Przemysł Anglia potrzebowała dużo paliwa, a lasów było coraz mniej. W związku z tym wydobycie węgla stało się niezwykle istotne.
Głównym problemem górnictwa była woda, która zalewała kopalnie szybciej niż mogli ją wypompować, musieli opuszczać zabudowane kopalnie i szukać nowych.
Z tych powodów pilnie potrzebne były mechanizmy do pompowania wody, a nimi stały się pierwsze maszyny parowe.
Kolejnym etapem rozwoju maszyn parowych było stworzenie (w 1690 rok) tłokowy silnik parowy, który wykonał użyteczną pracę dzięki nagrzewaniu i kondensacji pary.
Urodzony we francuskim mieście Blois w 1647 roku. Na Uniwersytecie w Angers studiował medycynę i doktoryzował się, ale nie został lekarzem. Pod wieloma względami jego los został zdeterminowany spotkaniem z holenderskim fizykiem H. Huygensem, pod którego wpływem Papen zaczął studiować fizykę i mechanikę. W 1688 r. opublikował opis (wraz z jego konstruktywnymi dodatkami) złożony przez Huygensa do Paryskiej Akademii Nauk projektu silnika proszkowego w postaci cylindra z tłokiem.
Papen zaproponował również zaprojektowanie pompy odśrodkowej, zaprojektował piec do topienia szkła, wagon parowy i łódź podwodną, wynalazł szybkowar i kilka maszyn do podnoszenia wody.
Pierwszy na świecie szybkowar:
W 1685 r. Papen został zmuszony do ucieczki z Francji (z powodu prześladowań hugenotów) do Niemiec i kontynuował tam prace nad swoim samochodem.
W 1704 r. w zakładzie Veckerhagen odlał pierwszy na świecie cylinder do silnika parowego iw tym samym roku zbudował łódź o napędzie parowym.
Pierwsza „maszyna” Denisa Papina (1690)
Po podgrzaniu woda w cylindrze zamieniała się w parę i przesuwała tłok w górę, a po ochłodzeniu (para skroplona) powstała próżnia i atmosferyczny ciśnienie przesunęło tłok w dół.
Aby maszyna działała, należało manipulować trzpieniem zaworu i korkiem, przesunąć źródło płomienia i schłodzić cylinder wodą.
W 1705 r. Papen opracował drugi silnik parowy
Gdy kurek (D) został otwarty, para z bojlera (po prawej) wpadła do środkowego pojemnika i przez tłok wtłaczała wodę do pojemnika po lewej stronie. Następnie kran (D) został zamknięty, krany (G) i (L) zostały otwarte, do lejka dodano wodę i środkowy pojemnik napełniono nową porcją, krany (G) i (L) zamknięto i cykl został powtórzony. W ten sposób udało się podnieść wodę na wysokość.
W 1707 r. Papen przybył do Londynu, aby uzyskać patent na swoje dzieła z 1690 r. Praca nie została rozpoznana, ponieważ do tego czasu pojawiły się już maszyny Thomasa Severiego i Thomasa Newcomena (patrz poniżej).
W 1712 Denis Papin zmarł bez środków do życia i został pochowany w nieoznaczonym grobie.
Pierwsze silniki parowe były nieporęcznymi pompami stacjonarnymi do pompowania wody. Wynikało to z konieczności wypompowywania wody z kopalń i kopalń węgla. Im głębsze były kopalnie, tym trudniej było wypompować z nich pozostałą wodę, w efekcie niezabudowane kopalnie musiały zostać porzucone i przeniesione w nowe miejsce.
W 1699, angielski inżynier, otrzymał patent na wynalazek „silnika strażackiego” przeznaczonego do pompowania wody z kopalń.
Maszyna Severiego to pompa parowa, a nie silnik, nie miała cylindra z tłokiem.
Główną atrakcją w samochodzie Severiego było to, że para generowała się w oddzielny kocioł.
referencja
Samochód Thomasa Severiego
Gdy kurek 5 został otwarty, para z kotła 2 była doprowadzana do naczynia 1, wypychając stamtąd wodę przez rurę 6. Zawór 10 jest otwarty, a zawór 11 jest zamknięty. Pod koniec wstrzykiwania zawór 5 został zamknięty, a zimna woda została dostarczona do naczynia 1 przez zawór 9. Para w naczyniu 1 została schłodzona, skroplona, a ciśnienie spadło, zasysając wodę przez rurę 12. Zawór 11 został otwarty, a zawór 10 zamknięty.
Pompa Severi miała niską moc, zużywała dużo paliwa i pracowała z przerwami. Z tych powodów maszyna Severi nie stała się powszechna i została zastąpiona przez „tłokowe silniki parowe”.
W 1705 połączenie idei Severi (kocioł wolnostojący) i Papen (cylinder z tłokiem) zbudowany tłokowa pompa parowa do pracy w kopalniach.
Eksperymenty nad ulepszaniem maszyny trwały około dziesięciu lat, zanim zaczęła działać prawidłowo.
O Thomasie Newcomen
Urodzony 28 lutego 1663 w Dartmouth. Z zawodu kowal. W 1705 r. wraz z druciarzem J. Cowleyem zbudował pompę parową. Ta maszyna parowo-atmosferyczna, dość skuteczna jak na tamte czasy, była używana do pompowania wody w kopalniach i stała się powszechna w XVIII wieku. Ta technologia w naszych czasach jest wykorzystywana przez pompy do betonu na budowach.
Nowicjusz nie mógł uzyskać patentu, ponieważ winda parowa została opatentowana w 1699 roku przez T. Severi. Silnik parowy Newcomen nie był silnikiem uniwersalnym i mógł pracować jedynie jako pompa. Próby Newcomena wykorzystania ruchu tłoka posuwisto-zwrotnego do obracania koła łopatkowego na statkach zakończyły się niepowodzeniem.
Zmarł 7 sierpnia 1729 w Londynie. Imię Newcomena nosi „Stowarzyszenie Historyków Techniki Wielkiej Brytanii”.
Samochód Thomasa Newcomana
Początkowo para podniosła tłok, następnie do cylindra wstrzyknięto trochę zimnej wody, para uległa skropleniu (tworząc w ten sposób próżnię w cylindrze) i pod wpływem ciśnienia atmosferycznego tłok opuszczał się.
W przeciwieństwie do „cylindra Papen” (w którym cylinder służył jako kocioł), w maszynie Newcomen cylinder był oddzielony od kotła. Dzięki temu możliwe było uzyskanie mniej lub bardziej jednolitej pracy.
W pierwszych wersjach maszyny zawory były obsługiwane ręcznie, ale później Newcoman wymyślił mechanizm, który automatycznie otwiera i zamyka odpowiednie kurki we właściwym czasie.
Zdjęcie
O cylindrach
Pierwsze cylindry samochodu Newcomen zostały wykonane z miedzi, rury z ołowiu, a wahacz z drewna. Małe części wykonano z żeliwa sferoidalnego. Późniejsze maszyny Newcomena, po około 1718 roku, miały już cylinder żeliwny.
Cylindry zostały wykonane w odlewni Abraham Derby w Kolbrookdale. Derby udoskonalił technikę odlewania, co pozwoliło uzyskać cylindry dość dobrej jakości. Aby uzyskać mniej lub bardziej regularną i gładką powierzchnię ścianek cylindra, używano maszyny do wiercenia lufy broni.
Coś takiego:
Z pewnymi modyfikacjami maszyny Newcomen pozostały przez 50 lat jedynymi maszynami nadającymi się do użytku przemysłowego.
W 1720 opisał dwucylindrowy silnik parowy. Wynalazek został opublikowany w jego głównym dziele „Theatri Machinarum Hydraulicarum”. Rękopis ten był pierwszą systematyczną analizą inżynierii mechanicznej.
Maszyna zaproponowana przez Jacoba Leopolda
Założono, że tłoki wykonane z ołowiu unoszą się pod wpływem ciśnienia pary i opadają pod własnym ciężarem. Ciekawa jest idea dźwigu (między cylindrami), za jego pomocą do jednego cylindra wtryskiwana była para i jednocześnie uwalniana z drugiego.
Jacob nie zbudował tego samochodu, tylko go wymyślił.
W 1766 r Rosyjski wynalazca, pracujący jako mechanik w ałtajskich zakładach górniczo-hutniczych, stworzył pierwszy w Rosji i pierwszy na świecie dwucylindrowy silnik parowy.
Polzunow zmodernizował maszynę Newcomena (zastosował dwa cylindry zamiast jednego, aby zapewnić ciągłą pracę) i zaproponował wykorzystanie jej do wprawiania w ruch miechów pieców do wytapiania.
