Двигун своїми руками парової: докладний опис, креслення. Історія парових машин Влаштований паровий двигун

промисловістьАнглії потребувала великої кількості палива, а ліси ставало все менше. У зв'язку з цим видобуток кам'яного вугілля стала надзвичайно актуальна.
Основною проблемою видобутку була вода, вона затопляла шахти швидше ніж її встигали відкачувати, доводилося кидати розроблені рудники і шукати нові.
В силу цих причин, терміново були потрібні механізми для відкачування води, ось ними то і стали перші парові машини.

Наступним етапом розвитку парових машин, було створення (в 1690 році) Поршневого парового двигуна, який здійснював корисну роботу за рахунок нагрівання і конденсації пари.

Народився у французькому місті Блуа в 1647 році. В Університеті Анже він вивчав медицину і отримав ступінь доктора, але лікарем не став. Багато в чому його долю визначила зустріч з голландським фізиком Х. Гюйгенсом, під впливом якого Папен почав вивчати фізику і механіку. У 1688 році він опублікував опис (зі своїми конструктивними доповненнями) представленого Гюйгенсом в Паризьку академію наук проекту порохового двигуна у формі циліндра з поршнем.
Папен також запропонував конструкцію відцентрового насоса, сконструював піч для плавки скла, паровий візок і підводний човен, винайшов скороварку і кілька машин для підйому води.

Перша в світі скороварка:

У 1685 Папен був змушений тікати з Францій (через гоніння на гугенотів) до Німеччини і продовжував там працювати над своєю машиною.
У 1704 році, на заводі «Veckerhagen», він відлив перший в світі циліндр для парової машини і в тому ж році побудував катер на паровій тязі.

Перша «машина» Дені Папена (1690 рік)

Вода в циліндрі при нагріванні перетворювалася на пару і рухала поршень вгору, а при охолодженні (пар конденсировался) створювалося розрідження і атмосфернийтиск рухало поршень вниз.

Щоб змусити машину працювати, необхідно було маніпулювати стрижнем-клапаном і стопором, переміщати джерело полум'я і охолоджувати циліндр водою.

У 1705 році Папен розробив другий паровий двигун

При відкритті крана (D), пар з котла (праворуч) спрямовувався в середню ємність і за коштами поршня продавлював воду в ємність зліва. Після чого кран (D) закривався, відкривався крани (G) і (L) в воронку доливали воду і середня ємність заповнювалася новою порцією, крани (G) і (L) закривали і повторювали цикл. Тим самим вдавалася підняти воду на висоту.

У 1707 році, Папен приїхав в Лондон з метою отримати патент на свої роботи 1690-го року. Роботи не були визнані, так як на той час вже з'явилися машини Томаса Севери і Томаса Ньюкомена (див. Нижче).

В 1712 Дені Папен помер знедоленим і похований в безіменній могилі.

Перші парові машини являли собою громіздкі стаціонарні насоси для перекачки води. Це пояснювалося тим, що потрібно було відкачувати воду з рудників і вугільних шахт. Чим глибше були шахти, тим важче було відкачувати з них перебуває воду, в результаті не виработанностью шахти доводилося кидати і переходити на нове місце.

У 1699 році, Англійський інженер, отримав патент на винахід «вогневого двигуна», призначеного для відкачування води з рудників.
Машина Севери - це паровий насос, а не двигун, в ньому не було циліндра з поршнем.

Головною родзинкою в машині Севери було те, що пар утворювався в окремому котлі.

Довідка

Машина Томаса Севери

При відкритті крана 5 пар з котла 2 подавався в посудину 1, виганяючи звідти воду по трубці 6. Клапан 10 при цьому відкритий, а клапан 11 закритий. В кінці нагнітання кран 5 закривався, і через кран 9 в посудину 1 подавалася холодна вода. Пар в посудині 1 охолоджувався, конденсировался, і тиск падав, засмоктуючи туди воду по трубці 12. Клапан 11 при цьому відкривався, а клапан 10 закривався.

Насос Севери був малопотужним, споживав багато палива і працював переривчасто. В силу цих причин, машина Севери не отримала широкого поширення і їй на зміну прийшли «поршневі парові машини».

У 1705 роціпоєднавши ідеї Севери (окремий котел) і Папена (циліндр з поршнем) побудував поршневий паровий насосдля роботи на рудниках.
Досліди по вдосконаленню машини тривали близько десяти років, поки вона не почала справно працювати.

Про Томаса Ньюкоменом

Народився 28 лютого 1663 в Дартмут. Коваль за професією. У 1705 році спільно з лудильником Дж. Коулі побудував паровий насос. Ця досить ефективна для свого часу паро-атмосферна машина використовувалася для відкачування води в шахтах і отримала широке поширення в XVIII столітті. Таку технологію, в наш час використовують бетононасоси на будівництвах.
Ньюкомен не зміг отримати патент, так як паровий водопідйомник був запатентований ще в 1699 році Т. Севери. Парова машина Ньюкомена була універсальним двигуном і могла працювати тільки як насос. Спроби Ньюкомена використовувати зворотно-поступальний рух поршня для обертання гребного колеса на судах виявилися невдалими.

Помер 7 серпня 1729 року в Лондоні. Ім'я Ньюкомена носить «Суспільство істориків техніки Великобританії».

Машина Томаса Ньюкомена

Спочатку пар піднімав поршень, потім в циліндр впорскується трохи холодної води, пар кондесіровался (утворюючи тим самим розрядження в циліндрі) і поршень під впливом атмосферного тиску опускався.

На відміну від «циліндра Папена» (у якого циліндр служив котлом), в машині Ньюкомена циліндр був відділений від котла. Таким чином вдалося домогтися більш-менш рівномірної роботи.
У перших версіях машини, управління клапанами було ручним, але надалі Ньюкомен придумав механізм, автоматично відкриває і закриває в потрібний момент відповідні крани.

фото

Про циліндрах

Перші циліндри ньюкоменовской машини робилися з міді, труби - зі свинцю, а коромисло було дерев'яним. Дрібні частини робилися з ковкого заліза. Пізніші машини Ньюкомена, приблизно після 1718 року мали вже чавунний цілінр.
Виготовляли циліндри на ливарному заводі Абрахама Дербі в Колбрукделе. Дербі удосконалив техніку лиття і це дозволило отримувати циліндри досить хорошої якості. Для отримання більш-менш правильної і гладкій поверхні стінок циліндра, використовувався верстат для висвердлювання дула знарядь.

Якось так:

З деякими доробками, машини Ньюкомена протягом 50 років залишалися єдиними механізмами, придатними для промислового використання.

У 1720 роціописав двоциліндрову парову машину. Винахід було опубліковано в його головній роботі "Theatri Machinarum Hydraulicarum". Цей рукопис була першим систематичним аналізом машинобудування.

Машина запропонована Якобом Леопольдом

Передбачалося що поршні зроблені зі свинцю, будуть підніматися тиском пари, а опускатися під власною вагою. Цікава ідея крана (між циліндрами), з його допомогою пар впускали в один циліндр і одночасно випускався з іншого.
Якоб хоч не ставив цю машину, він тільки її придумав.

У 1766 рросійський винахідник, працюючи механіком на алтайських гірничорудних і металургійних заводах, створив першу в Росії і першу в світі двоциліндрову парову машину.
Повзунів модернізував машину Ньюкомена (для забезпечення безперервної роботи він задіяв два циліндра, замість одного) і запропонував використовувати її для привиди в рух плавильних печей.

сумна довідка

У Росії того часу, парові машини практично не використовувалися і всю інформацію Ползунов отримав з книги "Грунтовне повчання рудному справі" (1760) за авторством Шлаттера І.А., в якій описувалася парова машина Ньюкомена.

Про проект було повідомлено імператриці Катерині Другій. Вона схвалила його, розпорядилася провести И.И.Ползунова в «механікуса з чином і званням інженерного капітан-поручика» і нагородити 400 рублями ...
Повзунів пропонував побудувати спочатку невелику машину, на якій можна було б виявити і усунути всі недоліки, неминучі в новому винаході. Заводське начальство з цим не погодилося і вирішило будувати відразу величезну машину. У квітні 1764 р Ползунов приступив до будівництва.
Навесні 1766 року, будівництво в основному було закінчено і проведені випробування.
Але 27 травня Ползунов помер від сухот.
Його учні Левзин і Черніцин одні приступили до останніх випробувань парової машини. У «Денний записці" від 4 липня було відзначено «справна машинна дія», а 7 серпня 1766 р вся установка, парова машина і могутня повітродувка, була здана в експлуатацію. Всього за три місяці роботи машина Ползунова не тільки виправдала всі витрати на її будівництво в сумі 7233 рублів 55 копійок, а й дала чистий прибуток в 12640 рублів 28 копійок. Однак, 10 листопада 1766 року після того, як у машини перегорів котел, вона простояла без дії 15 років 5 місяців і 10 днів. У 1782 р машина була розібрана.

(Енциклопедія Алтайського краю. Барнаул. 1996. Т. 2. С. 281-282; Барнаул. Літопис міста. Барнаул. 1994. ч. 1.с.30).

машина Ползунова

Принцип роботи аналогічний машині Ньюкомена.
В один з циліндрів наповнених парою, упорскували воду, пар конденсировался і в циліндрі створювалося розрядження, під дією атмосферного тиску поршень опускався вниз, в той же момент в інший циліндр надходив пар і він піднімався.

Подача води і пара в циліндри була повністю автоматизована.

Макет парової машини І.І. Ползунова, зроблений за оригінальними кресленнями в 1820-і роки.
Краєзнавчий музей Барнаула.

У 1765 році Джеимс Уаттупрацює механіком в університеті Глазго, було доручено відремонтувати модель машини Ньюкомена. Невідомо, хто її зробив, але в університеті вона перебувала вже кілька років.
Проффесор Джон Андерсон запропонував Уатту подивитися, чи не можна що-небудь зробити з цим цікавим, але примхливим приладом.
Уатт не тільки відремонтував, але і вдосконалив машину. Він додав до неї окрему ємність для охолодження пара і назвав її конденсатор.

Модель парової машини Ньюкомена

Макет був оснащений циліндром (діаметр 5 см) з робочим ходом 15 см. Уатт провів ряд експериментів, зокрема замінив металевий циліндр на дерев'яний, змащений лляною олією і висушений в печі, зменшив кількість жене за один цикл води і макет заробив.
В процесі експериментів Уатт переконався в неефективності машини.
При кожному новому циклі частину енергії пара йшла на нагрів циліндра, який охолоджувався після впорскування води для охолодження пара.
Провівши ряд дослідів Уатт прийшов до висновку:
«... Для того щоб зробити досконалу парову машину, необхідно, щоб циліндр був завжди гарячий, як і входить в нього пар; але з іншого боку, конденсація пара для освіти вакууму мала відбуватися при температурі не вище 30 градусів Реомюра »(38 за Цельсієм) ...

