Про історії розвитку парового двигуна, досить докладно описано в цій статті. Тут же - найбільш відомі рішення і винаходи часів 1672-1891 роки.
Перші напрацювання.
Почнемо з того, що ще в сімнадцятому столітті пар стали розглядати як засіб для приводу, проводили з ним усілякі досліди, і лише тільки в 1643 році Еванджеліста Торрічеллі було відкрито силову дію тиску пара. Крістіан Гюйгенс через 47 років спроектував першу силову машину, пускає в хід вибухом пороху в циліндрі. Це був перший прототип двигуна внутрішнього згоряння. На аналогічному принципі влаштована водозабірна машина абата Отфея. Незабаром Дені Папен вирішив замінити силу вибуху на менш потужну силу пара. У 1690 році їм була побудована перша парова машина, Відома також як паровий котел.
Вона складалася з поршня, який за допомогою окропу переміщався в циліндрі вгору і за рахунок подальшого охолодження знову опускався - так створювалося зусилля. Весь процес відбувався таким чином: під циліндром, який виконував одночасно і функцію кип'ятильні котла, розміщували піч; при знаходженні поршня в верхньому положенні піч відсувалася для полегшення охолодження.
Пізніше два англійці, Томас Ньюкомен і Коулі - один коваль, інший скляр, - удосконалили систему шляхом поділу кип'ятильні котла і циліндра і додавання бака з холодною водою. Ця система функціонувала за допомогою клапанів або кранів - одного для пара і одного для води, які по черзі відкривалися і закривалися. Потім англієць Бейтон перебудував клапанне управління в справді тактовое.
Застосування парових машин на практиці.
Машина Ньюкомена незабаром стала відома всюди і, зокрема, була вдосконалена, розробленої Джеймсом Уаттом в 1765 році системою подвійної дії. тепер парова машинавиявилася досить завершеною для використання в транспортних засобах, хоча через своїх розмірів краще підходила для стаціонарних установок. Уатт запропонував свої винаходи і в промисловості; він побудував також машини для текстильних фабрик.
Перша парова машина, яка використовується в якості засобу пересування, була винайдена французом Ніколя Жозефом Куньо, інженером і військовим стратегпм-любителем. У 1763 або 1765 році він створив автомобіль, який міг перевозити чотирьох пасажирів при середній швидкості 3,5 і максимальної - 9,5 км / год. За першою спробою послідувала друга - з'явився автомобіль для транспортування знарядь. Випробовувався він, природно, військовими, але через неможливість тривалої експлуатації (безперервний цикл роботи нової машини не перевищував 15 хвилин) винахідник не отримав підтримки влади і фінансистів. Тим часом в Англії удосконалювалася парова машина. Після кількох безуспішних, що базувалися на машині Уаттa спроб Мура, Вільяма Мердока і Вільяма Саймингтона, з'явилося рейковий транспортний засіб Річарда Тревісіка, створений за замовленням Уельської вугільної шахти. У світ прийшов активний винахідник: з підземних шахт він піднявся на землю і в 1802 році представив людству потужний легковий автомобіль, що досягав швидкості 15 км / год на рівній місцевості і 6 км / год на підйомі.
Прев'ю - збільшення по кліку.
Наведені в рух парою транспортні засоби все частіше використовувалися і в США: Натан Рід в 1790 році здивував жителів Філадельфії своєї моделлю парового автомобіля. Однак ще більше прославився його співвітчизник Олівер Еванс, який через чотирнадцять років винайшов автомобіль-амфібію. Після наполеонівських воєн, під час яких «автомобільні експерименти» не проводилися, знову почалася робота над винаходом і удосконаленням парової машини. У 1821 році її можна було вважати досконалою і досить надійною. З тих пір кожен крок вперед у сфері приводяться в рух парою транспортних засобів визначено сприяв розвитку майбутніх автомобілів.
У 1825 році сер Голдсуорт Гарні на ділянці довжиною 171 км від Лондона до Бата організував першу пасажирську лінію. При цьому він використовував запатентовану їм карету, що мала паровий двигун. Це стало початком епохи швидкісних дорожніх екіпажів, які, однак, зникли в Англії, але набули широкого поширення в Італії і у Франції. Подібні транспортні засоби досягли найвищого розвитку з появою в 1873 році «реверанс» Амеде Балі вагою 4500 кг і «Манселом» - більш компактного, що важив трохи більше 2500 кг і досягав швидкості 35 км / год. Обидва були провісниками тієї техніки виконання, яка стала характерною для перших «справжніх» автомобілів. Незважаючи на велику швидкість ккд парової машинибув дуже маленький. Болле був тим, хто запатентував першу добре діючу систему рульового управління, він так вдало розташував керуючі і контрольні елементи, що ми і сьогодні це бачимо на приладовому щитку.
