезно тормозило процесс их изобретения. Дело сдвинулось с мертвой точки в конце 17 века, когда было создано несколько экземпляров таких устройств.
Создателем одного из них стал ученый из Англии, Эдвард Сомерсет. В 1663 году он опубликовал свой проект и представил миру паровой двигатель, который стал незаменимым в подъеме воды на стену Большой башни в замке Реглан.
Устройство приводилось в действие за счет постоянной подачи пара под давлением. Развития этот проект не получил из-за того, что большинство жителей тех времен, восприняло идею со скептицизмом.
Кюньо
Если спросить о самом популярном паровом автомобиле, историки назовут телегу Кюньо.
Она была выпущена в 1769 году во Франции и считалась прототипом паровоза и автомобиля.
Именно в 1769 году Николя-Жозе Кюньо начал испытания над своим первым паровым транспортом. Сам он назвал его «малая телега Кюньо», еще одним названием стало «Fardier». Данное изобретение стало одним из первых попыток избавиться от необходимости использовать лошадей в качестве средства передвижения.
В 1770 году Кюньо изобрел «Большую огненную телегу», которая предназначалась для перевозки артилерийских орудий. Устройство приводилось в движение за счет силы пара, привод приходился на единственное переднее колесо.
Особенности изобретения:
- на телеге одновременно могли передвигаться 3-4 человека;
- она развивала скорость до 2,25 миль/ч (3,6 км в час).
Назвать паровую машину Кюньо надежной и удачной было невозможно, во время испытаний изобретатель не сумел справиться с управлением и снес стену Арсенала.
Таги-Аль-Диноме
1551 год ознаменовался новым изобретением арабского астронома и инженера Таги-Аль-Диноме. Это была первая паровая турбина, которую увидел свет в 16 веке. Ее принцип действия состоял в следующем: потоки пара запускали в движение вертел с лопастями. Чем сильнее было давление пара, тем быстрее разгонялось устройство.
Позднее, у данного вида турбины были выявлен недостаток, который заключался в рассеивающихся потоках пара. Они приводили к большим потерям энергии без создания требуемого давления.
Ричарда Тревитика
Английский изобретатель Ричард Тревитик в начале 19 века получил патент на паровоз. Основным примером для него стала повозка инженера Конью.
Тревитик решил взять все самое лучшее от уже имеющегося изобретения и модернизировать его, учитывая ошибки и недостатки устройства своего предшественника.
Ричарду удалось опытным путем доказать, что сила трения гладких рельс о гладкие колеса достаточно сильна. С ее помощью локомотив может передвигаться и везти за собой несколько вагонов. Изначально изобретателю не поверили. Но позднее оказалось, что Ричард совершил настоящий прорыв в транспортной индустрии.
В 1803 году Тревитик сконструировал первый паровоз для рельсового пути, который передвигался за счет парового двигателя. Первое испытание устройства датировано февралем 1804 года. Испытание превзошло ожидания даже закоренелых скептиков.
Транспорт совершил свой первый заезд без необходимости пополнения котла с водой. Он передвигался со скоростью 5 миль в час, показатель был лучше, чем у предыдущих аналогов.
Черепановых
В 1834 году Мирон Ефимович Черепанов собрал из отечественных материалов первый паровоз. Ему во всем помогал его отец, Ефим Алексеевич Черепанов.
Первое обнародованное изобретение имело ряд недостатков:
- печь не давала нужного количества жара, поэтому она долго нагревалась;
- иногда паров оказывалось недостаточно для поездки на нормальной скорости.
Томаса Севери
Еще одним инженером, изучающим свойства паров, стал Томас Севери. Машина Севери представляла собой насос, а не двигатель, как считают некоторые историки. В устройстве не было предусмотрено цилиндра с поршнем, который приводил бы в действие механизм.
Изобретение Севери имело отличительную особенность: производство пара для работы насоса происходило в отдельном котле, который был заранее предусмотрен и сконструирован для этого.
Процесс выглядел следующим образом:
- в котле образовывался пар;
- затем его выпускали в насосный резервуар;
- после спуска пара он начинал выталкивать жидкость по нагнетательной трубе.
Эффективность насоса Томаса Севери позднее признали слишком слабой, пар постоянно контактировал с холодной водой, за счет чего требовалось дополнительное время на нагрев. Также в насосе постоянно образовывался конденсат.
Ломоносова
Ломоносов долгое время изучал химию, физику и плавильное дело. Позднее он выпустил собственное руководство, в котором было много информации о паровых устройствах и методах их применения.
Эта информация дала возможность последователям применить полученные знания в жизнь, создавая технологичные устройства, соответствующие своему времени. Сам же Ломоносов не изобрел паровой машины.
Джованни Бранка
Джованни Бранка прославился тем, что создал одну из первых версий парового двигателя. Архитектор честно признавался, что большинство своих изобретений он даже не пробовал на практике, но одно из них выделялось среди других.
«Машина номер 25» представляла собой колесо с лопастями, которое приводилось в действие за счет силы пара. Создатель считал, что данное изобретение можно использовать в мельницах, дробилках, подъемных механизмах.
Шухова
Водотрубный паровой котел Шухова получил широкое распространение в России. Его называют комбинированным. Главная отличительная особенность данного изобретения — это наличие элементов огнетрубного котла и водотрубного котла.
Котел Шухова быстро получил практическое применение благодаря множеству достоинств:
- наличию высокого удельного паросъема;
- удобству в использовании;
- компактности.
Изобретение используют по сей день.
Джеймса Уатта
В 1769 году Джейм Уатт получил патент на свою первую паровую машину. Шотландца многие считают создателем первого парового транспорта. Изначально двигатель Уатта предназначался для работы на промышленных производствах, но позднее его стали устанавливать на паровозы, пароходы.
Особенностью его изобретения стало наличие отдельной камеры для конденсации, а также изолирование парового цилиндра. В 1782 году Джеймс был первым, кто изобрел машину двойного действия.
Ивана Ползунова
Изобретение Ползунова стало первым в мире двухцилиндровым двигателем, в котором оба цилиндра работали на общий вал. Благодаря данной особенности устройство эксплуатировалось без гидравлической энергии, ему не требовалось наличие воды.
Это изобретение стало прорывом в области парового транспорта и других изделий, работающих на основе пара. В двигателе Ползунова пар был необходим только для подъема поршня, его опускание происходило за счет атмосферного давления.
Аянса Де Бомонта
Испанский изобретатель Иероним Аянсо де Бомонт создал первую паровую машину с цилиндром, выпущенную в 17 веке. Именно труды Бомонта повлияли на вид и принцип действия устройства Эдварда Сомерсета и других ученых.
Какими аппаратами пользуются люди сейчас?
Сегодня паровые двигатели используются в виде паровых турбин, которые эксплуатируются в качестве приводов электрогенераторов.
Современная паровая турбина состоит из дисков, расположенных на одной оси. Изделие преобразует пар во вращательное движение без использования дополнительных приспособлений.
Паровые турбины незаменимы в производстве электроэнергии, около 85% электричества вырабатывается за счет паровых турбин. Использование паровых двигателей в наземном транспорте прекратилось уже давно, и перспектив в этой области нет.
Заключение
Паровой транспорт был важным изобретением, в которое каждый из ученых, инженеров и архитекторов внес свою лепту. Сейчас же паровой двигатель используется, в основном, в производстве электроэнергии.