Smutna pomoc
W Rosji w tym czasie silniki parowe praktycznie nie były używane, a Polzunow otrzymał wszystkie informacje z książki „Szczegółowe instrukcje dla branży rudy” (1760) autorstwa IA Schlattera, która opisywała silnik parowy Newcomena.
Projekt został zgłoszony cesarzowej Katarzynie II. Zatwierdziła go, kazała II Polzunovowi awansować na „mechanika w randze i stopniu inżyniera kapitana-porucznika” i przyznać 400 rubli ...
Polzunov zaproponował zbudowanie najpierw małej maszyny, na której można byłoby zidentyfikować i wyeliminować wszystkie niedociągnięcia nieuniknione w nowym wynalazku. Szefowie fabryki nie zgodzili się z tym i postanowili od razu zbudować ogromny samochód. W kwietniu 1764 Polzunov rozpoczął budowę.
Wiosną 1766 roku budowa została w większości ukończona i przetestowana.
Ale 27 maja Polzunov zmarł z powodu konsumpcji.
Jego uczniowie Levzin i Chernitsyn sami rozpoczęli ostatnie testy maszyny parowej. W „Dzienniku” z 4 lipca zauważono, że „działanie maszyny było sprawne”, a 7 sierpnia 1766 r. uruchomiono całą instalację, parowóz i potężną dmuchawę. W ciągu zaledwie trzech miesięcy eksploatacji samochód Polzunowa nie tylko uzasadnił wszystkie koszty jego budowy w wysokości 7233 rubli 55 kopiejek, ale także dał zysk netto w wysokości 12 640 rubli 28 kopiejek. Jednak 10 listopada 1766 r., po wypaleniu się kotła, maszyna stała bezczynnie przez 15 lat, 5 miesięcy i 10 dni. W 1782 roku samochód został zdemontowany.
(Encyklopedia terytorium Ałtaju. Barnaul. 1996. T. 2. S. 281-282; Barnaul. Kronika miasta. Barnaul. 1994. h. 1.p.30).
Samochód Polzunowa
Zasada działania jest podobna do maszyny Newcomen.
Do jednego z cylindrów wypełnionych parą wstrzyknięto wodę, para uległa skropleniu i w cylindrze wytworzyła się próżnia, tłok opadł pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, w tym samym momencie para weszła do drugiego cylindra i uniosła się.
Dopływ wody i pary do cylindrów był w pełni zautomatyzowany.
Model silnika parowego I.I. Polzunov, wykonany według oryginalnych rysunków w latach 20. XIX wieku.
Muzeum Regionalne Barnauł.
W 1765 do Jamesa Watt pracujący mechanik na Uniwersytecie w Glasgow miał za zadanie naprawić model samochodu Newcomena. Nie wiadomo, kto to zrobił, ale na uniwersytecie była od kilku lat.
Profesor John Anderson zaprosił Watta, aby sprawdził, czy jest coś, co mógłby zrobić z tym ciekawym, ale kapryśnym urządzeniem.
Watt nie tylko naprawił, ale także ulepszył samochód. Dodał do niego oddzielny pojemnik do chłodzenia pary i nazwał go skraplaczem.
Nowy model silnika parowego
Model został wyposażony w cylinder (średnica 5 cm) o skoku roboczym 15 cm Watt przeprowadził szereg eksperymentów, w szczególności zamienił cylinder metalowy na drewniany, naoliwiony olejem lnianym i wysuszony w piecu, zredukowany ilość wody podniesiona w jednym cyklu i model zaczął działać.
Podczas eksperymentów Watt przekonał się o nieefektywności maszyny.
Z każdym nowym cyklem część energii pary trafiała do ogrzewania cylindra, który był chłodzony po wtryśnięciu wody w celu schłodzenia pary.
Po serii eksperymentów Watt doszedł do wniosku:
„…Aby stworzyć doskonały silnik parowy, konieczne jest, aby cylinder był zawsze gorący, podobnie jak wchodząca do niego para; ale z drugiej strony kondensacja pary wodnej w celu wytworzenia próżni musiała zachodzić w temperaturze nie wyższej niż 30 stopni Reaumura” (38 stopni Celsjusza)…
Eksperymentował z modelem maszyny Newcomen Watt
Jak to się wszystko zaczeło...
Po raz pierwszy Watt zainteresował się promem w 1759 r. Ułatwił to jego przyjaciel Robison, który następnie pospieszył z pomysłem „wykorzystania mocy silnika parowego do napędzania wozów”.
W tym samym roku Robison pojechał walczyć w Ameryce Północnej, a Watt był już zalany biznesem.
Dwa lata później Watt powrócił do idei silników parowych.
„Około 1761-1762”, pisze Watt, „zrobiłem kilka eksperymentów z mocą pary w kotle Papen i zrobiłem coś w rodzaju silnika parowego, dołączając strzykawkę o średnicy około 1/8 cala z mocnym tłokiem, wyposażoną z zaworem wlotowym para z kotła, a także uwolnienie jej ze strzykawki do powietrza ”. Gdy zawór został otwarty z kotła do cylindra, para wchodząca do cylindra i działająca na tłok podniosła znaczny ciężar (15 funtów), który został obciążony na tłok. Gdy ładunek został podniesiony do wymaganej wysokości, komunikacja z kotłem została zamknięta, a zawór został otwarty, aby uwolnić parę do atmosfery. Para uciekła i ładunek opadł. Czynność tę powtarzano kilkakrotnie i choć w tym urządzeniu żuraw był obracany ręcznie, to jednak nie było trudno wymyślić urządzenie do automatycznego obracania.
A - cylinder; B - tłok; C - drążek z hakiem do zawieszenia ładunku; D - cylinder zewnętrzny (obudowa); E i G - wloty pary; F - rurka łącząca cylinder ze skraplaczem; K - kondensator; Р - pompa; R - zbiornik; V - zawór do wylotu powietrza wypartego przez parę; K, P, R - wypełnione wodą. Para wpuszczana jest przez G do przestrzeni pomiędzy A i D oraz przez E do cylindra A. Przy lekkim podniesieniu tłoka w cylindrze pompy P (tłoka nie pokazano na rysunku) poziom wody w K opada i para z A idzie do K i tutaj osiada. W A uzyskuje się próżnię, a para znajdująca się pomiędzy A i D naciska na tłok B i unosi go wraz z zawieszonym na nim ciężarem.
Główną ideą wyróżniającą maszynę Watta od maszyny Newcomena była izolowana komora do kondensacji (chłodzenia pary).
Obraz ilustracyjny:
W maszynie Watta kondensator „C” został oddzielony od cylindra roboczego „P”, nie wymagał ciągłego nagrzewania i chłodzenia, dzięki czemu udało się nieznacznie zwiększyć wydajność.
W latach 1769-1770 w kopalni właściciela kopalni Johna Roebucka (Roebuck interesował się silnikami parowymi i przez pewien czas finansował Watta) zbudowano duży model maszyny Watta, na który pierwszy patent otrzymał w 1769 roku.
Istota patentu
Watt określił swój wynalazek jako „nową metodę zmniejszenia zużycia pary, a więc i paliwa w wozach strażackich”.
W patencie (nr 013) przedstawiono szereg nowych rozwiązań technicznych. pozycje używane przez Watta w jego silniku:
1) Utrzymanie temperatury ścianek cylindra równej temperaturze wchodzącej do niego pary dzięki izolacji termicznej, płaszczowi parowemu
i brak kontaktu z zimnymi ciałami.
2) Kondensacja pary w oddzielnym naczyniu - skraplaczu, w którym temperatura musiała być utrzymywana na poziomie otoczenia.
3) Usuwanie powietrza i innych nieskraplających się ciał ze skraplacza za pomocą pomp.
4) Zastosowanie nadciśnienia pary; w przypadku braku wody do kondensacji pary stosować tylko nadciśnienie z odprowadzeniem do atmosfery.
5) Zastosowanie maszyn „rotacyjnych” z jednokierunkowym wirującym tłokiem.
6) Praca z niepełną kondensacją (tj. przy zmniejszonej próżni). Ta sama klauzula patentowa opisuje konstrukcję uszczelnienia tłoka i poszczególnych części. Przy stosowanych wówczas ciśnieniach pary 1 atm wprowadzenie oddzielnego skraplacza i odprowadzenie z niego powietrza oznaczało realną możliwość zmniejszenia zużycia pary i paliwa o ponad połowę.
Po pewnym czasie Roebuck zbankrutował, a nowym partnerem Watta został angielski przemysłowiec Matthew Bolton.
Po likwidacji umowy Watta z Roebuck, gotowy pojazd został zdemontowany i wysłany do fabryki Bolton w Soho. Na nim Watt przez długi czas testował prawie wszystkie swoje ulepszenia i wynalazki.