Прев'ю - збільшення по кліку.
Незважаючи на грандіозний прогрес в області створення двигуна внутрішнього згоряння, сила пара все ще забезпечувала більш рівномірний і плавний хід машини і, отже, мала багато прихильників. Як і Болле, який побудував і інші легкі автомобілі, наприклад Rapide в 1881 році зі швидкістю руху 60 км / год, Nouvelle в 1873 році, яка мала передню вісь з незалежною підвіскою коліс, Леон Шевроле в період між 1 887 і 1907 роками запустив кілька автомобілів з легким і компактним парогенератором, запатентованим їм в 1889 році. Компанія De Dion-Bouton, заснована в Парижі в 1883 році, перші десять років свого існування виробляла автомобілі з паровим двигунами і домоглася при цьому значних успіхів - її автомобілі виграли гонки Париж-Руан в 1894 році.
Прев'ю - збільшення по кліку.
Успіхи компанії Panhard et Levassor у використанні бензину привели, однак, до того, що і De Dion перейшов на двигуни внутрішнього згоряння. Коли брати Боллє стали управляти компанією свого батька, вони зробили те ж саме. Потім і компанія Chevrolet перебудувала своє виробництво. Автомобілі з паровими двигунами все швидше і швидше зникали з горизонту, хоча в США вони використовувалися ще до 1930 року. На цьому самому моменті і припинилося виробництво і винахід парових машин
Можливості в використанні енергії пара були відомі на початку нашої ери. Це підтверджує прилад під назвою Героновскій еоліпіл, створений давньогрецьким механіком Героном Олександрійським. Давній винахід можна віднести до паровій турбіні, куля якій обертався завдяки силі струменів водяної пари.
Пристосувати пар для роботи двигунів стало можливим в XVII столітті. Користувалися подібним винаходом недовго, проте воно внесло істотний внесок в розвиток людства. До того ж історія винаходу парових машин дуже цікава.
поняття
Парова машина складається з теплового двигуна зовнішнього згоряння, який з енергії водяної пари створює механічний рух поршня, а той, у свою чергу, обертає вал. Потужність парової машини прийнято вимірювати в ватах.
Історія винаходу
Історія винаходу парових машин пов'язана зі знаннями давньогрецької цивілізації. Довгий час працями цієї епохи ніхто не користувався. У XVI столітті була зроблена спроба створити парову турбіну. Працював над цим в Єгипті турецький фізик і інженер Такіюддін аш-Шамі.
Інтерес до цієї проблеми знову з'явився в XVII столітті. У 1629 році Джованні Бранка запропонував свій варіант парової турбіни. Однак винаходи втрачали велику кількість енергії. Подальші розробки вимагали відповідних економічних умов, які з'являться пізніше.
Першим, хто винайшов парову машину, вважається Дені Папен. Винахід являло собою циліндр з поршнем, що піднімається за рахунок пара і опускається в результаті його згущення. Такий же принцип роботи мали пристрої Севері і Ньюкомена (1705). Устаткування застосовували для викачування води з виробок при видобутку корисних копалин.
Остаточно удосконалити пристрій вдалося Уатту в 1769 році.
Винаходи Дені Папена
Дені Папен був за освітою медиком. Народившись у Франції, в 1675 році він переїхав до Англії. Він відомий багатьма своїми винаходами. Одним з них є скороварка, яку називали «Папен котел».
Йому вдалося виявити залежність між двома явищами, а саме температурою кипіння рідини (води) і з'являються тиском. Завдяки цьому він створив герметичний котел, всередині якого тиск був підвищений, через що вода закипала пізніше звичайного і підвищувалася температура обробки поміщених в нього продуктів. Таким чином збільшувалася швидкість приготування їжі.
1674 року медик-винахідник створив пороховий двигун. Його робота полягала в тому, що при загорянні пороху в циліндрі переміщався поршень. У циліндрі утворювався слабкий вакуум, і атмосферний тиск повертало поршень на місце. Утворені при цьому газоподібні елементи виходили через клапан, а що залишилися охолоджувалися.