Модель машини Ньюкомена, з якої експериментував Уатт

Як все починалося...

Вперше Уатт зацікавився паром в 1759 році, цьому посприяв його приятель Робісон, який носився тоді з думкою «про застосування сили парової машини для приведення в рух возів».
У тому ж році Робісон поїхав воювати в Північну Америку, а Уатт і без цього був завалений справами.
Через два роки Уатт повернувся до ідеї парових машин.

«Близько 1761-1762 рр., - пише Уатт, - я виконав кілька дослідів над силою пара в Папеновом котлі і зробив щось на зразок парової машини, зміцнивши на ньому спринцовку, діаметром близько 1/8 дюйма, з міцним поршнем, забезпечену краном для впуску пара з котла, а також для випуску його з спринцівки на повітря ». Коли відкривався кран з котла в циліндр, то пар, вступаючи в циліндр і діючи на поршень, піднімав значний вантаж (15 фунтів), яким був навантажений поршень. Коли вантаж був піднятий до потрібної висоти, то повідомлення з котлом закривалося і відкривався кран для випуску пари в атмосферу. Пар виходив, і вантаж опускався. Ця операція повторювалася кілька разів, і хоча в даному приладі кран повертався від руки, однак, не важко було придумати пристосування, щоб повертати його автоматично.

А - циліндр; В - поршень; З - шток з гаком для підвішування вантажу; D - зовнішній циліндр (кожух); Е і G - паровпускної отвори; F - трубка, що з'єднує циліндр з конденсатором; К - конденсатор; Р - насос; R - резервуар; V - клапан для виходу повітря, що витісняється парою; К, Р, R - заповнені водою. Пар впускается через G в простір між А і D і через Е в циліндр А. При невеликому підйомі поршня в циліндрі насоса Р (поршень НЕ зображений на малюнку) рівень води в До знижується і пар з А переходить в До і тут осідає. В А виходить розрідження, і пара, що знаходиться між А і D, тисне на поршень В і піднімає його разом з підвішеним до нього вантажем.

Основна ідея, що відрізняє машину Уатта від машини Ньюкомена, полягала в ізольованій камері для конденсації (охолодження пара).

Наочне зображення:

У машині Уатта конденсатор «С» був відділений від робочого циліндра «Р» його не потрібно було постійно нагрівати і охолоджувати, завдяки цьому вдалося трохи збільшити ККД.

У 1769-1770 роках на шахті горнозаводчиков Джона Робака (Робак цікавився паровими машинами і деякий час фінансував Уатта), була побудована велика модель машини Уатта, на яку він отримав в 1769 році свій перший патент.

суть патенту

Уатт визначив свій винахід як «новий метод зменшення витрати пари, а отже, і палива в вогненних машинах».
У патенті (№ 013) викладався ряд нових техніч. положень, використаних Уаттом в своєму двигуні:
1) Підтримка температури стінок циліндра рівний, температурі надходить в нього пара за рахунок теплової ізоляції, паровий сорочки
і відсутності контакту з холодними тілами.
2) Конденсація пари в окремій посудині - конденсаторі, температура в к-ром повинна була підтримуватися на рівні навколишнього середовища.
3) Видалення з конденсатора повітря і інших неконденсуючий тел допомогою насосів.
4) Застосування надлишкового тиску пара; у випадках нестачі води для конденсації пари застосування тільки надлишкового тиску з вихлопом в атмосферу.
5) Застосування «коловоротні» машин з однонаправленно обертовим поршнем.
6) Робота з неповною конденсацією (т. Е. З погіршеним вакуумом). У цьому ж пункті патенту описані конструкції ущільнення поршня і окремих деталей. При застосовувалися в той час тисках пара в 1 атм введення окремого конденсатора і відкачування повітря з нього означали реальну можливість зниження витрати пари і палива більш ніж удвічі.

Через деякий час Робак збанкрутував і новим компаньйоном Уатта став англійський промисловець Меттью Болтон.
Після ліквідації угоди Уатта з Робак, побудована машина була розібрана і відправлена ​​в на завод Болтона в Сохо. На ній Уатт протягом довгого часу перевіряв майже всі свої удосконалення та винаходи.

Про Меттью Болтон

Якщо Робак бачив в уаттовской машині насамперед лише вдосконалений насос, який повинен був врятувати його шахти від затоплення, то Болтон в винаходи Уатта бачив новий вид двигуна, який повинен був замінити водяне колесо.
Болтон сам намагався внести удосконалення в машину Ньюкомена, щоб зменшити витрату палива. Він зробив модель, яка викликала захоплення у численних лондонських великосвітських друзів і покровителів. Болтон вів переписку з американським вченим і дипломатом Бенджаміном Франкліном про те, як краще вводити в циліндр охолоджуючу воду, про найкращу системі клапанів. Франклін в цій області нічого путнього порадити не міг, але звернув увагу на інший спосіб досягнення економії палива, на краще його спалювання і знищення диму.
Болтон мріяв нема про що інше, як про світовий монополії виробництва нових машин. «Моїй думкою було, - писав Болтон Уатту, - влаштувати поряд з моїм заводом, підприємство, де я зосередив би всі технічні засоби, необхідні для побудови машин, і звідки ми постачали б весь світ машинами будь-яких розмірів».

Болтон ясно усвідомлював те, які для цього потрібні передумови. Нова машина не може будуватися старими кустарними способами. «Я припускав, - писав він Уатту, - що ваша машина зажадає грошей, дуже точної роботи і великих зв'язків, щоб найвигіднішим чином пустити її в оборот. найкращий спосібпідтримати її репутацію і віддати належне винаходу - це вилучити її виробництво з рук безлічі техніків, які за своїм неуцтвом, браком досвіду і технічних засобів, стали б давати погану роботу, а це відбилося б і на репутації винаходи ».
Щоб уникнути цього, він пропонував будувати спеціальний завод, де «при вашому сприянні ми могли б залучити і навчити відоме кількість чудових робочих, які, забезпечені найкращим інструментом, могли б виконати цей винахід на двадцять відсотків дешевше і з настільки ж великою різницею в точності роботи , яка існує між роботою коваля і майстра математичних інструментів ».
Кадри висококваліфікованих робітників, нове технічне обладнання- ось що було потрібно для побудови машини в масовому масштабі. Болтон вже мислив категоріями і поняттями розвиненого капіталізму XIX століття. Але поки це були ще мрії. Чи не Болтоном і Уатт, а їх синами було організовано років тридцять тому масове виробництво машин - перший машинобудівний завод.

Болтон і Уатт обговорюють виробництво парових машин на заводі в Сохо

Черговим етапом розвитку парових машин, була герметизація верхній частині циліндра і подача пара не тільки в нижню, а й в верхню частину циліндра.

Так Уаттом і Болтоном, була побудована парова машина подвійної дії.

Тепер пар подавався поперемінно в обидві порожнини циліндра. Стінки циліндра були теплоізольовані від зовнішнього середовища.

Машина Уатта хоч і стала більш ефективною машини Ньюкомена, але ККД, все ще був надзвичайно низький (1-2%).

Як Уатт і Болтон будували і PRілі свої машини

Про технологічності і культурі виробництва в 18 столітті і мови бути не могло. Листи Уатта до Болтону наповнені скаргами на пияцтво, злодійство і лінощі робітників. «Ми можемо дуже мало розраховувати на наших робочих в Сохо, - писав він Болтону. - Джемс Тейлор почав сильніше пити. Він упертий, примхливий і незадоволений. Машина, над якою працював Картрайт, - суцільний ряд помилок і промахів. Сміт і решта неосвічені, і за всіма ними потрібно щодня доглядати, щоб не вийшло чого-небудь гіршого ».
Він вимагав від Болтона прийняття суворих заходів і взагалі був схильний припинити виробництво машин в Сохо. «Всім ледарям потрібно сказати, - писав він, - що якщо вони будуть так само неуважні, як до сих пір, то їх проженуть з заводу. Витрати з будівництва машини в Сохо, обходяться нам дуже дорого, і якщо не можна поліпшити виробництво, то потрібно його зовсім припинити і роздавати роботу на сторону ».

Виготовлення деталей для машин, вимагало належного обладнання. Тому різні вузли машин проводилися на різних заводах.
Так, на заводі Уїлкінсона відливали і розточують циліндри, там же робили днища циліндрів, поршень, повітряний насос і конденсатор. Чавунний кожух для циліндра відливали на одному з ливарних заводів в Бірмінгемі, мідні труби везли з Лондона, а невеликі деталі виробляли на місці будівлі машини. Всі ці частини фірма «Болтон і Уатт» замовляла за рахунок замовника - власника копальні або млини.
Поступово окремі частини привозилися на місце і збиралися під особистим контролем Уатта. Пізніше він склав докладну інструкціюпо збірці машини. Котел зазвичай клепати на місці місцевими ковалями.

Після успішного запуску машини для відкачування води на одному з рудників в Корнуоллі (вважався найважчим рудником), компанія «Болтон і Уатт» отримала багато замовлень. Господарі рудників побачили, що машина Уатта успішно справляється там, де була безсила машина Ньюкомена. І вони негайно почали замовляти уаттовскіе насоси.
Уатт був завалений роботою. Він тижнями сидів над своїми кресленнями, їздив на установки машин, - ніде не можна було обійтися без його допомоги і спостереження. Він був один і всюди мав встигати.

Щоб парова машина могла приводити в дію інші механізми, потрібно було зворотно-поступальні рухи перетворити у обертальні, а для рівномірного руху пристосувати колесо в якості маховика.

В першу чергу потрібно було жорстко зв'язати поршень і балансир (до цього моменту використовувалися ланцюг або мотузка).
Уатт припускав здійснювати передачу від поршня до балансира з допомогою зубчастої смуги, а на балансирі помістити зубчастий сектор.

зубчастий сектор

Ця система виявилася ненадійною і Уатт був змушений від неї відмовитися

Передачу обертального моменту планувалося усуществіть за допомогою кривошипного механізму.

кривошипний механізм

Але від кривошипа довелося відмовитися так як ця система вже була запатентована (в 1780 році) Джеимс Пікардом. Пікард запропонував Уатту крос-ліцензування, але Уатт відмовився від цієї пропозиції і використовував у своїй машині планетарну передачу. (Про патенти є неясності, в кінці статті можна почитати)

планетарна передача

Двигун Уатта (1 788)

При створенні машини з безперервним обертальним рухом, Уатту довелося вирішувати ряд нетривіальних завдань (розподіл пара по двох порожнинах циліндра, автоматичне регулювання обертів і прямолінійний рух штока поршня).