O Matthew Boltonie
O ile Roebuck widział w maszynie Watta przede wszystkim tylko ulepszoną pompę, która miała uchronić jego kopalnie przed zalaniem, to Bolton w wynalazkach Watta zobaczył nowy typ silnika, który miał zastąpić koło wodne.
Sam Bolton próbował ulepszyć samochód Newcomena, aby zmniejszyć zużycie paliwa. Stworzył model, który zachwycił wielu londyńskich przyjaciół i mecenasów z wyższych sfer. Bolton korespondował z amerykańskim naukowcem i dyplomatą Benjaminem Franklinem o tym, jak najlepiej wstrzykiwać wodę chłodzącą do cylindra, o najlepszym systemie zaworów. Franklin w tej dziedzinie nie mógł doradzić niczego sensownego, ale zwrócił uwagę na inny sposób na osiągnięcie oszczędności paliwa, na lepsze spalanie go i niszczenie dymu.
Bolton marzył o niczym innym, jak o światowym monopolu na produkcję nowych maszyn. „Pomyślałem”, pisał Bolton do Watta, „założyć przedsiębiorstwo w pobliżu mojej fabryki, w którym skoncentrowałbym wszystkie środki techniczne niezbędne do budowy maszyn i skąd zaopatrywalibyśmy cały świat w maszyny wszystkich rozmiarów ”.
Bolton doskonale zdawał sobie sprawę z przesłanek do tego. Nowego samochodu nie da się zbudować starymi metodami rękodzielniczymi. „Założyłem”, napisał do Watta, „że twoja maszyna będzie wymagała pieniędzy, bardzo precyzyjnej pracy i rozległych połączeń, aby wprowadzić ją do obiegu w najbardziej opłacalny sposób. Najlepszym sposobem na zachowanie reputacji i uznanie wynalazku jest odebranie jego produkcji z rąk wielu techników, którzy z powodu swojej ignorancji, braku doświadczenia i środków technicznych wykonaliby kiepską pracę, a to wpłynęłoby na reputację wynalazku."
Aby tego uniknąć, zaproponował wybudowanie specjalnej fabryki, w której „z Waszą pomocą moglibyśmy przyciągnąć i przeszkolić pewną liczbę doskonałych pracowników, którzy wyposażeni w najlepsze narzędzia mogliby wykonać ten wynalazek o dwadzieścia procent taniej i z równie wielką różnicą w dokładności pracy, która istnieje między pracą kowala a mistrzem narzędzi matematycznych.”
Kadra wysoko wykwalifikowanych robotników, nowe wyposażenie techniczne – to było to, czego potrzeba do zbudowania maszyny na masową skalę. Bolton myślał już w kategoriach zaawansowanego kapitalizmu XIX wieku. Ale na razie to wciąż były sny. Nie Bolton i Watt, ale ich synowie trzydzieści lat później zorganizowali masową produkcję maszyn - pierwszy zakład budowy maszyn.
Bolton i Watt omawiają produkcję silników parowych w zakładzie w Soho
Kolejnym etapem rozwoju silników parowych było uszczelnienie górnej części cylindra i doprowadzenie pary nie tylko do dolnej, ale i górnej części cylindra.
Tak więc zbudowano Watt and Bolton silnik parowy podwójnego działania.
Teraz para była dostarczana naprzemiennie do obu wnęk cylindra. Ściany cylindra były izolowane termicznie od środowiska zewnętrznego.
Chociaż samochód Watta stał się bardziej wydajny niż Newcomena, sprawność była nadal bardzo niska (1-2%).
Jak Watt i Bolton budowali i PR swoich samochodów
W XVIII wieku nie mogło być mowy o wytwarzalności i kulturze produkcji. Listy Watta do Boltona pełne są skarg na pijaństwo, kradzieże i lenistwo robotników. „Możemy bardzo mało polegać na naszych pracownikach w Soho” – napisał do Boltona. - James Taylor zaczął pić mocniej. Jest uparty, krnąbrny i niezadowolony. Samochód, nad którym pracował Cartwright, był serią błędów i pomyłek. Smith i pozostali są ignorantami i wszyscy potrzebują codziennej opieki, aby upewnić się, że nic gorszego się nie wydarzy.
Zażądał od Boltona surowych środków i był skłonny całkowicie zaprzestać produkcji samochodów w Soho. „Wszystkim leniwym ludziom należy powiedzieć”, napisał, „że jeśli będą tak nieuważni, jak do tej pory, zostaną wyrzuceni z fabryki. Koszt budowy samochodu w Soho jest dla nas bardzo kosztowny, a jeśli produkcji nie da się ulepszyć, to musimy ją całkowicie zatrzymać i zlecić pracę.”
Wykonywanie części do maszyn wymagało odpowiedniego sprzętu. Dlatego w różnych fabrykach produkowano różne jednostki maszynowe.
Tak więc w zakładzie Wilkinsona odlewano i wiercono cylindry, wykonano tam również głowice cylindrów, tłok, pompę powietrza i skraplacz. Żeliwna obudowa cylindra została odlana w jednej z odlewni w Birmingham, rury miedziane sprowadzono z Londynu, a drobne części wyprodukowano na budowie maszyny. Wszystkie te części zostały zamówione przez Bolton & Watt na koszt klienta – właściciela kopalni lub młyna.
Stopniowo poszczególne części były przywożone na miejsce i montowane pod osobistym nadzorem Watta. Później opracował szczegółową instrukcję montażu samochodu. Kocioł był zwykle nitowany na miejscu przez lokalnych kowali.
Po udanym uruchomieniu maszyny do pompowania wody w jednej z kopalń w Kornwalii (uważanej za najtrudniejszą kopalnię), Bolton & Watt otrzymał wiele zamówień. Właściciele kopalni zauważyli, że maszyna Watta radziła sobie dobrze, podczas gdy maszyna Newcomena była bezsilna. I natychmiast zaczęli zamawiać pompy Watt.
Watt był przytłoczony pracą. Tygodniami siedział nad swoimi rysunkami, jeździł do instalacji maszynowych - nigdzie się nie obejdzie bez jego pomocy i nadzoru. Był sam i wszędzie musiał nadążać.
Aby silnik parowy mógł obsługiwać inne mechanizmy, konieczne było przekształcenie ruchów posuwisto-zwrotnych na obrotowe, a dla ruchu równomiernego przystosowanie koła jako koła zamachowego.
Przede wszystkim trzeba było sztywno związać tłok i drążek równoważący (do tego momentu używano łańcucha lub liny).
Watt założył, że przeniesienie z tłoka na wyważarkę przeprowadzi za pomocą listwy zębatej i nałoży na wyważarkę sektor zębaty.
Sektor przekładni
System ten okazał się zawodny i Watt musiał z niego zrezygnować.
Zaplanowano przeniesienie momentu obrotowego za pomocą mechanizmu korbowego.
Mechanizm korbowy
Ale korba musiała zostać porzucona, ponieważ system ten został już opatentowany (w 1780) przez Jamesa Picarda. Picard zaproponował Wattowi udzielenie licencji krzyżowej, ale Watt odrzucił ofertę i użył przekładni planetarnej w swoim samochodzie. (są niejasności dotyczące patentów, przeczytasz na końcu artykułu)
Przekładnia planetarna
Silnik Watta (1788)
Tworząc maszynę o ciągłym ruchu obrotowym, Watt musiał rozwiązać szereg nietrywialnych problemów (rozprowadzanie pary w dwóch wnękach cylindrów, automatyczna regulacja prędkości i prostoliniowy ruch tłoczyska).
Równoległobok Watt
Mechanizm Watta został wynaleziony, aby nadać tłokowi ruch liniowy.
Silnik parowy opatentowany przez Jamesa Watta w 1848 roku we Freibergu w Niemczech.
Regulator odśrodkowy
Zasada działania regulatora odśrodkowego jest prosta, im szybciej obraca się wał, tym bardziej rozchodzą się ciężary pod działaniem siły odśrodkowej i tym bardziej zablokowana jest linia pary. Ciężarki są opuszczone - otwiera się przewód pary.
Podobny system jest od dawna znany w przemyśle młynarskim do regulacji odległości między kamieniami młyńskimi.
Watt przystosował regulator do silnika parowego.
Urządzenie do dystrybucji pary
Układ zaworów tłokowych
Rysunek został sporządzony przez jednego z asystentów Watta w 1783 r. (listy do wyjaśnienia). B i B - tłoki połączone rurką C i poruszające się w rurce D połączonej ze skraplaczem H i rurkami E i F z cylindrem A; G - linia parowa; K to kolba służąca do przemieszczania materiału wybuchowego.