До 1698 році Папен вдалося створити за таким же принципом агрегат, який працює нема на поросі, а на воді. Таким чином, перша парова машина була створена. Незважаючи на істотний прогрес, до якого могла призвести ідея, істотною вигоди вона своєму винахідникові не принесла. Пов'язано це було з тим, що раніше інший механік, Сейвері, вже запатентував паровий насос, а іншого застосування для подібних агрегатів до цього часу ще не придумали.
Дені Папен помер в Лондоні в 1714. Незважаючи на те, що перша парова машина була винайдена їм, він покинув цей світ в нужді і самоті.
Винаходи Томаса Ньюкомена
Більш вдалим в плані дивідендів виявився англієць Ньюкомен. Коли Папен створив свою машину, Томасу було 35 років. Він уважно вивчив роботи Сейвери і Папена і зміг зрозуміти недоліки обох конструкцій. З них він взяв все кращі ідеї.
Вже до 1712 року в співпраці з майстром по склу та водопроводів Джоном Каллі він створив свою першу модель. Так продовжилася історія винаходу парових машин.
Коротко можна пояснити створену модель так:
- Конструкція поєднувала в собі вертикальний циліндр і поршень, як у Папена.
- Створення пара відбувалося в окремому котлі, який працював за принципом машини Сейвери.
- Герметичність в паровому циліндрі досягалася за рахунок шкіри, якої був обтягнутий поршень.
Агрегат Ньюкомена піднімав воду з копалень за допомогою впливу атмосферного тиску. Машина відрізнялася солідними розмірами і вимагала для роботи великої кількості вугілля. Незважаючи на ці недоліки, модель Ньюкомена використовували в шахтах півстоліття. Вона навіть дозволила знову відкрити шахти, які були закинуті через підтоплення ґрунтовими водами.
У 1722 року дітище Ньюкомена довело свою ефективність, відкачавши воду з корабля в Кронштадті всього за два тижні. Система з вітряком змогла б зробити це за рік.
Через те, що машина була створена на основі ранніх варіантів, англійський механік не зміг отримати на неї патент. Конструктори намагалися застосувати винахід для руху транспортного засобу, але невдало. На цьому історія винаходу парових машин не припинилася.
винахід Уатта
Першим винайшов обладнання компактних розмірів, але досить потужний, Джеймс Уатт. Парова машина була першою в своєму роді. Механік з університету Глазго в 1763 році почав лагодити парової агрегат Ньюкомена. В результаті ремонту він зрозумів, як скоротити витрату палива. Для цього необхідно було тримати циліндр в постійно нагрітому стані. Однак парова машина Уатта не могла бути готова, поки не зважилася проблема конденсації пари.
Рішення прийшло, коли механік проходив повз пралень і зауважив, що клуби пара виходять з-під кришок котлів. Він зрозумів, що пар - це газ, і йому потрібно переміщатися в циліндрі зі зниженим тиском.
Домігшись герметичності всередині парового циліндра за допомогою прядив'яної мотузки, просоченого маслом, Уатт зміг відмовитися від атмосферного тиску. Це стало великим кроком вперед.
У 1769 році механік отримав патент, в якому прописувалося, що температура двигуна в паровій машині буде завжди дорівнює температурі пара. Однак справи невдалого винахідника йшли не так добре, як очікувалося. Він був змушений закласти патент за борги.
У 1772 році він знайомиться з Метью Болтоном, який був багатим промисловцем. Той викупив і повернув Уатту його патенти. Винахідник повернувся до роботи, підтримуваний Болтоном. У 1773 році парова машина Уатта пройшла випробування і показала, що споживає вугілля значно менше своїх аналогів. Через рік в Англії почався випуск його машин.
У 1781 році винахіднику вдалося запатентувати своє наступне творіння - парову машину для приведення в рух промислових верстатів. Через деякий час всі ці технології дозволять рухати за допомогою пари поїзда і пароплави. Це повністю переверне життя людини.
Одним з людей, що змінили життя багатьох, став Джеймс Уатт, парова машина якого прискорила технічний прогрес.
винахід Ползунова
Проект першої парової машини, яка могла приводити в дію різноманітні робочі механізми, був створений в 1763 році. Розробив його російський механік І.Ползунов, який працював на гірничорудних заводах Алтаю.