паралелограм Уатта

Механізм Уатта був винайдений для додання тязі поршня прямолінійного руху.

Паровий двигун побудований за патентом Джеймса Ватта в 1848 році в Фрайберге в Німеччині.

відцентровий регулятор

Принцип дії відцентрового регулятора простий, чим швидше крутиться вал, тим вище розходяться вантажі під дією відцентрової сили і тим сильніше перекривається паропровід. Вантажі опускаються - паропровід відкривається.
Схожа система, давно вже була відомий в мукомольном справі для регулювання відстані між жорнами.
Уатт адаптував регулятор для парової машини.

пристрій паророзподілу

Система «поршневих клапанів»

Креслення складений одним з помічників Уатта в 1783 році (букви поставлені для пояснення). В і В - поршні, з'єднані між собою трубкою С і рухаються в трубі D, з'єднаної з конденсатором Н і трубками Е і F з циліндром A; G - паропровід; К - шток, службовець для пересування ВВ.
У зображеному на кресленні положенні поршнів ВВ простір труби D між поршнями В і В, а також нижня частина циліндра А під поршнем (не зображення на малюнку), що примикає до F, заповнені парою, тоді як у верхній частині циліндра А, над поршнем, сполученої через Е і через с з конденсатором Н - стан розрідження; при підйомі ВВ вище F і E нижня частина А через F буде повідомлятися з H, а верхня частина через Е і D - з паропроводом.

Нагляний малюнок

Однак, аж до 1800 року Уатт продовжував користуватися тарілковими клапанами (металеві диски, що піднімалися або опускалися над відповідними вікнами, і приводилися в рух складною системою важелів), так як виготовлення системи «поршневих клапанів» вимагало високої точності.

Розробкою механізму паророзподілу займався в основному помічник Уатта Вільям Мердок.

Мердок, продовжував удосконалювати механізм паророзподілу і в 1799 році запатентував D - подібний золотник (коробчатий золотник).

Залежно від положення золотника, вікна (4) і (5) повідомляються із замкнутим простором (6) оточуючим золотник і заповненим паром, або з порожниною 7, з'єднаної з атмосферою або конденсатором.

Після всіх удосконалень була побудована ось така машина:

Пар з допомогою парораспределітеля, поперемінно подавався в різні порожнини циліндра, а відцентровий регулятор керував клапаном подачі пари (якщо машина занадто розганяла клапан прикривався і навпаки відкривався якщо занадто сповільнювалася).

наочне відео

Ця машина вже могла працювати не тільки як насос, але і приводити в дію інші механізми.

У 1784 роціУатт отримав патент на універсальний по застосуванню паровий двигун(Патент № 1 432).

про млин

У 1986 році Болтон і Уатт побудували в Лондоні млин ( «Млин Альбіону»), що приводиться в дію паровою машиною. Коли млин пустили в хід, розпочалося справжнє паломництво. Лондонці жваво цікавилися технічними вдосконаленнями.

Уатт, що не знайомий з маркетингом, обурювався тим, що роззяви заважають йому працювати і вимагав припинення доступу сторонніх. Болтон же вважав що, про машину повинні дізнатися якомога більше людей і тому відкидав прохання Уатта.
Вобщем нестачі в клієнтах Болтон і Уатт не відчували. У 1791 році млин згоріла (а може її підпалили, так як мірошники боялися конкуренції).

В кінці вісімдесятих років, Уатт припиняє вдосконалювати свою машину. У листах Болтону він пише:
«Дуже можливо, що за винятком деяких покращень в механізмі машини нічого кращого, ніж те, що ми вже зробили, що не буде допущено природою, яка для більшості речей визначила свій nec plus ultra (лат.« Далі нікуди »)».
І пізніше, Уатт стверджував, що не може відкрити в паровій машині нічого нового, і якщо він займається нею, то тільки удосконаленням деталей і перевіркою своїх попередніх висновків і спостережень.

Список російської літератури

Каменський А.В. Джемс Уатт, його життя і науково-практична діяльність. СПб, 1891
Вайсенберг Л.М. Джемс Уатт, винахідник парової машини. М. - Л., 1930
Лісників М.П. Джемс Уатт. М., 1935
Конфедератів І.Я. Джемс Уатт - винахідник парової машини. М., 1969

Таким чином, можна вважати, що перший етап розвитку парових машин закінчився.

Подальший розвиток парових машин було пов'язано зі збільшенням тиску пари і вдосконаленням виробництва.

Цитата з Вікіпедія

Універсальний двигун Уатта завдяки його економічності набув широкого поширення і зіграв велику роль в переході до капіталістичного машинного виробництва. «Великий геній Уатта, - писав К. Маркс, - виявляється в тому, що патент, взятий ним в квітні 1784 р даючи опис парової машини, зображує її не як винахід лише для особливих цілей, але як універсальний двигунвеликої промисловості »(Маркс К., Капітал, т. 1,1955, стор. 383-384).

Завод Уатта і Болтона до 1800 року побудував св. 250 парових машин, а до 1826 Англії налічувалося до 1500 машин з загальною потужністюок. 80000 к.с. За рідкісним винятком це були машини уаттовского типу. Після 1784 року Уатт займався головним чином поліпшенням виробництва, а після 1800 року і зовсім відійшов від справ.

В уявленні більшості людей століття смартфонів автомобілі на паровій тязі - це щось архаїчне, що викликає посмішку. Парові сторінки історії автомобілебудування були дуже яскравими і без них важко уявити сучасний транспорт взагалі. Як не старалися скептики від законотворчості, а також нафтові лобісти різних країн обмежити розвиток автомобіля на пару, їм це вдавалося лише на час. Адже паровий автомобіль подібний Сфінкса. Ідея автомобіля на пару (т. Е. На двигуні зовнішнього згорання) актуальна і донині.

В уявленні більшості людей століття смартфонів автомобілі на паровій тязі - це щось архаїчне, що викликає посмішку.

Так в 1865 році в Англії ввели заборону на пересування швидкісних самохідних карет на паровому ходу. Їм заборонялося пересуватися швидше 3 км / год по місту і не випускати клуби пара, щоб не лякати коней, запряжених у звичайні екіпажі. Найсерйознішим і відчутним ударом по паровим вантажних автомобілів вже в 1933 році завдав закон про податок на важкі транспортні засоби. І тільки в 1934 році, коли були знижені мита на імпорт нафтопродуктів, замаячила на горизонті перемога бензинових і дизельних двигунівнад паровими.

Так вишукано і холоднокровно знущатися над прогресом могли собі дозволити тільки в Англії. У США, Франції, Італії середу винахідників-ентузіастів буквально вирувало ідеями, а паровий автомобіль набував нові обриси і характеристики. Хоча англійські винаходили внесли вагомий вклад в розвиток парового автотранспорту, закони і упередження влади не дозволяли їм повноцінно брати участь в сутичці з ДВС. Але давайте про все по порядку.

доісторична довідка

Історія розвитку парового автомобіля нерозривно пов'язана з історією виникнення та вдосконалення парової машини. Коли в I столітті н. е. Герон з Александрії запропонував свою ідею змусити пар обертати металева куля, до його ідеї поставилися не більше, ніж до забави. Чи то інші ідеї більшою мірою хвилювали винахідників, але першим, хто поставив паровий котел на колеса був монах Фердинанд Вербст. У 1672 році. До його «іграшці» теж поставилися як до забави. Але такі сорок років не пройшли даром для історії парового двигуна.

Проект саморушного екіпажу Ісаака Ньютона (1680), пожежний апарат механіка Томаса Севери (1698) і атмосферна установка Томаса Ньюкомена (1712) продемонстрували величезний потенціал використання пара для здійснення механічної роботи. Спочатку парові машини відкачували воду з шахт і піднімали вантажі, але до середини 18 століття на підприємствах Англії таких парових установок уже було кілька сотень.

Що ж собою являє паровий двигун? Як може пар рухати колеса? Принцип парової машини простий. Вода нагрівається в закритому резервуарі до стану пара. Пар відводиться по трубках в закритий циліндр і видавлює поршень. Через проміжний шатун це поступальний рух передається на вал маховика.

Ця принципова схема роботи парового котла на практиці мала істотні недоліки.

Перша порція пара клубами виривалася назовні, а остиглий поршень під власною вагою опускався вниз для наступного такту. Ця принципова схема роботи парового котла на практиці мала істотні недоліки. Відсутність системи регулювання тиском пари нерідко приводила до вибуху котла. Для доведення котла до робочого стану потрібно чимало часу і палива. Постійна дозаправка і гігантські розміри парової установки лише збільшували перелік її недоліків.

Нову машину в 1765 році запропонував Джеймс Уатт. Він направив видавлюється поршнем пар в додаткову камеру для конденсації і позбавив від необхідності постійно підливати воду в котел. Нарешті, в 1784 році він дозволив завдання, як перерозподілити рух пара таким чином, щоб він штовхав поршень в обох напрямках. Завдяки створеному ним золотника, парова машина могла працювати без перерв між тактами. цей принцип теплового двигунаподвійної дії і ліг в основу більшості парової техніки.

Над створенням парових машин працювали багато розумних людей. Адже це простий і дешевий спосіб отримання енергії практично з нічого.

Невеликий екскурс в історію автомобілів на паровій тязі

Однак, як не грандіозні були успіхи англійців в області, першим, хто поставив парову машина на колеса, був француз Ніколя Жозеф Кюньо.

Перший паровий автомобіль Кюньо

Його автомобіль з'явився на дорогах в 1765 році. Швидкість пересування коляски була рекордною - 9,5 км / год. У ньому винахідник передбачив чотири місця для пасажирів, яких можна було прокатати з вітерцем на середній швидкості 3,5 км / год. Цього успіху винахіднику здалося недостатньо.

Необхідність зупинки для заправки водою і розпалювання нового багаття через кожен кілометр шляху не були істотним мінусом, а лише рівнем техніки того часу.

Він зважився на винахід тягача для гармат. Так на світ з'явилася триколісна візок з масивним котлом попереду. Необхідність зупинки для заправки водою і розпалювання нового багаття через кожен кілометр шляху не були істотним мінусом, а лише рівнем техніки того часу.

Наступна модель Кюньо зразка 1770 року мала вага близько півтори тонни. Нова віз могла транспортувати близько двох тонн вантажу зі швидкістю 7 км / ч.