W pokazanym na rysunku położeniu tłoków BB przestrzeń rury D pomiędzy tłokami B i B oraz dolna część cylindra A pod tłokiem (nie pokazano na rysunku) sąsiadująca z F są wypełnione para, natomiast w górnej części cylindra A, nad tłokiem, komunikująca się przez E i przez C z kondensatorem H - stan rozrzedzenia; gdy materiał wybuchowy wzniesie się powyżej F i E, dolna część A do F będzie komunikować się z H, a górna część przez E i D - z linią pary.
Bezczelny rysunek
Jednak aż do 1800 roku Watt nadal używał zaworów grzybkowych (metalowych dysków podnoszonych lub opuszczanych nad ich oknami i wprawianych w ruch za pomocą złożonego systemu dźwigni), ponieważ produkcja systemu „zaworu tłokowego” wymagała dużej precyzji.
Opracowaniem mechanizmu dystrybucji pary zajmował się głównie asystent Watta, William Murdoch.
Murdoch kontynuował ulepszanie mechanizmu dystrybucji pary iw 1799 opatentował szpulę w kształcie litery D (szpulę pudełkową).
W zależności od położenia szpuli, okna (4) i (5) komunikują się z zamkniętą przestrzenią (6) otaczającą szpulę i wypełnioną parą lub z wnęką 7 połączoną z atmosferą lub skraplaczem.
Po wszystkich ulepszeniach zbudowano następującą maszynę:
Para za pomocą dystrybutora pary była naprzemiennie doprowadzana do różnych wnęk cylindra, a regulator odśrodkowy sterował zaworem doprowadzającym parę (jeśli maszyna była zbyt przyspieszona, zawór był zamykany i odwrotnie otwierany, jeśli zbyt zwalniał dużo).
Wideo wizualne
Ta maszyna była już w stanie pracować nie tylko jako pompa, ale także napędzać inne mechanizmy.
W 1784 r Watt otrzymał patent na uniwersalny silnik parowy(patent nr 1432).
O młynie
W 1986 roku Bolton i Watt zbudowali w Londynie młyn (Albion Mill) napędzany silnikiem parowym. Po uruchomieniu młyna rozpoczęła się prawdziwa pielgrzymka. Londyńczycy byli żywo zainteresowani ulepszeniami technicznymi.
Watt, nie obeznany z marketingiem, nienawidził obserwatorów ingerujących w jego pracę i zażądał zablokowania nieautoryzowanego dostępu. Bolton uważał, że jak najwięcej osób powinno dowiedzieć się o samochodzie i dlatego odrzucił prośby Watta.
Generalnie Bolton i Watt nie odczuli niedoboru klientów. W 1791 r. młyn spłonął (a może został podpalony, gdyż młynarze bali się konkurencji).
Pod koniec lat osiemdziesiątych Watt przestaje ulepszać swój samochód. W listach do Boltona pisze:
„Jest bardzo możliwe, że z wyjątkiem pewnych ulepszeń w mechanizmie maszyny, nic lepszego niż to, co już wyprodukowaliśmy, nie będzie dozwolone przez naturę, która z góry określiła jej nec plus ultra dla większości rzeczy”.
A później Watt przekonywał, że nie może odkryć nic nowego w silniku parowym, a jeśli jest w to zaangażowany, to tylko poprawianie szczegółów i weryfikacja jego wcześniejszych wniosków i spostrzeżeń.
Lista literatury rosyjskiej
A.V. Kamensky James Watt, jego życie oraz działalność naukowa i praktyczna. SPb, 1891
Weissenberg L.M. James Watt, wynalazca silnika parowego. M.-L., 1930
Leśnikow M.P. Jamesa Watta. M., 1935
Konfederatow I.Ya. James Watt jest wynalazcą silnika parowego. M., 1969
Można zatem założyć, że pierwszy etap rozwoju maszyn parowych dobiegł końca.
Dalszy rozwój maszyn parowych wiązał się ze wzrostem ciśnienia pary i usprawnieniem produkcji.Cytat z TSB
Ze względu na swoją ekonomię uniwersalny silnik Watta stał się powszechny i odegrał ważną rolę w przejściu do kapitalistycznej produkcji maszyn. „Wielki geniusz Watta – pisał K. Marks – polega na tym, że patent, którego dokonał w kwietniu 1784 r., opisujący maszynę parową, przedstawia go nie jako wynalazek tylko do celów specjalnych, ale jako uniwersalny silnik wielkiego przemysłu” (K. Marx, Capital, v. 1.1955, s. 383-384).
Fabryka Watta i Boltona wybudowała St. 250 parowozów, a do 1826 roku w Anglii było nawet 1500 maszyn o łącznej pojemności ok. 2 tys. 80 000 KM Z nielicznymi wyjątkami były to maszyny typu Watt. Po 1784 r. Watt zajmował się głównie ulepszaniem produkcji, a po 1800 r. całkowicie przeszedł na emeryturę.
Powodem budowy tej jednostki był głupi pomysł: „czy można zbudować silnik parowy bez maszyn i narzędzi, używając tylko części, które można kupić w sklepie” i zrobić to samemu. W rezultacie pojawił się taki projekt. Cały montaż i konfiguracja zajęła mniej niż godzinę. Chociaż zaprojektowanie i dobór części zajęło sześć miesięcy.
Większość konstrukcji składa się z armatury wodno-kanalizacyjnej. Na koniec epopei, pytania sprzedawców sprzętu i innych sklepów: „czy mogę ci pomóc” i „dlaczego tego potrzebujesz”, naprawdę się wkurzyły.
I tak zbieramy bazę. Po pierwsze, główna poprzecznica. Wykorzystuje trójniki, bocata, półcalowe narożniki. Wszystkie elementy naprawiłem uszczelniaczem. Ma to na celu ułatwienie ich łączenia i rozłączania rękami. Ale do końcowego montażu lepiej użyć taśmy hydraulicznej. 
Następnie elementy podłużne. Kocioł parowy, szpula, cylinder parowy i koło zamachowe zostaną do nich przymocowane. Tutaj wszystkie elementy są takie same 1/2 ”. 
Następnie wykonujemy stojaki. Na zdjęciu od lewej do prawej: stojak na kocioł parowy, następnie stojak na mechanizm rozprowadzania pary, następnie stojak na koło zamachowe, a na końcu uchwyt na cylinder parowy. Uchwyt koła zamachowego wykonany jest z trójnika męskiego 3/4”. Łożyska z zestawu naprawczego do rolek są idealne. Łożyska są utrzymywane na miejscu za pomocą nakrętki obrotowej. Nakrętki te można znaleźć osobno lub wyjąć z trójnika do wzmocnionych rur z tworzywa sztucznego .Ten trójnik jest przedstawiony poniżej.prawy róg (nieużywany w projekcie.) Trójnik 3/4" służy również jako uchwyt na cylinder parowy, tylko gwint jest cały wewnętrzny. Adaptery służą do mocowania elementów 3/4" na 1/2". 
Odbieramy kocioł. Do kotła używana jest rura 1". Znalazłem na rynku używaną. Patrząc z przodu, chcę powiedzieć, że kocioł okazał się za mały i nie daje wystarczającej ilości pary. Przy takim kotle silnik działa zbyt wolno.Ale działa.Trzy szczegóły po prawej stronie to: wtyczka, adapter 1"-1/2" i ściągaczka.Ssak wkłada się do adaptera i zamyka zatyczką.Dzięki temu kocioł zostaje hermetycznie uszczelniony. 
Tak wyglądał kocioł od samego początku. 
Ale szklarnia nie była wystarczająco wysoka. Woda weszła do linii pary. Musiałem włożyć dodatkową beczkę 1/2" przez adapter. 
To jest palnik. Cztery posty wcześniej był artykuł "Domowa lampa naftowa z rur". Tak pierwotnie pomyślano o palniku. Ale nie znaleziono odpowiedniego paliwa. Olej do lamp i nafta są mocno wędzone. Potrzebuję alkoholu. Więc na razie zrobiłem po prostu uchwyt na suche paliwo. 
To bardzo ważny szczegół. Kolektor pary lub szpula. Ta rzecz kieruje parę do cylindra roboczego podczas suwu roboczego. Wraz z suwem powrotnym tłoka dopływ pary zostaje odcięty i następuje wyładowanie. Szpula wykonana jest z krzyża do rur metalowo-plastikowych. Jeden koniec należy uszczelnić szpachlówką epoksydową. Z tym końcem zostanie przymocowany do stojaka za pomocą adaptera. 
A teraz najważniejszy szczegół. Silnik będzie od tego zależał, czy nie. To jest tłok roboczy i zawór suwakowy. Tutaj używają spinki do włosów M4 (sprzedawanej w działach okuć meblowych, łatwiej jest znaleźć długą i odciąć żądaną długość), podkładek metalowych i podkładek filcowych. Podkładki filcowe służą do mocowania okularów i luster do innych elementów wyposażenia. 