Начальник заводів був ознайомлений з проектом і отримав добро на створення пристрою з Петербурга. Парова машина Ползунова була визнана, і робота по її створенню була покладена на учасника проекту. Останній хотів спершу зібрати модель в мініатюрі, щоб виявити і усунути можливі недоліки, які не видно на папері. Однак йому наказали почати будівництво великої потужної машини.
Ползунова надали помічників, з яких двоє були схильні до механіки, а двоє повинні були виконувати підсобні роботи. На створення парової машини пішов один рік і дев'ять місяців. Коли парова машина Ползунова була майже готова, він захворів на сухоти. Помер творець за кілька днів до проведення перших випробувань.
Всі дії в машині проходили автоматично, вона могла працювати безперервно. Це було доведено в 1766 році, коли учні Ползунова провели останні випробування. Через місяць обладнання було здано в експлуатацію.
Машина не просто окупила витрачені кошти, а й дала прибуток своїм власникам. До осені котел дав текти, і роботи зупинилися. Агрегат можна було полагодити, але це не зацікавило заводське начальство. Машина була закинута, а через десятиліття розібрана по непотрібності.
Принцип дії
Для роботи всієї системи необхідний паровий котел. Пара, що утворилася розширюється і тисне на поршень, в результаті чого відбувається рух механічних частин.
Принцип дії краще вивчити за допомогою ілюстрації, представленої нижче.
Якщо не розписувати деталі, то робота парової машини полягає в перетворенні енергії пара в механічний рух поршня.
Коефіцієнт корисної дії
ККД парової машини визначається відношенням корисної механічної роботи по відношенню до витраченому кількості тепла, яке міститься в паливі. У розрахунок не береться енергія, яка виділяється в навколишнє середовище в якості тепла.
ККД парової машини вимірюється у відсотках. Практичний ККД становитиме 1-8%. При наявності конденсатора і розширенні проточної частини показник може зрости до 25%.
переваги
Головною перевагою парового обладнання є те, що котел в якості палива може використовувати будь-яке джерело тепла, як вугілля, так і уран. Це істотно відрізняє його від двигуна внутрішнього згоряння. Залежно від типу останнього потрібен певний вид палива.
Історія винаходу парових машин показала переваги, які помітні і сьогодні, оскільки для парового аналога можна використовувати ядерну енергію. Сам по собі ядерний реактор не може перетворювати свою енергію в механічну роботу, але він здатний виділяти велику кількість тепла. Воно то і використовується для утворення пари, який призведе машину в рух. Таким же чином може застосовуватися сонячна енергія.
Локомотиви, що працюють на пару, добре показують себе на великій висоті. Ефективність їх роботи не страждає від зниженого в горах атмосферного тиску. Паровози досі застосовують в горах Латинської Америки.
В Австрії та Швейцарії використовують нові версії паровозів, що працюють на сухому пару. Вони показують високу ефективність завдяки багатьом удосконаленням. Вони не вимогливі в обслуговуванні і споживають як паливо легкі нафтові фракції. За економічними показниками вони порівнянні з сучасними електровозами. При цьому паровози значно легше своїх дизельних і електричних побратимів. Це велика перевага в умовах гірської місцевості.
недоліки
До недоліків відноситься, перш за все, низький ККД. До цього варто додати громіздкість конструкції і тихохідність. Особливо це стало помітно після появи двигуна внутрішнього згоряння.
застосування
Хто винайшов парову машину, вже відомо. Залишилося дізнатися, де їх застосовували. До середини ХХ століття парові машини застосовували в промисловості. Також їх використовували для залізничного та парового транспорту.
Заводи, які експлуатували парові двигуни:
- цукрові;
- сірникові;
- паперові фабрики;
- текстильні;
- харчові підприємства (в окремих випадках).
Парові турбіни також відносяться до даного устаткування. З їх допомогою до сих пір працюють генератори електроенергії. Близько 80% світової електроенергії виробляється із застосуванням парових турбін.
Свого часу були створені різні види транспорту, що працюють на паровому двигуні. Деякі не прижилися через невирішені проблем, а інші продовжують працювати і в наші дні.
Транспорт з паровим двигуном:
- автомобіль;
- трактор;
- екскаватор;
- літак;
- локомотив;
- судно;
- тягач.