Маестро Кюньо більше займала ідея створення парового двигуна високого тиску. Його навіть не бентежив той факт, що котел міг вибухнути. Саме Кюньо придумав розташувати топку під котлом і возити «багаття» з собою. Крім того, його «віз» може по праву вважатися першою вантажівкою. Відставка заступника і низка революцій не дали можливості майстру розвинути модель до повноцінної вантажної машини.

Самоучка Олівер Еванс і його амфібія

Ідея створення парових машин мала всесвітні масштаби. У північноамериканських штатах винахідник Олівер Еванс створив близько п'ятдесяти парових установок на базі машини Уатта. Намагаючись зменшити габарити установки Джеймса Ватта, він конструював парові машини для борошномельних фабрик. Однак всесвітню славу Олівер Еванс придбав за свій паровий автомобіль-амфібію. У 1789 році його перший автомобіль в США успішно пройшов сухопутне і водне випробування.

На свою амфібію, яку можна назвати прообразом всюдиходів, Еванс встановив машину з тиском пари в десять атмосфер!

Дев'ятиметровий автомобіль-човен мав вагу близько 15 тонн. Парова машина приводила в рух задні колесаі гребний гвинт. До речі кажучи, Олівер Еванс теж був прихильником створення парового двигуна високого тиску. На свою амфібію, яку можна назвати прообразом всюдиходів, Еванс встановив машину з тиском пари в десять атмосфер!

Якби у винахідників 18-19 століть були під рукою технології 21 століття, ви уявляєте, скільки техніки вони б придумали !? І який техніки!

XX століття і 204 км / год на паровому автомобілі Стенлі

Так! 18 століття дало потужний поштовх до розвитку парового транспорту. Численні і різноманітні конструкції самохідних парових возів стали все частіше розбавляти гужовий транспорт на дорогах Європи і Америки. До початку XX століття автомобілі на паровій тязі істотно поширилися і стали звичним символом свого часу. Як і фотографія.

18 століття дало потужний поштовх до розвитку парового транспорту

Саме свою фотографічну компанію продали брати Стенлі, коли в 1897 році вирішили всерйоз зайнятися виробництвом парових авто в США. Вони створювали добре продаються паромобілі. Але цього їм було недостатньо для задоволення своїх амбітних планів. Адже вони були всього лише одні з багатьох таких же автовиробників. Так було до тих пір, поки вони не сконструювали свою «ракету».

Саме свою фотографічну компанію продали брати Стенлі, коли в 1897 році вирішили всерйоз зайнятися виробництвом парових авто в США.

Звичайно, автомобілі Стенлі мали славу надійного автомобіля. Паровий агрегат розташовувався ззаду, а бойлер розігрівався за допомогою факелів бензину або гасу. Маховик парового двоциліндрового мотора подвійної дії обертання на задню вісь за допомогою ланцюгової передачі. Випадків вибухів котла у Стенлі Стімер не було. Але їм потрібен був фурор.

Звичайно, автомобілі Стенлі мали славу надійного автомобіля.

Своєю «ракетою» вони викликали фурор на весь світ. 205,4 км / ч в 1906 році! Так швидко ще не їздив ніхто! Авто з ДВС побив цей рекорд тільки 5 років тому. Фанерна парова «Ракета» Стенлі визначила форму гоночних авто на багато років вперед. Але після 1917 року Стенлі Стімер все важче переживав конкуренцію дешевого Форд Т і пішов у відставку.

Унікальні паромобілі братів Добло

Цьому знаменитому родині вдалося чинити гідний опір бензиновим моторам аж до початку 30-х років XX століття. Вони не збирали машини для рекордів. Брати воістину любили свої паромобілі. Інакше, ніж ще пояснити винайдені ними стільниковий радіатор і кнопку запалювання? Їхні моделі не були схожі на малі паровози.

Брати Абнер і Джон зробили революцію в паровому транспорті.

Брати Абнер і Джон зробили революцію в паровому транспорті. Щоб зрушити з місця, його машину не було потрібно розігрівати 10-20 хвилин. Кнопка запалювання нагнітала гас з карбюратора в камеру згоряння. Він потрапляв туди після розжигу свічкою. Вода нагрівалася за лічені секунди, а через хвилину-півтори пар створював необхідний тиск і можна було їхати.

Відпрацьований пар прямував в радіатор для конденсації і підготовки до наступних циклах. Тому для плавного пробігу на 2000 км автомобілів Добло було досить дев'яносто літрів води в системі і кілька літрів гасу. Такий економічності не міг запропонувати ніхто! Можливо, саме на автосалоні в Детройті в 1917 році Стенлі познайомилися з моделлю братів Добло і почали згортати своє виробництво.

Модель Е стала самим розкішним автомобілем другої половини 20-х і самою останньою версією паромобіля Добло. Шкіряний салон, поліровані елементи з дерева і кістки слона радували заможних власників всередині автомобіля. У такому салоні можна було насолоджуватися пробігом на швидкості до 160 км / ч. Всього 25 секунд відділяли момент запалювання від моменту старту. Ще 10 секунд потрібно, щоб автомобіль масою в 1,2 т розігнався до 120 км / год!

Всі ці швидкісні якості були закладені в чотирициліндровому моторі. Два поршня виштовхувалися паром під високим тиском в 140 атмосфер, а два інших відправляли остиглий пар низького тиску в стільниковий конденсатор-радіатор. Але в першій половині 30-х років і ці красені братів Добло перестали випускатися.

Парові вантажні машини

Однак не варто забувати, що парова тяга бурхливо розвивалася і на вантажному транспорті. Це в містах парові автомобілі викликали алергію у снобів. А адже вантажі повинні доставлятися в будь-яку погоду і не тільки по місту. А міжміські автобуси і військова техніка? Там легковими малолітражками не звільнишся.

Вантажний транспорт має одну значну перевагу перед легковим - це його габарити.

Вантажний транспорт має одну значну перевагу перед легковим - це його габарити. Саме вони дозволяють розмістити потужні силові установки в будь-якому місці автомобіля. Причому вона тільки збільшить вантажопідйомність і прохідність. А як буде виглядати вантажівка - на це не завжди звертали увагу.

серед парових вантажних машинхочеться виділити англійська Сентінел і радянський НАМИ. Звичайно, були і багато інших, наприклад, Фоден, Фаулер, Йоркшир. Але саме Сентінел і НАМИ виявилися живучими і випускалися до кінця 50-х років минулого століття. Вони могли працювати на будь-якому твердому паливі - вугіллі, дровах, торфі. «Всеїдність» цих вантажівок на пару ставило їх поза впливом цін на нафтопродукти, а також дозволяло використовувати їх у важкодоступних місцях.

Трудяга Сентінел з англійським акцентом

Ці дві вантажівки відрізняються не тільки країною виробника. Принципи розташування парогенераторів теж були різні. Для Сентінелов характерні верхнє і нижнє розташування парових машин щодо котла. При верхньому розташуванні парогенератор подавав гаряча пара безпосередньо в камеру двигуна, який був пов'язаний з мостами системою карданних валів. При нижньому розташуванні парового двигуна, т. Е. На шасі, котел розігрівав воду і подавав пар в двигун по трубках, що гарантувало втрати температури.

Для Сентінелов характерні верхнє і нижнє розташування парових машин щодо котла.

Наявність ланцюгової передачі від маховика парової машини на кардани було типовим для обох типах. Це дозволило конструкторам уніфікувати випуск Сентінелов в залежності від замовника. Для жарких країн, таких як Індія, випускали парові вантажівки з нижнім, розділеним розташуванням котла і двигуна. Для країн з холодними зимами - з верхнім, поєднаним типом.

Для жарких країн, таких як Індія, випускали парові вантажівки з нижнім, розділеним розташуванням котла і двигуна.

На цих вантажівках застосовували безліч перевірених технологій. Золотники і клапани розподілу пара, двигуни простого і подвійного дії, з високим або низьким тиском, з або без КПП. Однак, це не продовжили життя англійським паровим вантажівкам. Хоч вони і випускалися до кінця 50-х років XX століття і навіть складалися на військовій службі до і під час 2-ї світової війни, вони все ж були громіздкими і чимось нагадували паровози. А так як в їх кардинальної модернізації не було зацікавлених осіб, то їх доля була вирішена.

Хоч вони і випускалися до кінця 50-х років XX століття і навіть складалися на військовій службі до і під час 2-ї світової війни, вони все ж були громіздкими і чимось нагадували паровози.

Кому що, а нам - НАМИ

Щоб підняти зруйновану війною економіку Радянського Союзу, Потрібно було знайти спосіб не витрачати ресурси нафти, хоча б у важкодоступних місцях - на півночі країни і в Сибіру. Радянським інженерам була надана можливість вивчити конструкцію Сентінела з верхнім розташуванням чотирициліндровий парової машини прямої дії і розробити свою «відповідь Чемберлену».

У 30-х роках російські інститути та конструкторські бюро робили неодноразові спроби створення альтернативного вантажівки для лісової промисловості.

У 30-х роках російські інститути та конструкторські бюро робили неодноразові спроби створення альтернативного вантажівки для лісової промисловості. Але кожен раз справа зупинялося на стадії випробувань. Використовуючи власний досвід і можливість вивчення трофейних паромобіля, інженерам вдалося переконати керівництво країни в необхідності такого вантажівки-паровика. Тим більше що бензин коштував в 24 рази дорожче вугілля. А з вартістю дров в тайзі взагалі можна не згадувати.

Група конструкторів під керівництвом Ю. Шебалина максимально спростили парового агрегату в цілому. Вони поєднали чотирициліндровий двигун і котел в один агрегат і розташували його між кузовом і кабіною. Поставили цю установку на шасі серійного ЯАЗ (МАЗ) -200. Робота пара і його конденсація були поєднані в замкнутому циклі. Подача дров'яних чушок з бункера здійснювалася автоматично.

Так з'явився на світ, вірніше на лісовому бездоріжжі, НАМИ-012. Очевидно, принцип бункерній подачі твердого палива і розташування парової машини на вантажному автомобілібув запозичений з практики газогенераторних установок.

Доля господаря лісів - НАМИ-012

Характеристики парового вітчизняного бортового вантажівки і лісовоза НАМИ-012 були такі

• Вантажопідйомність - 6 тонн
• Швидкість - 45 км / год
• Дальність пробігу без дозаправки палива - 80 км, якщо була можливість поповнити запас води, то 150 км
• Крутний момент на малих обертах - 240 кгм, що перевищувало майже в 5 разів показники базового ЯАЗ-200
• Котел з природною циркуляцією створював тиск в 25 атмосфер і доводив пар до температури 420 ° С
• Поповнювати запаси води можливо було безпосередньо з водойми через ежектори
• Суцільнометалева кабіна не мала капот і була висунута вперед
• Швидкість регулювалася об'ємом пара в двигуні за допомогою важеля подачі / відсічення. З його допомогою циліндри наповнювалися на 25/40/75%.
• одна задня передачаі три педаль управління.