Filc nie jest najlepszym materiałem. Nie zapewnia dostatecznej szczelności, a opory ruchu są znaczne. Później udało nam się pozbyć filcu. Do tego idealne były nie do końca standardowe podkładki: M4x15 - do tłoka i M4x8 - do zaworu. Podkładki te należy nałożyć możliwie ciasno, przez taśmę hydrauliczną, na szpilkę do włosów i tą samą taśmą od góry nawinąć 2-3 warstwy. Następnie dokładnie przetrzyj wodą cylinder i szpulkę. Nie zrobiłem zdjęcia zmodernizowanego tłoka. Zbyt leniwy, żeby się rozebrać. 
To jest rzeczywisty cylinder. Wykonany jest z lufy 1/2". Zapinany jest wewnątrz trójnika 3/4" za pomocą dwóch nakrętek kompresyjnych. Z jednej strony, z maksymalnym uszczelnieniem, złączka jest szczelnie przymocowana. 
Teraz koło zamachowe. Koło zamachowe wykonane jest z naleśnika z hantlami. Do środkowego otworu wkłada się stos podkładek, a na środku podkładek umieszcza się mały cylinder z zestawu naprawczego do rolek. Wszystko jest przymocowane do szczeliwa. Wieszak na meble i obrazy idealnie sprawdził się jako uchwyt na nosidełko. Wygląda jak dziurka od klucza. Wszystko składa się w kolejności pokazanej na zdjęciu. Śruba i nakrętka - M8. 
W naszym projekcie mamy dwa koła zamachowe. Musi być między nimi ścisły związek. To połączenie zapewnia nakrętka obrotowa. Wszystkie połączenia gwintowane są zabezpieczone lakierem do paznokci. 
Te dwa koła zamachowe wydają się być takie same, jednak jedno będzie połączone z tłokiem, a drugie z zaworem suwakowym. W związku z tym nośnik w postaci śruby M3 jest mocowany w różnych odległościach od środka. W przypadku tłoka nośnik znajduje się dalej od środka, w przypadku zaworu - bliżej środka. 
Teraz wykonujemy zawór i siłownik tłoka. Płyta przyłączeniowa do mebli była idealna do zaworu. 
W przypadku tłoka jako dźwignia używana jest podkładka zamka okiennego. Wyszedłem jak kochanie. Wieczna chwała temu, kto wynalazł system metryczny. 
Kompletne siłowniki. 
Wszystko jest zainstalowane na silniku. Połączenia gwintowe zabezpieczone są lakierem. To jest napęd tłokowy. 
Napęd zaworu. Zwróć uwagę, że położenia wspornika tłoka i zaworu różnią się o 90 stopni. W zależności od tego, w którym kierunku obsada zaworu prowadzi obsadę tłoka, będzie to zależeć od tego, po której stronie będzie się obracać koło zamachowe. 
Teraz pozostaje podłączyć rury. Są to węże silikonowe do akwarium. Wszystkie węże muszą być zabezpieczone drutem lub zaciskami do węży.
Należy zauważyć, że nie ma tu zaworu bezpieczeństwa. Dlatego należy zachować najwyższą ostrożność. 
Voila. Napełnij wodą. Podpaliliśmy go. Czekamy, aż woda się zagotuje. Podczas rozgrzewania zawór musi być w pozycji zamkniętej. 
Cały proces montażu i wynik na filmie.
W umysłach większości ludzi w dobie smartfonów samochody parowe to coś archaicznego, co sprawia, że się uśmiechasz. Parne karty historii motoryzacji były bardzo jasne i bez nich w ogóle trudno wyobrazić sobie nowoczesny transport. Bez względu na to, jak bardzo sceptycy z prawa, a także lobbyści naftowi z różnych krajów, próbowali ograniczyć rozwój samochodu dla pary, udało im się to zrobić tylko na chwilę. W końcu samochód parowy jest jak Sfinks. Idea samochodu dla pary (czyli na silniku spalinowym) jest aktualna do dziś.
W umysłach większości ludzi w dobie smartfonów samochody parowe to coś archaicznego, co sprawia, że się uśmiechasz.
Tak więc w 1865 r. w Anglii wprowadzono zakaz poruszania się szybkich wagonów samobieżnych na napędzie parowym. Zabroniono im poruszania się po mieście z prędkością większą niż 3 km/h i nie wypuszczania kłębów pary, aby nie straszyć koni zaprzężonych w zwykłe powozy. Najpoważniejszym i namacalnym ciosem dla parowozów była już w 1933 r. ustawa o podatku od pojazdów ciężkich. Dopiero w 1934 roku, kiedy obniżono cła na import produktów naftowych, na horyzoncie pojawiło się zwycięstwo silników benzynowych i wysokoprężnych nad silnikami parowymi.
Tylko w Anglii mogli sobie pozwolić na tak wykwintne i chłodne kpiny z postępu. W USA, Francji, Włoszech środowisko entuzjastycznych wynalazców dosłownie kipiało pomysłami, a samochód parowy nabierał nowych kształtów i cech. Chociaż wynalezienie Brytyjczyków w znacznym stopniu przyczyniło się do rozwoju pojazdów parowych, prawa i uprzedzenia władz nie pozwalały im w pełni uczestniczyć w walce z silnikiem spalinowym. Ale porozmawiajmy o wszystkim w porządku.
Odniesienie prehistoryczne
Historia rozwoju silnika parowego jest nierozerwalnie związana z historią powstania i doskonalenia silnika parowego. Kiedy w I wieku naszej ery NS. Heron z Aleksandrii zaproponował swój pomysł, aby para obracała metalową kulę, a jego pomysł potraktowano jako niewiele więcej niż zabawę. Albo inne pomysły były bardziej zaniepokojone wynalazcami, ale pierwszym, który umieścił kocioł parowy na kołach, był mnich Ferdynand Verbst. W 1672 r. Jego „zabawkę” również traktowano jak zabawę. Ale następne czterdzieści lat nie poszło na marne dla historii maszyny parowej.
Projekt załogi samobieżnej Isaaca Newtona (1680), aparatura ogniowa mechanika Thomasa Severiego (1698) oraz instalacja atmosferyczna Thomasa Newcomena (1712) wykazały ogromny potencjał wykorzystania pary do wykonywania prac mechanicznych. Początkowo maszyny parowe pompowały wodę z kopalń i podnosiły ładunki, ale do połowy XVIII wieku w przedsiębiorstwach angielskich było już kilkaset takich instalacji parowych.
Co to jest silnik parowy? Jak para może poruszać kołami? Zasada działania silnika parowego jest prosta. Woda jest podgrzewana w zamkniętym zbiorniku do pary. Para jest odprowadzana rurami do zamkniętego cylindra i wyciska tłok. Ten ruch translacyjny jest przenoszony na wał koła zamachowego za pośrednictwem pośredniego korbowodu.
Ten schematyczny schemat działania kotła parowego w praktyce miał istotne wady.
Pierwsza porcja pary wybuchła w kijach, a schłodzony tłok pod własnym ciężarem opadł do następnego uderzenia. Ten schematyczny schemat działania kotła parowego w praktyce miał istotne wady. Brak systemu kontroli ciśnienia pary często prowadził do wybuchu kotła. Doprowadzenie kotła do sprawności zajęło dużo czasu i paliwa. Ciągłe tankowanie i gigantyczne rozmiary instalacji parowej tylko powiększały listę jej niedociągnięć.
Nowy samochód został zaproponowany przez Jamesa Watta w 1765 roku. Wyciskaną przez tłok parę skierował do dodatkowej komory kondensacyjnej i wyeliminował konieczność ciągłego dolewania wody do kotła. Wreszcie w 1784 r. rozwiązał problem redystrybucji ruchu pary tak, aby popychała tłok w obu kierunkach. Dzięki stworzonej przez niego szpuli parowóz mógł pracować bez przerw między cyklami. Ta zasada działania silnika cieplnego dwustronnego działania stanowiła podstawę większości technologii parowych.
Przy tworzeniu silników parowych pracowało wielu mądrych ludzi. W końcu jest to prosty i tani sposób na czerpanie energii prawie z niczego.
Krótka wycieczka w historię wagonów parowych
Jednak bez względu na to, jak wielkie były sukcesy Brytyjczyków w tej dziedzinie, jako pierwszy silnik parowy umieścił na kołach Francuz Nicolas Joseph Cugno.
Pierwszy samochód parowy Kyunho
Jego samochód pojawił się na drogach w 1765 roku. Prędkość wózka inwalidzkiego wyniosła rekordowe 9,5 km/h. W nim wynalazca przewidział cztery fotele dla pasażerów, które można było toczyć na wietrze ze średnią prędkością 3,5 km/h. Ten sukces nie wystarczył wynalazcy.