Така історія винаходу парових машин. Коротко можна розглянути вдалий приклад про гоночному автомобілі Серполле, створеному в 1902 році. На ньому був встановлений світовий рекорд по швидкості, який склав 120 км на годину на суші. Саме тому парові авто були конкурентоспроможними по відношенню до електричних і бензиновим аналогам.
Так, в США в 1900 році найбільше було випущено парових машин. Вони зустрічалися на дорогах до тридцятих років ХХ століття.
Велика частина подібного транспорту стала непопулярною після появи двигуна внутрішнього згоряння, чий ККД значно вище. Такі машини були більш економними, при цьому легкими і швидкісними.
Стімпанк як віяння епохи парових машин
Говорячи про парових машинах, хочеться згадати про популярному напрямку - стімпанк. Термін складається з двох англійських слів - «пар» і «протест». Стімпанк - це вид наукової фантастики, яка оповідає про другу половину XIX століття у вікторіанській Англії. Даний період в історії часто згадується як Епоха пара.
Всі твори мають одну відмінну рису - вони оповідають про життя другої половини XIX століття, стиль оповіді при цьому нагадує роман Герберта Уеллса «Машина часу». У сюжетах описуються міські пейзажі, громадські будівлі, техніка. Особливе місце приділяється дирижаблям, старовинним машинам, химерним винаходів. Всі металеві деталі кріпилися за допомогою клепок, оскільки зварювання ще не застосовували.
Термін «стімпанк» виник в 1987 році. Його популярність пов'язана з появою роману «Разностная машина». Написаний він був в 1990 році Вільямом Гібсоном і Брюсом Стерлінгом.
На початку XXI століття в цьому напрямку було випущено кілька відомих кінофільмів:
- "Машина часу";
- «Ліга видатних джентльменів»;
- "Ван хельсінг".
До предтеч стимпанка можна віднести твори Жюля Верна і Григорія Адамова. Інтерес до цього напрямку час від часу проявляється у всіх сферах життя - від кінематографа до повсякденного одягу.
Паровою машиною називається тепловий двигун, в якому потенційна енергія розширюється пара перетворюється в механічну енергію, що віддається споживачу.
З принципом дії машини ознайомимося, скориставшись спрощеною схемою фіг. 1.
Усередині циліндра 2 знаходиться поршень 10, який може переміщатися вперед і назад під тиском пари; в циліндрі є чотири канали, які можуть відкриватися і закриватися. Два верхніх пароподводящіх каналу1 і3 з'єднані трубопроводом з паровим котлом, і через них в циліндр може надходити свіже пар. Через два нижніх капала 9 і 11 пар, вже зробив роботу, випускається з циліндра.
На схемі показаний момент, коли канали 1 і 9 відкриті, канали 3 і11 закриті. Тому свіжий пар з котла по каналу1 надходить в ліву порожнину циліндра і своїм тиском переміщує поршень вправо; в цей час відпрацьована пара по каналу 9 з правої порожнини циліндра видаляється. При крайньому правому положенні поршня канали1 і9 закриті, а 3 для впуску свіжого пара і 11 для випуску відпрацьованої пари відкриті, внаслідок чого поршень переміститься вліво. При крайньому лівому положенні поршня відкриваються канали1 і 9 і закриваються канали 3 і 11 і процес повторюється. Таким чином, створюється прямолінійний зворотно-поступальний рух поршня.
Для перетворення цього руху в обертальний застосовується так званий кривошипно-шатунний механізм. Він складається з поршневого штока- 4, з'єднаного одним кінцем з поршнем, а іншим шарнірно, за допомогою повзуна (крейцкопфа) 5, ковзаючого між напрямними паралелями, з шатуном 6, який передає рух, на корінний вал 7 через його коліно або кривошип 8.
Величина крутного моменту на корінному валу не є постійною. Справді, силуР , Спрямовану уздовж штока (фіг. 2), можна розкласти на дві складові:До , Спрямовану уздовж шатуна, іN , перпендикулярну до площини напрямних паралелей. Сила N не робить ніякого впливу на рух, а тільки притискає повзун до напрямних паралелей. силаДо передається вздовж шатуна і діє на кривошип. Тут її знову можна розкласти на дві складові: силуZ , Спрямовану по радіусу кривошипа і притискає вал до підшипників, і силуТ , Перпендикулярну до кривошипа і викликає обертання валу. Величина сили Т визначиться з розгляду трикутника AKZ. Так як кут ZAK =? +?, То
Т = К sin (? + ?).