Серйозними недоліками парового вантажівки були витрата 400 кг дров на 100 км шляху і необхідність в мороз позбавлятися від води в котлі.

Серйозними недоліками парового вантажівки були витрата 400 кг дров на 100 км шляху і необхідність в мороз позбавлятися від води в котлі. Але основним мінусом, який був присутній у першого зразка, була погана прохідність в незавантаженому стані. Тоді виходило, що передня вісь була перевантажена кабіною і паровим агрегатом, в порівнянні з задньої. З цим завданням впоралися, встановивши модернізовану паросільную установку на повнопривідний ЯАЗ-214. Тепер і потужність лісовоза НАМИ-018 була доведена до 125 кінських сил.

Але, не встигнувши поширитися по країні, парогенераторні вантажівки були всі утилізовані в другій половині 50-х років минулого століття.

Але, не встигнувши поширитися по країні, парогенераторні вантажівки були всі утилізовані в другій половині 50-х років минулого століття. Втім, разом з газогенераторними. Тому що вартість переробки автомобілів, економічний ефект і зручність експлуатації були трудомісткі і сумнівні, в порівнянні з бензиновими і дизельними вантажівками. Тим більше що до цього часу в Радянському Союзі вже налагоджувалося видобуток нафти.

Швидкісний і доступний сучасний паровий автомобіль

Не варто думати, що ідея автомобіля на паровій тязі забута назавжди. Зараз виявляється значне зростання інтересу до двигунів, альтернативних ДВС на бензині і дизпаливі. Світові запаси нафти не безмежні. Так, і вартість нафтопродуктів постійно збільшується. Конструктори так старалися вдосконалити ДВС, що їх ідеї майже досягли свого ліміту.

Електромобілі, авто на водні, газогенераторні і паромобілі знову стали актуальними темами. Здрастуй, забутий 19 століття!

Зараз виявляється значне зростання інтересу до двигунів, альтернативних ДВС на бензині і дизпаливі.

Британський інженер (знову Англія!) Продемонстрував нові можливості парового двигуна. Він створив свій Inspuration не тільки для демонстрації актуальності автомобілів паровій тязі. Його дітище зроблено для рекордів. 274 км / год - така швидкість, яку розганяють дванадцять котлів, встановлених на 7,6 метровий боліді. Всього 40 літрів води досить, щоб скраплений газ буквально за мить довів температуру пара до 400 ° С. Подумати тільки, історії знадобилося 103 роки, щоб побити рекорд швидкості автомобіля на паровій тязі, встановлений «Ракетою»!

У сучасному парогенераторі можна використовувати вугілля у вигляді порошку або інше дешеве паливо, наприклад, мазут, зріджений газ. Саме тому парові автомобілі завжди були і будуть популярні.

Але щоб настав екологічно чисте майбутнє, знову необхідно долати опір нафтових лобістів.

Почав свою експансію ще на початку 19-го століття. І вже в той час будувалися не тільки великі агрегати для промислових цілей, але також і декоративні. Здебільшого їх покупцями були багаті вельможі, які хотіли позбавити себе і своїх діточок. Після того як парові агрегати щільно увійшли в життя соціуму, декоративні двигуни почали застосовуватися в університетах і школах в якості освітніх зразків.

Парові двигуни сучасності

На початку 20-го століття актуальність парових машин почала падати. Однією з небагатьох компаній, які продовжили випуск декоративних міні-двигунів, стала британська фірма Mamod, яка дозволяє придбати зразок подібної техніки навіть сьогодні. Але вартість таких парових двигунів легко перевалює за дві сотні фунтів стерлінгів, що не так і мало для дрібнички на пару вечорів. Тим більше для тих, хто любить збирати всілякі механізми самостійно, набагато цікавіше створити простий паровий двигун своїми руками.

Дуже просте. Вогонь нагріває котел з водою. Під дією температури вода перетворюється в пар, який штовхає поршень. Поки в ємності є вода, з'єднаний з поршнем маховик буде обертатися. Це стандартна схема будови парового двигуна. Але можна зібрати модель і зовсім інший комплектації.

Що ж, перейдемо від теоретичної частини до більш захоплюючим речей. Якщо вам цікаво робити щось своїми руками, і вас дивують настільки екзотичні машини, то ця стаття саме для вас, в ній ми з радістю розповімо про різні способи того, як зібрати двигун своїми руками парової. При цьому сам процес створення механізму дарує радість не меншу, ніж його запуск.

Метод 1: міні-паровий двигун своїми руками

Тож почнемо. Зберемо найпростіший паровий двигун своїми руками. Креслення, складні інструменти і особливі знання при цьому не потрібні.

Для початку беремо з-під будь-якого напою. Відрізаємо від неї нижню третину. Так як в результаті отримаємо гострі краї, то їх необхідно загнути всередину плоскогубцями. Робимо це обережно, щоб не порізатися. Так як більшість алюмінієвих банок мають увігнуте дно, то необхідно його вирівняти. Досить щільно притиснути його пальцем до якої-небудь твердої поверхні.

На відстані 1,5 см від верхнього краю отриманого «склянки» необхідно зробити два отвори один навпроти одного. Бажано для цього використовувати дирокол, так як необхідно, щоб вони вийшли в діаметрі не менше 3 мм. На дно банки кладемо декоративну свічку. Тепер беремо звичайну столову фольгу, мнемо її, після чого обертаємо з усіх боків нашу міні-пальник.

Міні-сопла

Далі потрібно взяти шматок мідної трубки довжиною 15-20 см. Важливо, щоб усередині вона була порожнистої, так як це буде наш головний механізм приведення конструкції в рух. Центральну частину трубки обертають навколо олівця 2 або 3 рази, так, щоб вийшла невелика спіраль.

Тепер необхідно розмістити цей елемент так, щоб зігнуте місце розміщувалося безпосередньо над гнітом свічки. Для цього надаємо трубці форми літери «М». При цьому виводимо ділянки, які опускаються вниз, через пророблені отвори в банку. Таким чином, мідна трубка жорстко фіксується над гнітом, а її краї є своєрідними соплами. Для того щоб конструкція могла обертатися, необхідно відігнути протилежні кінці «М-елемента» на 90 градусів в різні боки. Конструкція парового двигуна готова.

Запуск двигуна

Банку розміщують в ємності з водою. При цьому необхідно, щоб краю трубки знаходилися під її поверхнею. Якщо сопла недостатньо довгі, то можна додати на дно банки невеликий грузик. Але будьте обережні - не затоплять весь двигун.

Тепер необхідно заповнити трубку водою. Для цього можна опустити один край в воду, а другим втягувати повітря як через трубочку. Опускаємо банку на воду. Підпалюємо гніт свічки. Через деякий час вода в спіралі перетвориться в пар, який під тиском буде вилітати з протилежних кінців сопел. Банку почне обертатися в ємності досить швидко. Ось такий у нас вийшов двигун своїми руками парової. Як бачите, все просто.

Модель парового двигуна для дорослих

Тепер ускладнити завдання. Зберемо серйозніший двигун своїми руками парової. Для початку необхідно взяти банку з-під фарби. При цьому слід переконатися, що вона абсолютно чиста. На стінці на 2-3 см від дна вирізаємо прямокутник з розмірами 15 х 5 см. Довга сторона розміщується паралельно дну банки. З металевої сітки вирізаємо шматок площею 12 х 24 см. З обох кінців довгої сторони відміряє 6 см. Відгинаємо ці ділянки під кутом 90 градусів. У нас виходить маленький «столик-платформа» площею 12 х 12 см з ногами по 6 см. Встановлюємо отриману конструкцію на дно банки.

По периметру кришки необхідно зробити кілька отворів і розмістити їх у формі півкола уздовж однієї половини кришки. Бажано, щоб отвори мали діаметр близько 1 см. Це необхідно для того, щоб забезпечити належну вентиляцію внутрішнього простору. Паровий двигун не зможе добре працювати, якщо до джерела вогню не потраплятиме достатня кількість повітря.

основний елемент

З мідної трубки робимо спіраль. Необхідно взяти близько 6 метрів м'якої мідної трубки діаметром 1/4-дюйма (0,64 см). Від одного кінця відміряє 30 см. Починаючи з цієї точки, необхідно зробити п'ять витків спіралі діаметром 12 см кожна. Іншу частину труби згинають в 15 кілець діаметром по 8 см. Таким чином, на іншому кінці має залишитися 20 см вільної трубки.

Обидва висновки пропускають через вентиляційні отвори в кришці банки. Якщо виявиться, що довжини прямої ділянки недостатньо для цього, то можна розігнути один виток спіралі. На встановлену заздалегідь платформу кладуть вугілля. При цьому спіраль повинна розміщуватися як раз над цим майданчиком. Вугілля акуратно розкладають між її витками. Тепер банку можна закрити. У підсумку ми отримали топку, яка приведе в дію двигун. Своїми руками паровий двигун майже зроблений. Залишилося небагато.

Ємність для води

Тепер необхідно взяти ще одну банку з-під фарби, але вже меншого розміру. У центрі її кришки свердлять отвір діаметром в 1 см. Збоку банки проробляють ще два отвори - одне майже у дна, друге - вище, у самій кришки.

Беруть два кірка, в центрі яких проробляють отвір з діаметрів мідної трубки. В один корок вставляють 25 см пластикової труби, в іншій - 10 см, так, щоб їх край ледь визирав з пробок. У нижній отвір малої банки вставляють корок з довгою трубкою, в верхнє - більш коротку трубку. Меншу банку розміщуємо на великій банці фарби так, щоб отвір на дні було на протилежному боці від вентиляційних проходів великий банки.

результат

У результаті повинна вийти наступна конструкція. У малу банку заливається вода, яка через отвір в дні випливає в мідну трубку. Під спіраллю розпалюється вогонь, який нагріває мідну ємність. Гарячий пар піднімається по трубці вгору.

Для того щоб механізм вийшов завершеним, необхідно приєднати до верхнього кінця мідної трубки поршень і маховик. В результаті теплова енергія горіння буде перетворюватися в механічні сили обертання колеса. Існує величезна кількість різних схемдля створення такого двигуна зовнішнього згоряння, але у всіх них завжди задіяні два елементи - вогонь і вода.