Konieczność zatrzymywania się na tankowanie i rozpalanie nowego ognia na każdym kilometrze drogi nie była istotną wadą, a jedynie ówczesnym stanem techniki.
Postanowił wynaleźć traktor do armat. Tak narodził się trójkołowy wózek z masywnym kociołkiem z przodu. Konieczność zatrzymywania się na tankowanie i rozpalanie nowego ognia na każdym kilometrze drogi nie była znaczącą wadą, a jedynie ówczesnym stanem techniki.
Kolejny model Cugno z 1770 roku ważył około półtorej tony. Nowy wózek mógł przewozić około dwóch ton ładunku z prędkością 7 km/h.
Maestro Cugno bardziej interesował się pomysłem stworzenia wysokociśnieniowej maszyny parowej. Nie był nawet zakłopotany faktem, że kocioł może eksplodować. To Cuyunho wpadł na pomysł umieszczenia paleniska pod kotłem i zabrania ze sobą „ognia”. Ponadto jego „wóz” można słusznie nazwać pierwszą ciężarówką. Rezygnacja patrona i seria rewolucji uniemożliwiły mistrzowi rozwinięcie modelu w pełnoprawną ciężarówkę.
Samouk Oliver Evans i jego płaz
Pomysł stworzenia maszyn parowych miał uniwersalne proporcje. W stanach Ameryki Północnej wynalazca Oliver Evans stworzył około pięćdziesięciu instalacji parowych opartych na maszynie Watta. Starając się zmniejszyć rozmiar zakładu Jamesa Watta, zaprojektował silniki parowe do młynów mącznych. Jednak Oliver Evans zyskał światową sławę dzięki swojemu amfibii parowej. W 1789 jego pierwszy samochód w Stanach Zjednoczonych pomyślnie przeszedł testy lądowe i wodne.
Na swoim amfibii, którą można nazwać prototypem pojazdów terenowych, Evans zainstalował maszynę z parą o ciśnieniu dziesięciu atmosfer!
Dziewięciometrowy wagon-kadłub ważył około 15 ton. Silnik parowy napędzał tylne koła i śmigło. Nawiasem mówiąc, Oliver Evans był także zwolennikiem wysokociśnieniowej maszyny parowej. Na swoim amfibii, którą można nazwać prototypem pojazdów terenowych, Evans zainstalował maszynę z parą o ciśnieniu dziesięciu atmosfer!
Jeśli wynalazcy XVIII-XIX wieku mieli pod ręką technologie XXI wieku, czy możesz sobie wyobrazić, ile technologii by wymyślili!? A co za technika!
XX wiek i 204 km / h na wagonie parowym Stanley
Tak! XVIII wiek dał potężny impuls do rozwoju transportu parowego. Liczne i różnorodne konstrukcje samobieżnych wagonów parowych zaczęły coraz bardziej osłabiać transport konny na drogach Europy i Ameryki. Na początku XX wieku samochody napędzane parą znacznie się rozprzestrzeniły i stały się znanym symbolem swoich czasów. Jak również fotografia.
XVIII wiek dał potężny impuls do rozwoju transportu parowego
To właśnie ich firmę fotograficzną sprzedali bracia Stanley, gdy w 1897 roku postanowili poważnie zająć się produkcją samochodów parowych w Stanach Zjednoczonych. Zbudowali dobrze sprzedające się wagony promowe. Ale to nie wystarczyło, aby zrealizować ambitne plany. W końcu byli tylko jednym z wielu tych samych producentów samochodów. Tak było, dopóki nie zaprojektowali swojej „rakiety”.
To właśnie ich firmę fotograficzną sprzedali bracia Stanley, gdy w 1897 roku postanowili poważnie podejść do produkcji samochodów parowych w Stanach Zjednoczonych.
Oczywiście samochody Stanley miały reputację niezawodnych samochodów. Blok parowy znajdował się z tyłu, a kocioł ogrzewano palnikami benzynowymi lub naftowymi. Koło zamachowe dwucylindrowego silnika parowego o podwójnym działaniu obracającym się na tylną oś za pomocą przekładni łańcuchowej. Stanley Steamer nie miał przypadków wybuchów kotła. Ale potrzebowali plusku.
Oczywiście samochody Stanley miały reputację niezawodnych samochodów.
Swoją „rakietą” zrobili furorę na całym świecie. 205,4 km/h w 1906 roku! Nikt jeszcze nie jechał tak szybko! Samochód z silnikiem spalinowym pobił ten rekord dopiero 5 lat później. Sklejka parowa „Rocket” Stanleya na wiele lat określała kształt samochodów wyścigowych. Ale po 1917 roku Stanley Steamer coraz bardziej doświadczał konkurencji taniego Forda T i zrezygnował.
Unikalne promy braci Doble
Ta słynna rodzina potrafiła zapewnić przyzwoitą odporność na silniki benzynowe aż do początku lat 30. XX wieku. Nie budowali samochodów rekordowych. Bracia naprawdę kochali swoje promy. W przeciwnym razie, jak inaczej wytłumaczyć wymyśloną przez nich chłodnicę komórkową i przycisk zapłonu? Ich modele nie wyglądały jak małe lokomotywy parowe.
Bracia Abner i John zrewolucjonizowali transport parowy.
Bracia Abner i John zrewolucjonizowali transport parowy. Aby ruszyć, jego samochód nie musiał być rozgrzewany przez 10-20 minut. Przycisk zapłonu pompował naftę z gaźnika do komory spalania. Trafił tam po zapaleniu świecą zapłonową. Woda podgrzała się w ciągu kilku sekund, a po półtorej minuty para wytworzyła niezbędne ciśnienie i można było jechać.
Para spalinowa kierowana była do chłodnicy w celu kondensacji i przygotowania do kolejnych obiegów. Dlatego do płynnego przebiegu 2000 km samochody Doblov potrzebowały tylko dziewięćdziesięciu litrów wody w układzie i kilku litrów nafty. Nikt nie mógł zaoferować takiej skuteczności! Być może to właśnie na Detroit Auto Show w 1917 roku Stanley zapoznał się z modelem braci Doble i zaczął ograniczać ich produkcję.
Model E stał się najbardziej luksusowym samochodem drugiej połowy lat 20-tych i najnowszą wersją wagonu promowego Doblov. Skórzane wnętrze, polerowane drewno i kości słonia zachwycają zamożnych właścicieli wewnątrz auta. W takiej kabinie można było cieszyć się biegiem z prędkością do 160 km/h. Tylko 25 sekund dzieliło moment zapłonu od momentu startu. Kolejne 10 sekund zajęło samochodowi ważącemu 1,2 tony przyspieszenie do 120 km/h!
Wszystkie te cechy wysokiej prędkości zostały uwzględnione w czterocylindrowym silniku. Dwa tłoki zostały wypchnięte parą pod wysokim ciśnieniem 140 atmosfer, podczas gdy pozostałe dwa wysłały schłodzoną parę o niskim ciśnieniu do chłodnicy o strukturze plastra miodu. Ale w pierwszej połowie lat 30. ci przystojni bracia Doble nie byli już produkowani.
Ciężarówki parowe
Nie należy jednak zapominać, że w transporcie towarowym dynamicznie rozwijała się również trakcja parowa. To właśnie w miastach samochody parowe powodowały alergie wśród snobów. Ale towar musi być dostarczony przy każdej pogodzie i nie tylko w mieście. A co z autobusami międzymiastowymi i sprzętem wojskowym? Nie można tam wysiąść małymi samochodami.
Transport towarowy ma jedną istotną przewagę nad transportem pasażerskim – jego wymiary.
Transport towarowy ma jedną istotną przewagę nad transportem pasażerskim - jego wymiary. To one pozwalają na umieszczenie potężnych elektrowni w dowolnym miejscu w samochodzie. Co więcej, zwiększy tylko nośność i zdolność do jazdy w terenie. Nie zawsze zwraca się uwagę na to, jak będzie wyglądała ciężarówka.
Wśród ciężarówek parowych chciałbym zwrócić uwagę na angielski Sentinel i sowiecki NAMI. Oczywiście było wiele innych, np. Foden, Fowler, Yorkshire. Ale to Sentinel i NAMI okazały się najbardziej wytrwałe i były produkowane do końca lat 50. ubiegłego wieku. Mogli pracować na dowolnym paliwie stałym - węglu, drewnie, torfie. „Wszystkożerny charakter” tych ciężarówek odróżniał je od wpływu cen produktów naftowych, a także pozwalał na stosowanie ich w trudno dostępnych miejscach.