Але з трикутника ОКР сила
K = P / cos ?
тому
T = Psin ( ? + ?) / cos ? ,
При роботі машини за один оборот валу кути? і? і силаР безперервно змінюються, а тому величина крутить (тангенциальной) силиТ також змінна. Щоб створити рівномірне обертання корінного вала протягом одного обороту, на нього насаджують важке колесо-маховик, за рахунок інерції якого підтримується постійна кутова швидкість обертання валу. У ті моменти, коли силаТ зростає, вона не може відразу ж збільшити швидкість обертання валу, поки не прискориться рух маховика, чого не відбувається миттєво, так як маховик володіє великою масою. У ті моменти, коли робота, вироблена крутить силоюТ , Стає менше роботи сил опору, що створюються споживачем, маховик знову-таки в силу своєї інерції не може відразу зменшити свою швидкість і, віддаючи отриману при своєму розгоні енергію, допомагає поршню долати навантаження.
При крайніх положеннях поршня кути? +? = 0, тому sin (? +?) = 0 і, отже, Т = 0. Так як вращающее зусилля в цих положеннях відсутня, то, якщо машина була б без маховика, сну повинна була б зупинитися. Ці крайні положення поршня називаються мертвими положеннями або мертвими точками. Через них кривошип переходить також за рахунок інерції маховика.
При мертвих положеннях поршень не доводиться до зіткнення з кришками циліндра, між поршнем і кришкою залишається так зване шкідливий простір. В обсяг шкідливого простору включається також обсяг парових каналів від органів паророзподілу до циліндра.
ходом поршняS називається шлях, прохідний поршнем при переміщенні з одного крайнього положення в інше. Якщо відстань від центру корінного вала до центру пальця кривошипа - радіус кривошипа - позначити через R, то S = 2R.
Робочим об'ємом циліндра V h називається обсяг, описуваний поршнем.
Зазвичай парові машини бувають подвійного (двостороннього) дії (див. Фіг. 1). Маємо приклади застосування машини односторонньої дії, в яких пар тисне на поршень тільки з боку кришки; інша сторона циліндра в таких машинах залишається відкритою.
Залежно від тиску, з яким пар залишає циліндр, машини поділяються на вихлопні е, якщо пара виходить в атмосферу, конденсаційні, якщо пара виходить в конденсатор (холодильник, де підтримується знижений тиск), і тепло тифікаційний, у яких відпрацював в машині пар використовується для будь-яких цілей (опалення, сушка та ін.)
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 схем для 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.
Приводом для побудови цього агрегату послужила безглузда ідея: "а чи можна побудувати паровий двигун без верстатів та інструментів, використовуючи тільки деталі, які можна купити в магазині" і зробити все своїми руками. В результаті з'явилася така ось конструкція. Вся збірка і настройка зайняла менше години. Хоча на конструювання і підбір деталей пішло півроку.
Велика частина конструкції складається з водопровідної арматури. Під кінець епопеї питання продавців господарських та інших магазинів: "можу я вам допомогти" і "а вам для чого", реально дратували.
І так збираємо підставу. Спершу основний поперечний елемент. Тут використовуються трійники, бочата, куточки на підлогу дюйма. Всі елементи я кріпив за допомогою герметика. Це для того, що б було легше з'єднувати і роз'єднувати їх руками. Але для фінішної зборки краще використовувати сантехнічну стрічку. 
Потім поздовжні елементи. До них будуть кріпиться паровий котел, золотник, паровий циліндр і маховик. Тут все елементи так само на 1/2 ". 
Потім робимо стійки. На фото, зліва на право: стійка для парового котла, далі стійка для парораспределяющего механізму, потім стійка для маховика, і нарешті держатель для парового циліндра. Тримач маховика виготовляється з трійника на 3/4 "(зовнішня різьба). До нього ідеально підходять підшипники з ремкомплекта для роликових ковзанів. Підшипники утримуються стягнутий гайкою. Такі гайки можна знайти окремо або взяти від трійника для металопластикових труб. Цей трійник на фото в нижньому правому куті (в конструкції не використовується). в якості власника парового циліндра теж використовується трійник на 3/4 ", тільки різьблення вся внутрішня. Для кріплення елементів 3/4 "до 1/2" використовуються перехідники. 