Крім такої конструкції, можна зібрати паровий але це матеріал для абсолютно окремої статті.

Парові машини використовувалися як приводний двигун в насосних станціях, локомотивах, на парових судах, тягачах, парових автомобілях та інших транспортних засобівах. Парові машини сприяли значному поширенню комерційного використання машин на підприємствах і з'явилися енергетичною основою промислової революції XVIII століття. Пізніше парові машини були витіснені двигунами внутрішнього згоряння, паровими турбінами, електромоторами і атомними реакторами, коефіцієнт корисної дії яких вище.

Парова машина в дії

Винахід і розвиток

Перше відоме пристрій, що приводиться в рух парою, було описано Героном з Олександрії в першому столітті - це так звана «лазня Герона», або «еоліпіл». Пара, що виходить по дотичній з дюз, закріплених на кулі, змушував останній обертатися. Передбачається, що перетворення пари в механічний рух було відомо в Єгипті в період римського панування і використовувалося в нескладних пристроях.

Перші промислові двигуни

Жодне з описаних пристроїв фактично не було застосовано як засіб вирішення корисних задач. Першим застосованим на виробництві паровим двигуном була «пожежна установка», сконструйована англійським військовим інженером Томасом Сейвері в 1698 році. На свій пристрій Сейвері в 1698 році отримав патент. Це був поршневий паровий насос, і, очевидно, не дуже ефективний, так як тепло пара кожен раз втрачалося під час охолодження контейнера, і досить небезпечний в експлуатації, так як внаслідок високого тиску пара ємності і трубопроводи двигуна іноді вибухали. Так як цей пристрій можна було використовувати як для обертання коліс водяного млина, так і для відкачування води з шахт винахідник назвав його «одним рудокопа».

Потім англійський коваль Томас Ньюкомен в 1712 році продемонстрував свій «атмосферний двигун», який був першим паровим двигуном, на який міг бути комерційний попит. Це був вдосконалений паровий двигун Сейвері, в якому Ньюкомен істотно знизив робочий тиск пара. Ньюкомен, можливо, базувався на описі експериментів Папена, що знаходяться в Лондонському королівському товаристві, до яких він міг мати доступ через члена суспільства Роберта Гука, який працював з Папеном.

Схема роботи парової машини Ньюкомена.
- Пар показаний бузковим цвітом, вода - синім.
- Відкриті клапани показані зеленим кольором, закриті - червоним

Першим застосуванням двигуна Ньюкомена була відкачка води з глибокої шахти. У шахтному насосі коромисло було пов'язано з тягою, яка спускалася в шахту до камери насоса. Зворотно-поступальний рух тяги передавалися поршня насоса, який подавав воду наверх. Клапани ранніх двигунів Ньюкомена відкривалися і закривалися вручну. Першим удосконаленням було автоматизація дії клапанів, які наводилися в рух самою машиною. Легенда розповідає, що це удосконалення було зроблено в 1713 році хлопчиком Хемфрі Поттером, який повинен був відкривати і закривати клапани; коли це йому набридало, він пов'язував рукоятки клапанів мотузками і йшов грати з дітьми. До 1715 року вже була створена система важеля регулювання, що приводиться від механізму самого двигуна.

Перша в Росії двоциліндрова вакуумна парова машина була спроектована механіком І. І. Ползуновим в 1763 році і побудована в 1764 році для приведення в дію повітродувних міхів на Барнаульскую Коливано-Воскресенських заводах.

Хемфрі Гейнсборо в 1760-их роках побудував модель парової машини з конденсатором. У 1769 році шотландський механік Джеймс Уатт (можливо, використавши ідеї Гейнсборо) запатентував перші суттєві удосконалення до вакуумному двигуну Ньюкомена, які зробили його значно ефективнішим по витраті палива. Внесок Уатта полягав у відділенні фази конденсації вакуумного двигуна в окремій камері, в той час як поршень і циліндр мали температуру пара. Уатт додав до двигуна Ньюкомена ще кілька важливих деталей: помістив всередину циліндра поршень для виштовхування пара і перетворив зворотно-поступальний руху поршня в обертальний рух приводного колеса.

На основі цих патентів Уатт побудував паровий двигун в Бірмінгемі. До 1782 році паровий двигун Уатта виявився більш ніж в 3 рази продуктивніше машини Ньюкомена. Підвищення ефективності двигуна Уатта призвело до використання енергії пара в промисловості. Крім того, на відміну від двигуна Ньюкомена, двигун Уатта дозволив передати обертальний рух, в той час як в ранніх моделях парових машин поршень був пов'язаний з коромислом, а не безпосередньо з шатуном. Цей двигун вже мав основні риси сучасних парових машин.

Подальшим підвищенням ефективності було застосування пара високого тиску (американець Олівер Еванс і англієць Річард Тревітік). Р.Тревітік успішно побудував промислові однотактовие двигуни високого тиску, відомі як «корнуельського двигуни». Вони працювали з тиском 50 фунтів на квадратний дюйм, або 345 кПа (3,405 атмосфери). Однак зі збільшенням тиску виникала і велика небезпека вибухів в машинах і котлах, що призводило спочатку до численних аварій. З цієї точки зору найбільш важливим елементом машини високого тиску був запобіжний клапан, який випускав надлишковий тиск. надійна і безпечна експлуатаціяпочалася тільки з накопиченням досвіду і стандартизацією процедур споруди, експлуатації та обслуговування обладнання.

Французький винахідник Ніколас-Йозеф Куньо в 1769 році продемонстрував перший чинне самохідне парове транспортний засіб: "fardier à vapeur" (парову віз). Можливо, його винахід можна вважати першим автомобілем. Самохідний паровий трактор виявився дуже корисним в якості мобільного джерела механічної енергії, що приводив у рух інші сільськогосподарські машини: молотарки, преси та ін. У 1788 році пароплав, побудований Джоном Фітч, вже здійснював регулярне сполучення по річці Делавер між Філадельфією (штат Пенсільванія) і Берлінгтон (штат Нью-Йорк). Він піднімав на борт 30 пасажирів і йшов зі швидкістю 7-8 миль на годину. Пароплав Дж. Фітч ні комерційно успішним, оскільки з його маршрутом конкурувала хороша сухопутна дорога. У 1802 році шотландський інженер Вільям Сімінгтон побудував конкурентоспроможний пароплав, а в 1807 році американський інженер Роберт Фултон використовував паровий двигун Уатта для приводу першого комерційно успішного пароплава. 21 лютого 1804 року на металургійному заводі Пенідаррен в Мертир-Тідвіле в Південному Уельсі демонструвався перший самохідний залізничний паровий локомотив, побудований Річардом Тревитика.

Парові машини зі зворотно-поступальним рухом

Двигуни зі зворотно-поступальним рухом використовують енергію пара для переміщення поршня в герметичній камері або циліндрі. Зворотно-поступальний дію поршня може бути механічно перетворено в лінійне рух поршневих насосів або в обертальний рух для приводу обертових частин верстатів або коліс транспортних засобів.

вакуумні машини

Ранні парові машини називалися спочатку «вогневими машинами», а також «атмосферними» або «конденсуючими» двигунами Уатта. Вони працювали на вакуумному принципі і тому відомі також як «вакуумні двигуни». Такі машини працювали для приводу поршневих насосів, у всякому разі, немає жодних свідчень про те, що вони використовувалися в інших цілях. При роботі парової машини вакуумного типу на початку такту пар низького тиску впускается в робочу камеру або циліндр. Впускний клапан після цього закривається, і пара охолоджується, конденсуючись. У двигуні Ньюкомена охолоджуюча вода розпорошується безпосередньо в циліндр, і конденсат збігає в збірник конденсату. Таким чином створюється вакуум в циліндрі. Атмосферний тиск у верхній частині циліндра тисне на поршень, і викликає його переміщення вниз, тобто робочий хід.

Постійне охолодження і повторне нагрівання робочого циліндра машини було дуже марнотратним і неефективним, проте, ці парові машини дозволяли відкачувати воду з більшої глибини, ніж це було можливо до їх появи. У році з'явилася версія парової машини, створена Уаттом у співпраці з Меттью Боултона, основним нововведенням якої стало винесення процесу конденсації в спеціальну окрему камеру (конденсатор). Ця камера містилася в ванну з холодною водою, і з'єднувалася з циліндром трубкою, перекривається клапаном. До конденсаційної камері була приєднана спеціальна невелика вакуумна помпа (прообраз конденсатного насоса), що приводиться в рух коромислом і служить для видалення конденсату з конденсатора. Новоутворена гаряча вода подавалася спеціальним насосом (прообразом живильного насоса) назад в котел. Ще одним радикальним нововведенням стало закриття верхнього кінця робочого циліндра, у верхній частині якого тепер знаходився пар низького тиску. Цей же пар присутній в подвійній сорочці циліндра, підтримуючи його постійну температуру. Під час руху поршня вгору цей пар по спеціальних трубках передавався в нижню частину циліндра, для того, щоб піддатися конденсації під час наступного такту. Машина, по суті, перестала бути «атмосферної», і її потужність тепер залежала від різниці тисків між парою низького тиску і тим вакуумом, який вдавалося отримати. У паровій машині Ньюкомена мастило поршня здійснювалася невеликою кількістю налитої на нього зверху води, в машині Уатта це стало неможливим, оскільки у верхній частині циліндра тепер знаходився пар, довелося перейти на мастило сумішшю тавоту і нафти. Така ж мастило використовувалася в сальнику штока циліндра.

Вакуумні парові машини, незважаючи на очевидні обмеження їх ефективності, були відносно безпечні, використовували пар низького тиску, що цілком відповідало загальному невисокому рівню котелень технологій XVIII століття. Потужність машини обмежувалася низьким тиском пари, розмірами циліндра, швидкістю згоряння палива і випаровування води в котлі, а також розмірами конденсатора. Максимальний теоретичний ККД був обмежений відносно малою різницею температур по обидві сторони поршня; це робило вакуумні машини, призначені для промислового використання, занадто великими і дорогими.

стиснення

Випускне вікно циліндра парової машини перекривається дещо раніше, ніж поршень доходить до свого крайнього положення, Що залишає в циліндрі кілька відпрацьованого пара. Це означає, що в циклі роботи присутній фаза стиснення, що формує так звану «парову подушку», що сповільнює рух поршня в його крайніх положеннях. Крім того, це усуває різкий перепад тиску на самому початку фази впуску, коли в циліндр надходить свіжий пар.