Pracoholik Sentinel z angielskim akcentem
Te dwie ciężarówki różnią się nie tylko krajem produkcji. Inne były również zasady rozmieszczenia wytwornic pary. Santinele charakteryzują się górnym i dolnym ustawieniem silników parowych względem kotła. W górnym położeniu wytwornica pary dostarczała gorącą parę bezpośrednio do komory silnika, która była połączona z osiami za pomocą układu kardana. Dzięki dolnemu usytuowaniu silnika parowego, czyli na podwoziu, kocioł podgrzewał wodę i dostarczał parę do silnika rurami, co gwarantowało straty temperatury.
Santinele charakteryzują się górnym i dolnym ustawieniem silników parowych względem kotła.
Obecność napędu łańcuchowego od koła zamachowego silnika parowego do przegubów Cardana była typowa dla obu typów. Pozwoliło to projektantom ujednolicić produkcję Santineli w zależności od klienta. Dla krajów gorących, takich jak Indie, produkowano ciężarówki parowe z niższą, odseparowaną lokalizacją kotła i silnika. Dla krajów o mroźnych zimach - z górnym, kombinowanym typem.
Dla krajów gorących, takich jak Indie, produkowano ciężarówki parowe z niższą, odseparowaną lokalizacją kotła i silnika.
W tych ciężarówkach zastosowano wiele sprawdzonych technologii. Szpule i zawory dystrybucji pary, silniki jedno- i dwustronnego działania, wysokie lub niskie ciśnienie, z lub bez skrzyni biegów. Nie przedłużyło to jednak żywotności angielskich parowozów. Choć produkowano je do końca lat 50. XX wieku, a nawet służyły w służbie wojskowej przed i podczas II wojny światowej, nadal były nieporęczne i przypominały nieco parowozy. A ponieważ nie było osób zainteresowanych ich radykalną modernizacją, ich los był przesądzony.
Choć produkowano je do końca lat 50. XX wieku, a nawet służyły w służbie wojskowej przed i podczas II wojny światowej, nadal były nieporęczne i przypominały nieco parowozy.
Do kogo co, ale do nas - US
Aby podnieść rozdartą wojną gospodarkę Związku Radzieckiego, konieczne było znalezienie sposobu, aby nie marnować zasobów ropy, przynajmniej w trudno dostępnych miejscach - na północy kraju i na Syberii. Radzieccy inżynierowie otrzymali możliwość przestudiowania projektu Santinela z czterocylindrowym silnikiem parowym o bezpośrednim działaniu podwieszanym i opracowania własnej „odpowiedzi na Chamberlaina”.
W latach 30. rosyjskie instytuty i biura projektowe wielokrotnie podejmowały próby stworzenia alternatywnej ciężarówki dla przemysłu drzewnego.
W latach 30. rosyjskie instytuty i biura projektowe wielokrotnie podejmowały próby stworzenia alternatywnej ciężarówki dla przemysłu drzewnego. Ale za każdym razem sprawa zatrzymywała się na etapie testów. Korzystając z własnego doświadczenia i możliwości zbadania przechwyconych pojazdów promowych, inżynierom udało się przekonać przywódców kraju o potrzebie takiej ciężarówki parowej. Ponadto benzyna była 24 razy droższa niż węgiel. A przy kosztach drewna opałowego w tajdze nie można nawet o tym wspomnieć.
Grupa projektantów pod przewodnictwem Yu Shebalina maksymalnie uprościła jednostkę parową. Połączyli czterocylindrowy silnik i kocioł w jedną jednostkę i umieścili ją między nadwoziem a kabiną. Umieściliśmy tę instalację na podwoziu seryjnego YaAZ (MAZ) -200. Pracę pary i jej kondensację połączono w obiegu zamkniętym. Dostawa wlewków z bunkra odbywała się automatycznie.
Tak narodziło się NAMI-012, a właściwie na leśnym terenie. Oczywiście zasada bunkrowego zasilania paliwem stałym i umiejscowienie silnika parowego na ciężarówce zapożyczono z praktyki elektrowni gazowych.
Losy właściciela lasów - NAMI-012
Charakterystyki parowej domowej ciężarówki z platformą i transportera drewna NAMI-012 były następujące
- Nośność - 6 ton
- Prędkość - 45 km/h
- Zasięg bez tankowania to 80 km, jeśli można było odnowić dopływ wody, to 150 km
- Moment obrotowy przy niskich prędkościach - 240 kgm, czyli prawie 5 razy wyższy niż wskaźniki podstawy YAZ-200
- Kocioł z naturalną cyrkulacją wytworzył ciśnienie 25 atmosfer i doprowadził parę do temperatury 420°C
- Możliwe było uzupełnianie zapasów wody bezpośrednio ze zbiornika poprzez eżektory
- Całkowicie metalowa kabina nie miała maski i została przesunięta do przodu
- Prędkość regulowana była ilością pary w silniku za pomocą dźwigni posuwu/odcięcia. Z jego pomocą butle zostały napełnione do 25/40/75%.
- Jeden bieg wsteczny i trzy pedały.
Poważnymi mankamentami parowozu było zużycie 400 kg drewna opałowego na 100 km toru oraz konieczność pozbycia się wody w kotle w warunkach mrozu.
Poważnymi mankamentami parowozu było zużycie 400 kg drewna opałowego na 100 km toru oraz konieczność pozbycia się wody w kotle w warunkach mrozu. Ale główną wadą, która była obecna w pierwszej próbce, była słaba przepuszczalność w stanie nieobciążonym. Potem okazało się, że przednia oś była przeciążona przez kabinę i jednostkę parową, w porównaniu z tylną. Poradzili sobie z tym zadaniem, instalując zmodernizowany agregat parowy na napędzie na wszystkie koła YaAZ-214. Teraz pojemność ciężarówki do przewozu drewna NAMI-018 została zwiększona do 125 koni mechanicznych.
Jednak nie mając czasu na rozprzestrzenienie się po całym kraju, wszystkie ciężarówki z generatorami pary zostały wyrzucone w drugiej połowie lat 50. ubiegłego wieku.
Jednak nie mając czasu na rozprzestrzenienie się po całym kraju, wszystkie ciężarówki z generatorami pary zostały wyrzucone w drugiej połowie lat 50. ubiegłego wieku. Jednak wraz z generatorami gazu. Ze względu na koszty konwersji samochodów, korzyści ekonomiczne i łatwość użytkowania były czasochłonne i wątpliwe w porównaniu z ciężarówkami benzynowymi i wysokoprężnymi. Co więcej, do tego czasu w Związku Radzieckim już powstawało wydobycie ropy naftowej.
Szybki i niedrogi nowoczesny wagon parowy
Nie myśl, że idea samochodu napędzanego parą została zapomniana na zawsze. Obecnie obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania silnikami, alternatywnymi silnikami spalinowymi na benzynę i olej napędowy. Światowe rezerwy ropy nie są nieograniczone. Tak, a koszt produktów naftowych stale rośnie. Projektanci tak bardzo starali się ulepszyć silnik spalinowy, że ich pomysły prawie osiągnęły granicę.
Samochody elektryczne, samochody wodorowe, generatory gazu i samochody parowe ponownie stały się gorącymi tematami. Witaj zapomniany XIX wiek!
Obecnie obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania silnikami, alternatywnymi silnikami spalinowymi na benzynę i olej napędowy.
Brytyjski inżynier (znów Anglia!) zademonstrował nowe możliwości silnika parowego. Stworzył swoje Inspuration nie tylko po to, aby zademonstrować znaczenie samochodów napędzanych parą. Jego pomysł jest stworzony do nagrywania. 274 km/h – to prędkość, z jaką rozpędza się dwanaście kotłów zainstalowanych na 7,6 metrowym samochodzie. Tylko 40 litrów wody wystarczy, aby skroplony gaz dosłownie w jednej chwili podniósł temperaturę pary do 400 ° C. Tylko pomyśl, 103 lata zajęło historii, aby pobić rekord prędkości dla samochodu parowego ustanowionego przez Rocket!
W nowoczesnej wytwornicy pary można wykorzystać węgiel w postaci proszku lub inne tanie paliwo np. olej opałowy, gaz płynny. Dlatego samochody parowe zawsze były i będą popularne.
Ale aby przyszła przyszłość przyjazna środowisku, konieczne jest ponowne pokonanie oporu lobbystów naftowych.
Silniki parowe były instalowane i napędzane większością parowozów od początku XIX wieku do lat 50. XX wieku. Pragnę zaznaczyć, że zasada działania tych silników zawsze pozostawała niezmieniona, pomimo zmiany ich konstrukcji i wymiarów.
Animowana ilustracja przedstawia działanie silnika parowego.