Збираємо котел. Для котла використовується труба на 1 ". Знайшов б / у на ринку. Забігаючи в перед, хочу сказати, що котел вийшов дрібнуватий і не дає достатньої кількості пара. З таким котлом двигун працює дуже мляво. Але працює. Три деталі з права це: заглушка, перехідник 1 "-1/2" і зганяння. Сгон вставляється в перехідник і закривається заглушкою. Таким чином котел стає герметичним. 
Таким котел вийшов спочатку. 
Але сухопарник виявився не достатньої висоти. Вода потрапляла в паропровід. Довелося ставити додатковий бочонок на 1/2 "через перехідник. 
Це пальник. Чотирма постами раніше був матеріал "Саморобна масляна лампа з труб". Спочатку пальник була задумана саме такий. Але не знайшлося відповідного палива. Масло для ламп і гас сильно коптять. Потрібен спирт. Так що поки зробив просто утримувач для сухого пального. 
Це дуже важлива деталь. Парораспределітель або золотник. Ця штука направляє пар в робочий циліндр при робочому ході. При зворотному ході поршня подача пара перекривається і йде скидання. Золотник робиться з хрестовини для металопластикових труб. Один з кінців потрібно заліпити епоксидної мастикою. Цим кінцем він буде кріпиться до стійки через перехідник. 
А зараз найголовніша деталь. Від неї залежатиме двигун почне чи ні. Це робочий поршень і клапан золотника. Тут використовуються шпилька М4 (продаються у відділах меблевої фурнітури, простіше знайти одну довгу і відпиляти потрібну довжину), металеві шайби і повстяні шайби. Повстяні шайби використовуються для кріплення стекол і дзеркал з іншого фурнітурою. 
Повсть не найкращий матеріал. Він дає не достатню герметичність, а опір ходу - істотне. Надалі вдалося позбутися повсті. Для цього ідеально підійшли не зовсім стандартні шайби: М4х15 - для поршня і М4х8 - для клапана. Ці шайби потрібно максимально щільно, через сантехнічну стрічку, посадити на шпильку і тієї ж стрічкою з верху намотати 2-3 шари. Потім ретельно притертися з водою в циліндрі і золотнику. Фотографію модернізованого поршня не зробив. Лінь розбирати. 
Це власне циліндр. Виготовляється з барильця 1/2 ". Двома стяжними гайками він кріпиться всередині трійника 3/4". З однієї зі сторін, з максимальним ущільненням, наглухо кріпиться штуцер. 
Тепер маховик. Маховик робиться з млинця для гантелі. У центральний отвір вставляється стопка з шайб, а в центр шайб поміщається маленький циліндр з ремкомплекта для роликових ковзанів. Все кріпиться на герметику. Для власника водила ідеально підійшла вішалка для меблів і картин. Схожа на замкову щілину. Все збирається в тій послідовності, що на фото. Гвинт і гайка - М8. 
Маховиків у нас в конструкції - два. Між ними повинна бути жорстка зв'язок. Цей зв'язок забезпечується стягнутий гайкою. Всі з'єднання закріплюються лаком для нігтів. 
Ці два маховика здаються однаковими, проте один буде з'єднаний з поршнем, а інший з клапаном золотника. Відповідно водило, у вигляді гвинта М3, кріпиться на різних відстанях від центру. Для поршня водило розташовується далі від центру, для клапана - ближче до центру. 
Тепер робимо привід клапана і поршня. Для клапана ідеально підійшла сполучна пластина для меблів. 
Для поршня в якості важеля використовується накладка віконного замка. Підійшла як рідна. Вічна слава тому, хто винайшов метричну систему. 
Приводи в зборі. 
Всі встановлюється на двигун. Різьбові з'єднання закріплюються лаком. Це привід поршня. 
Привід клапана. Зверніть увагу, положення водила поршня і клапана відрізняються на 90 градусів. Залежно від того в яку сторону водило клапана випереджає водило поршня, буде залежати в який бік буде обертатися маховик. 
Тепер залишилося підключити трубки. Це силіконові шланги для акваріума. Всі шланги необхідно закріпити дротом або хомутами.
Потрібно зауважити що тут не передбачений запобіжний клапан. Тому слід дотримуватися максимальної обережності. 
Вуаля. Заливаємо воду. Підпалюємо. Чекаємо коли закипить вода. Під час розігріву клапан повинен бути в положенні закрито. 
Весь процес складання і результат на відео.