випередження

Описаний ефект «парової подушки» посилюється також тим, що впуск свіжого пара в циліндр починається дещо раніше, ніж поршень досягне крайнього положення, тобто присутня деяка випередження впуску. Це випередження необхідно для того, щоб перед тим, як поршень почне свій робочий хід під дією свіжого пара, пара встиг би заповнити то мертве простір, яке виникло в результаті попередньої фази, тобто канали впуску-випуску та невикористаний для руху поршня обсяг циліндра.

просте розширення

Просте розширення передбачає, що пар працює тільки при розширенні його в циліндрі, а відпрацьований пар випускається безпосередньо в атмосферу або надходить в спеціальний конденсатор. Залишковий тепло пара при цьому може бути використано, наприклад, для обігріву приміщення або транспортного засобу, а також для попереднього підігріву води, що надходить в котел.

компаунд

У процесі розширення в циліндрі машини високого тиску температура пари падає пропорційно його розширення. Оскільки теплового обміну при цьому не відбувається (адіабатичний процес), виходить, що пар надходить в циліндр з більшою температурою, ніж виходить з нього. Подібні перепади температури в циліндрі призводять до зниження ефективності процесу.

Один з методів боротьби з цим перепадом температур був запропонований в 1804 році англійським інженером Артуром Вульфом, який запатентував Компаундну парову машину високого тиску Вульфа. У цій машині високотемпературний пар з парового котла надходила в циліндр високого тиску, а після цього відпрацьований в ньому пар з більш низькою температурою і тиском надходила в циліндр (або циліндри) низького тиску. Це зменшувало перепад температури в кожному циліндрі, що в цілому знижувало температурні втрати і покращувало загальний коефіцієнт корисної дії парової машини. Пар низького тиску мав більший обсяг, і тому вимагав більшого обсягу циліндра. Тому в компаудних машинах циліндри низького тиску мали більший діаметр (а іноді і велику довжину) ніж циліндри високого тиску.

Така схема також відома під назвою «подвійне розширення», оскільки розширення пара відбувається в дві стадії. Іноді один циліндр високого тиску був пов'язаний з двома циліндрами низького тиску, що давало три приблизно однакових за розміром циліндра. Таку схему було легше збалансувати.

Двоциліндрові компаундні машини можуть бути класифіковані як:

• перехресний компаунд- Циліндри розташовані поруч, їх паропроникну канали перехрещені.
• тандемний компаунд- Циліндри розташовуються послідовно, і використовують один шток.
• кутовий компаунд- Циліндри розташовані під кутом один до одного, зазвичай 90 градусів, і працюють на один кривошип.

Після 1880-х років компаундні парові машини отримали широке поширення на виробництві та транспорті і стали практично єдиним типом, використовуваним на пароплавах. Використання їх на паровозах не отримало такого широкого поширення, оскільки вони виявилися занадто складними, частково через те, що складними були умови роботи парових машин на залізничному транспорті. Незважаючи на те, що компаундні паровози так і не стали масовим явищем (особливо у Великобританії, де вони були дуже мало поширені і взагалі не використовувалися після 1930-х років), вони отримали певну популярність в декількох країнах.

множинне розширення

Спрощена схема парової машини з потрійним розширенням.
Пар високого тиску (червоний колір) від котла проходить через машину, виходячи в конденсатор при низькому тиску (блакитний колір).

Логічним розвитком схеми компаунда стало додавання в неї додаткових стадій розширення, що збільшувало ефективність роботи. Результатом стала схема множинного розширення, відома як машини потрійного або навіть четверного розширення. Такі парові машини використовували серії циліндрів подвійної дії, обсяг яких збільшувався з кожною стадією. Іноді замість збільшення обсягу циліндрів низького тиску використовувалося збільшення їх кількості, так само, як і на деяких компаундних машинах.

Зображення праворуч показує роботу парової машини з потрійним розширенням. Пара проходить через машину зліва направо. Блок клапанів кожного циліндра розташований зліва від відповідного циліндра.

Поява цього типу парових машин стало особливо актуальним для флоту, оскільки вимоги щодо розміру та ваги для суднових машин були не дуже жорсткими, а головне, така схема дозволяла легко використовувати конденсатор, який повертає відпрацьований пар у вигляді прісної води назад в котел (використовувати солону морську воду для живлення котлів було неможливо). Наземні парові машини зазвичай не відчували проблем з харчуванням водою і тому могли викидати відпрацьований пар в атмосферу. Тому така схема для них була менш актуальною, особливо з урахуванням її складності, розміру і ваги. Домінування парових машин множинного розширення закінчилося тільки з появою і широким поширенням парових турбін. Однак в сучасних парових турбінах використовується той же принцип поділу потоку на циліндри високого, середнього та низького тиску.

Прямоточні парові машини

Прямоточні парові машини виникли в результаті спроби подолати один недолік, властивий парових машинз традиційним паророзподіл. Справа в тому, що пар в звичайній паровій машині постійно змінює напрямок свого руху, оскільки і для впуску і для випускання пари застосовується один і той же вікно з кожного боку циліндра. Коли відпрацьований пар залишає циліндр, він охолоджує його стінки і паророзподільні канали. Свіжий пар, відповідно, витрачає певну частину енергії на їх нагрівання, що призводить до падіння ефективності. Прямоточні парові машини мають додаткове вікно, яке відкривається поршнем в кінці кожної фази, і через яке пар залишає циліндр. Це підвищує ефективність машини, оскільки пар рухається в одному напрямку, і температурний градієнт стінок циліндра залишається більш-менш постійним. Прямоточні машини одинарного розширення показують приблизно таку ж ефективність, як компаундні машини зі звичайним паророзподіл. Крім того, вони можуть працювати на більш високих оборотах, І тому до появи парових турбін часто застосовувалися для приводу електрогенераторів, що вимагають високої швидкості обертання.

Прямоточні парові машини бувають як одинарного, так і подвійного дії.

парові турбіни

Парова турбіна є серією обертових дисків, закріплених на єдиній осі, званих ротором турбіни, і серію чергуються з ними нерухомих дисків, закріплених на підставі, званих статором. Диски ротора мають лопатки на зовнішній стороні, пар подається на ці лопатки і крутить диски. Диски статора мають аналогічні лопатки, встановлені під протилежним кутом, які служать для перенаправлення потоку пара на наступні за ними диски ротора. Кожен диск ротора і відповідний йому диск статора називаються щаблем турбіни. Кількість і розмір ступенів кожної турбіни підбираються таким чином, щоб максимально використовувати корисну енергію пара тієї швидкості і тиску, який в неї подається. Виходить з турбіни відпрацьований пар надходить в конденсатор. Турбіни обертаються з дуже високою швидкістю, і тому при передачі обертання на інше обладнання зазвичай використовуються спеціальні понижуючі трансмісії. Крім того, турбіни не можуть змінювати напрямок свого обертання, і часто вимагають додаткових механізмів реверсу (іноді використовуються додаткові ступені зворотного обертання).

Турбіни перетворюють енергію пара безпосередньо в обертання і не вимагають додаткових механізмів перетворення зворотно-поступального руху в обертання. Крім того, турбіни компактніше зворотно-поступальних машин і мають постійне зусилля на вихідному валу. Оскільки турбіни мають більш просту конструкцію, вони, як правило, вимагають меншого обслуговування.

Інші типи парових двигунів

застосування

Парові машини можуть бути класифіковані за їх застосування наступним чином:

стаціонарні машини

паровий молот

Парова машина на старій цукрової фабриці, Куба

Стаціонарні парові машини можуть бути розділені на два типи по режиму використання:

• Машини зі змінним режимом, до яких відносяться машини металопрокатних станів, парові лебідки та подібні пристрої, які повинні часто зупинятися і міняти напрям обертання.
• Силові машини, які рідко зупиняються і не повинні змінювати напрямок обертання. Вони включають енергетичні двигуни на електростанціях, а також промислові двигуни, що використовувалися на заводах, фабриках і на кабельних залізницях до широкого поширення електричної тяги. Двигуни малої потужності використовуються на суднових моделях і в спеціальних пристроях.

Парова лебідка по суті є стаціонарним двигуном, але встановлена ​​на опорній рамі, щоб її можна було переміщати. Вона може бути закріплена тросом за якір і пересунуто власної тягою на нове місце.

Транспортні машини

Парові машини використовувалися для приводу різних типів транспортних засобів, серед них:

• Сухопутні транспортні засоби:
  • паровий автомобіль
  • паровий трактор
  • Паровий екскаватор, і навіть
• Паровий літак.

У Росії перший діючий паровоз був побудований Е. А. і М. Е. Черепанова на Нижньо-Тагильский заводі в 1834 році для перевезення руди. Він розвивав швидкість 13 верст на годину і перевозив більше 200 пудів (3,2 тонни) вантажу. Довжина першої залізниці становила 850 м.

Переваги парових машин

Основною перевагою парових машин є те, що вони можуть використовувати практично будь-які джерела тепла для перетворення його в механічну роботу. Це відрізняє їх від двигунів внутрішнього згоряння, Кожен тип яких вимагає використання певного виду палива. Найбільш помітно це перевага при використанні ядерної енергії, оскільки ядерний реактор не в змозі генерувати механічну енергію, а виробляє лише тепло, яке використовується для вироблення пари, що приводить в рух парові машини (зазвичай парові турбіни). Крім того, є й інші джерела тепла, які не можуть бути використані в двигунах внутрішнього згоряння, наприклад, сонячна енергія. Цікавим напрямком є ​​використання енергії різниці температур Світового Океану на різних глибинах.

Подібними властивостями також володіють інші типи двигунів зовнішнього згоряння, такі як двигун Стірлінга, які можуть забезпечити досить високу ефективність, але мають істотно більші вага і розміри, ніж сучасні типи парових двигунів.

Парові локомотиви непогано показують себе на великих висотах, оскільки ефективність їх роботи не падає в зв'язку з низьким атмосферним тиском. Паровози до сих пір використовуються в гірських районах Латинської Америки, незважаючи на те, що в рівнинній місцевості вони давно були замінені більш сучасними типами локомотивів.

У Швейцарії (Brienz Rothhorn) і в Австрії (Schafberg Bahn) нові паровози, що використовують сухий пар, довели свою ефективність. Цей тип паровоза був розроблений на основі моделей Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) -х років, з безліччю сучасних удосконалень, таких, як використання роликових підшипників, Сучасна теплоізоляція, спалювання в якості палива легких нафтових фракцій, поліпшені паропроводи, і т.д. В результаті такі паровози мають на 60% менше споживання палива і значно менші вимоги до обслуговування. Економічні якості таких паровозів порівнянні з сучасними дизельними і електричними локомотивами.

Крім того, парові локомотиви значно легше, ніж дизельні і електричні, що особливо актуально для гірських залізниць. Особливістю парових двигунів є те, що вони не потребують трансмісії, передаючи зусилля безпосередньо на колеса.

Коефіцієнт корисної дії

Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна може бути визначений як відношення корисної механічної роботи до затрачиваемому кількості теплоти, що міститься в паливі. Інша частина енергії виділяється в навколишнє середовище у вигляді тепла. ККД теплової машини дорівнює

,

Огляд музейної експозиції я пропущу і перейду відразу до машинного залу. Кому цікаво, той може знайти повну версіюпоста в мене в жж. Машинний зал знаходиться в цій будівлі:

29. Зайшовши всередину, у мене зітхнув від захвату - всередині залу була найкрасивіша парова машина з усіх, що мені доводилося бачити. Це був справжній храм стимпанка - сакральне місце для всіх адептів естетики парової ери. Я був вражений побаченим і зрозумів, що зовсім не дарма заїхав в цей містечко і відвідав цей музей.

30. Крім величезної парової машини, що є головним музейним об'єктом, тут також були представлені різні зразки парових машин поменше, а на численних Інфостенд розповідалася історія парової техніки. На цьому знімку ви бачите повністю функціонуючу парову машину, потужністю 12 к.с.

31. Рука для масштабу. Машина була створена в 1920 році.

32. Поруч з головним музейним екземпляром експонується компресор 1940 року випуску.

33. Цей компресор в минулому використовувався в залізничних майстерень вокзалу Вердау.

34. Ну а тепер розглянемо детальніше центральний експонат музейної експозиції - парову 600-сильну машину 1899 року випуску, якій і буде присвячена друга половина цього поста.

35. Парова машина є символом індустріальної революції, що відбулася в Європі в кінці 18-го - початку 19-го століття. Хоча перші зразки парових машин створювалися різними винахідниками ще на початку 18-го століття, але всі вони були непридатні для промислового використання так як мали поруч недоліків. Масове застосування парових машин в індустрії стало можливим лише після того, як шотландський винахідник Джеймс Уатт удосконалив механізм парової машини, зробивши її легкої в управлінні, безпечної і в п'ять разів потужніше існували до цього зразків.

36. Джеймс Уатт запатентував свій винахід у 1775 році і вже в 1880-х роках його парові машини починають проникати на підприємства, ставши каталізатором індустріальної революції. Сталося це перш за все тому, що Джеймсу Уатту вдалося створити механізм перетворення поступального руху парової машини в обертальний. Всі існуючі до цього парові машини могли виробляти лише поступальні рухи і використовуватися тільки в якості насосів. А винахід Уатта вже могло обертати колесо млина або привід фабричних верстатів.

37. У 1800 році фірма Уатта і його компаньйона Болтона справила 496 парових машин з яких лише 164 використовувалися в якості насосів. А вже в 1810 році в Англії налічувалося 5 тисяч парових машин, і це число в найближчі 15 років потроїлася. У 1790 році між Філадельфією і Берлінгтон в США стала курсувати перша парова човен, що перевозив до тридцяти пасажирів, а в 1804 році Річард Тревінтік побудував перший діючий паровий локомотив. Почалася ера парових машин, яка тривала весь дев'ятнадцяте століття, а на залізниціі першу половину двадцятого.

38. Це була коротка історична довідка, тепер повернемося до головного об'єкту музейної експозиції. Парова машина, яку ви бачите на знімках, була проведена фірмою Zwikauer Maschinenfabrik AG в 1899 році і встановлена ​​в машинному залі прядильної фабрики "C.F.Schmelzer und Sohn". Парова машина призначалася для приводу прядильних верстатів і в цій ролі використовувалася аж до 1941 року.

39. Шикарний шильдик. У той час індустріальна техніка робилася з великою увагою до естетичного вигляду і стилю, була важлива не тільки функціональність, але і краса, що відображено в кожній деталі цієї машини. На початку ХХ століття некрасиву техніку просто ніхто б не купив.

40. Прядильна фабрика "C.F.Schmelzer und Sohn" була заснована в 1820 році на місці теперішнього музею. Уже в 1841 році на фабриці була встановлена ​​перша парова машина, потужністю 8 к.с. для приводу прядильних машин, яка в 1899 році була замінена новою більш потужною і сучасною.

41. Фабрика проіснувала до 1941 року, потім виробництво було зупинено у зв'язку з початком війни. Всі сорок два роки машина використовувалася за призначенням, в якості приводу прядильних верстатів, а після закінчення війни в 1945 - 1951 роки служила в якості резервного джерела електроенергії, після чого була остаточно списана з балансу підприємства.

42. Як і багатьох її побратимів, машину чекав би розпил, якби не один фактор. Дана машина була першою паровою машиною Німеччини, яка отримувала пар по трубах від розташованої на віддалі котельні. Крім того вона володіла системою регулювання осей від фірми PROELL. Завдяки цим факторам машина отримала в 1959 році статус історичної пам'ятки і стала музейної. На жаль, все фабричні корпуси і корпус котельні були знесені в 1992 році. Цей машинний зал - єдине, що залишилося від колишньої прядильної фабрики.

43. Чарівна естетика парової ери!

44. Шильдик на корпусі системи регулювання осей від фірми PROELL. Система регулювала відсічення - кількість пара, яка впускає в циліндр. Більше відсічення - більше економічність, але менше потужність.

45. Прилади.

46. ​​За своєю конструкцією дана машинає паровою машиною багаторазового розширення (або як їх ще називають компаунд-машиною). У машинах цього типу пар послідовно розширюється в декількох циліндрах зростаючого обсягу, переходячи з циліндра в циліндр, що дозволяє значно підвищити коефіцієнт корисної дії двигуна. Ця машина має три циліндри: в центрі кадру знаходиться циліндр високого тиску - саме в нього подавався свіжий пар з котельні, потім після циклу розширення, пар яка спрямовується в циліндр середнього тиску, що розташований праворуч від циліндра високого тиску.

47. Зробивши роботу, пар з циліндра середнього тиску переміщався в циліндр низького тиску, який ви бачите на цьому знімку, після чого, зробивши останнє розширення, випускався назовні по окремій трубі. Таким чином досягалося найбільш повне використанняенергії пара.

48. Стаціонарна потужність цієї установки становила 400-450 к.с., максимальна 600 к.с.

49. Гучний коюч для ремонту і обслуговування машини вражає розмірами. Під ним канати, за допомогою яких обертальний руху передавалося з маховика машини на трансмісію, з'єднану з прядильними верстатами.

50. Бездоганна естетика Belle Époque в кожному гвинтик.

51. На цьому знімку можна детально розглянути пристрій машини. Розширюється в циліндрі пар передавав енергію на поршень, який в свою чергу здійснював поступальний рух, передаючи його на кривошипно-повзуни механізм, в якому воно трансформувалося в обертальний і передавалося на маховик і далі на трансмісію.

52. У минулому з паровою машиною також був з'єднаний генератор електричного струму, який теж зберігся в прекрасному оригінальному стані.

53. У минулому генератор знаходився на цьому місці.

54. Механізм для передачі крутного моменту з маховика на генератор.

55. Зараз на місці генератора встановлений електродвигун, за допомогою якого кілька днів в році парову машину надають руху на потіху публіці. У музеї щороку проводяться "Дні пара" - захід, що об'єднує любителів і моделістів парових машин. У ці дні парова машина теж приводиться в рух.

56. Оригінальний генератор постійного струмуварто тепер в сторонці. У минулому він використовувався для вироблення електрики для освітлення фабрики.

57. Зроблено фірмою "Elektrotechnische & Maschinenfabrik Ernst Walther" в Вердау в 1899 році, якщо вірити інфотаблічке, але на оригінальному шильдике варто рік 1901.

58. Так як я був єдиним відвідувачем музею в той день, ніхто не заважав мені насолоджуватися естетикою цього місця один-на-один c машиною. До того ж відсутність людей способстовало отримання хороших фотографій.

59. Тепер пару слів про трансмісії. Як видно на цьому знімку, поверхня маховика має 12 канавками для канатів, за допомогою яких обертальний рух маховика передавалося далі на елементи трансмісії.

60. Трансмісія, що складається з коліс різного діаметра, з'єднаних валами, розподіляла обертальний рух на кілька поверхів фабричного корпусу, на яких розташовувалися прядильні верстати, що працюють від енергії, переданої за допомогою трансмісії від парової машини.

61. Маховик з канавками для канатів крупним планом.

62. Тут добре видно елементи трансмісії, за допомогою яких крутний момент передавався на вал, що проходить під землею, і виводить обертальний рух в прилеглий до машинного залу корпус фабрики, в якому розташовувалися верстати.

63. На жаль, фабричне будинок не зберігся і за дверима, що вела в сусідній корпус, тепер лише порожнеча.

64. Окремо варто відзначити щит управління електроустаткуванням, який сам по собі є витвором мистецтва.

65. Мармурова дошка в красивій дерев'яній рамці з розташованої на ній рядами важелів і запобіжників, розкішний ліхтар, стильні прилади - Belle Époque у всій красі.

66. Два величезних запобіжника, розташовані між ліхтарем і приладами вражають.

67. Запобіжники, важелі, регулятори - все обладнання естетично привабливо. Видно, що при створенні цього щита про зовнішньому виглядідбали далеко не в останню чергу.

68. Під кожним важелем і запобіжником розташована "гудзик" з написом, що цей важіль включає / вимикає.

69. Пишність техніки періоду "прекрасної епохи".

70. На завершення розповіді повернемося до машини і отримаємо задоволення чудовою гармонією і естетикою її деталей.

71. Вентилі управління окремими вузлами машини.

72. Краплинні маслянки, призначені для змащення рухомих вузлів і агрегатів машини.

73. Цей прилад називається прес-маслянка. Від рухомої частини машини приводяться в рух черв'яки, що переміщують поршень маслянки, а він нагнітає масло до поверхонь, що труться. Після того, як поршень дійде до мертвої точки, його обертанням ручки піднімають назад і цикл повторюється.

74. До чого ж гарно! Чистий захват!

75. Циліндри машини з колонками впускних клапанів.

76. Ще маслянки.

77. Естетика стимпанка в класичному вигляді.

78. Розподільний валмашини, що регулює подачу пара в циліндри.

79.

80.

81. Все це дуже дуже красиво! Я отримав величезний заряд натхнення і радісних емоцій під час відвідування цього машинного залу.

82. Якщо вас раптом доля занесе в регіон Цвікау, відвідайте обов'язково цей музей, не пошкодуєте. Сайт музею і його координати: 50 ° 43 "58" N 12 ° 22 "25" E