Do wytwarzania pary dostarczanej do silnika wykorzystano kotły pracujące zarówno na drewnie i węglu, jak i na paliwo płynne.
Pierwszy środek
Para z kotła wchodzi do komory parowej, z której poprzez zawór-zawór pary (oznaczony kolorem niebieskim) dostaje się do górnej (przedniej) części cylindra. Ciśnienie wytwarzane przez parę popycha tłok w dół w kierunku BDC. Podczas ruchu tłoka z GMP do BDC koło wykonuje pół obrotu.
Uwolnienie
Na samym końcu ruchu tłoka w kierunku BDC zawór parowy zostaje przesunięty, uwalniając pozostałą parę przez otwór wylotowy znajdujący się pod zaworem. Para szczątkowa ucieka, tworząc dźwięk charakterystyczny dla maszyn parowych.
Drugi środek
Jednocześnie przesunięcie zaworu pary resztkowej otwiera wlot pary do dolnej (tylnej) części cylindra. Ciśnienie wytwarzane przez parę w cylindrze wymusza ruch tłoka w kierunku GMP. W tym czasie koło wykonuje jeszcze pół obrotu.
Uwolnienie
Pod koniec ruchu tłoka do GMP pozostała para jest uwalniana przez to samo okno wylotowe.
Cykl powtarza się od nowa.
Silnik parowy posiada tzw. martwy punkt na końcu każdego suwu, gdy zawór przechodzi z suwu rozprężania do wylotu. Z tego powodu każdy silnik parowy ma dwa cylindry, co pozwala na uruchomienie silnika z dowolnej pozycji.
Rozpoczęła swoją rozbudowę na początku XIX wieku. I już w tym czasie budowano nie tylko duże jednostki do celów przemysłowych, ale także dekoracyjne. Większość ich kupców stanowili zamożni szlachcice, którzy chcieli bawić siebie i swoje dzieci. Po tym, jak silniki parowe stały się częścią życia społecznego, silniki dekoracyjne zaczęto wykorzystywać na uniwersytetach i w szkołach jako modele edukacyjne.
Nowoczesne silniki parowe
Na początku XX wieku znaczenie silników parowych zaczęło spadać. Jedną z nielicznych firm, które kontynuowały produkcję ozdobnych mini-silników, była brytyjska firma Mamod, która do dziś pozwala na zakup próbki takiego sprzętu. Ale koszt takich parowozów może z łatwością przekroczyć dwieście funtów, co nie jest tak mało jak na drobiazg na kilka nocy. Co więcej, dla tych, którzy lubią samodzielnie montować wszelkiego rodzaju mechanizmy, o wiele bardziej interesujące jest stworzenie prostego silnika parowego własnymi rękami.
To jest bardzo proste. Ogień nagrzewa bojler wody. Pod wpływem temperatury woda zamienia się w parę, która popycha tłok. Dopóki w zbiorniku jest woda, koło zamachowe połączone z tłokiem będzie się obracać. Jest to standardowa konstrukcja silnika parowego. Ale możesz złożyć model o zupełnie innej konfiguracji.
Cóż, przejdźmy od części teoretycznej do bardziej zabawnych rzeczy. Jeśli jesteś zainteresowany zrobieniem czegoś własnymi rękami i jesteś zaskoczony takimi egzotycznymi samochodami, ten artykuł jest dla Ciebie, w którym chętnie opowiemy Ci o różnych sposobach montażu silnika parowego własnymi rękami. Jednocześnie sam proces tworzenia mechanizmu sprawia nie mniejszą radość niż jego uruchomienie.
Metoda 1: DIY mini silnik parowy
Więc zacznijmy. Złóżmy najprostszy silnik parowy własnymi rękami. Rysunki, skomplikowane narzędzia i specjalistyczna wiedza nie są wymagane.
Na początek bierzemy spod każdego napoju. Odetnij od niego dolną trzecią część. Ponieważ rezultatem będą ostre krawędzie, należy je zagiąć do wewnątrz za pomocą szczypiec. Robimy to ostrożnie, aby się nie skaleczyć. Ponieważ większość puszek aluminiowych ma wklęsłe dno, należy je wypoziomować. Wystarczy mocno docisnąć ją palcem do jakiejś twardej powierzchni.
W odległości 1,5 cm od górnej krawędzi powstałego „szkła” konieczne jest wykonanie dwóch otworów naprzeciw siebie. Wskazane jest użycie do tego dziurkacza, ponieważ konieczne jest, aby miały one średnicę co najmniej 3 mm. Umieść ozdobną świeczkę na dnie słoika. Teraz bierzemy zwykłą folię stołową, marszczymy ją, a następnie owijamy nasz mini-palnik ze wszystkich stron.
Mini dysze
Następnie należy wziąć kawałek miedzianej rurki o długości 15-20 cm Ważne jest, aby była pusta w środku, ponieważ będzie to nasz główny mechanizm wprawiania konstrukcji w ruch. Środkową część tuby owija się wokół ołówka 2 lub 3 razy, tworząc małą spiralę.
Teraz musisz umieścić ten element tak, aby zakrzywione miejsce znajdowało się bezpośrednio nad knotem świecy. Aby to zrobić, nadaj rurce kształt litery „M”. Jednocześnie wyświetlamy odcinki, które schodzą w dół przez otwory wykonane w banku. W ten sposób miedziana rurka jest sztywno zamocowana nad knotem, a jej krawędzie są rodzajem dysz. Aby konstrukcja mogła się obracać, konieczne jest zgięcie przeciwległych końców „elementu M” o 90 stopni w różnych kierunkach. Budowa silnika parowego jest gotowa.
Rozruch silnika
Słoik umieszcza się w pojemniku z wodą. W takim przypadku konieczne jest, aby krawędzie rurki znajdowały się pod jej powierzchnią. Jeśli dysze nie są wystarczająco długie, na dno puszki można dodać niewielką wagę. Uważaj jednak, aby nie zatopić całego silnika.
Teraz musisz napełnić rurkę wodą. Aby to zrobić, możesz opuścić jedną krawędź do wody, a przy drugim wciągnąć powietrze jak przez rurkę. Słój opuszczamy do wody. Zapalamy knot świecy. Po chwili woda w spirali zamieni się w parę, która pod ciśnieniem wyleci z przeciwległych końców dysz. Słoik zacznie się wystarczająco szybko obracać w pojemniku. W ten sposób dostaliśmy maszynę parową własnymi rękami. Jak widać, wszystko jest proste.
Model silnika parowego dla dorosłych
Teraz skomplikujmy zadanie. Zbudujmy poważniejszy silnik parowy własnymi rękami. Najpierw musisz wziąć puszkę z farbą. Czyniąc to, upewnij się, że jest absolutnie czysty. Wytnij prostokąt o wymiarach 15 x 5 cm na ścianie 2-3 cm od dołu, dłuższy bok układa się równolegle do dna puszki. Z metalowej siatki wyciąć kawałek o wymiarach 12 x 24 cm, odmierzyć 6 cm od obu końców dłuższego boku, odgiąć te odcinki pod kątem 90 stopni. Otrzymujemy mały „stolik platformowy” o powierzchni 12 x 12 cm z nogami 6 cm, a powstałą konstrukcję montujemy na dnie puszki.
Na obwodzie pokrywki należy wykonać kilka otworów i umieścić je w kształcie półokręgu wzdłuż połowy pokrywki. Pożądane jest, aby otwory miały średnicę około 1 cm, co jest konieczne, aby zapewnić odpowiednią wentylację przestrzeni wewnętrznej. Silnik parowy nie będzie działał dobrze, jeśli nie będzie wystarczającej ilości powietrza, aby dotrzeć do źródła ognia.
Główny element
Wykonujemy spiralę z miedzianej rurki. Weź około 6 metrów miękkiej miedzianej rurki 1/4 cala (0,64 cm). Mierzymy 30 cm od jednego końca, zaczynając od tego miejsca należy wykonać pięć zwojów spirali o średnicy 12 cm każdy. Pozostała część rury jest wygięta w 15 pierścieni o średnicy 8 cm, tak więc na drugim końcu powinno być 20 cm wolnej rury.
Oba przewody przechodzą przez otwory wentylacyjne w wieczku puszki. Jeśli okaże się, że długość odcinka prostego nie wystarczy do tego, można odgiąć jeden obrót spirali. Węgiel jest umieszczany na wstępnie zainstalowanej platformie. W takim przypadku spiralę należy umieścić tuż nad tą platformą. Węgiel jest starannie układany między turami. Słoik można teraz zamknąć. W efekcie otrzymaliśmy palenisko, które zasili silnik. Silnik parowy jest prawie gotowy własnymi rękami. Zostawiłem trochę.
Zbiornik wodny
Teraz musisz wziąć kolejną puszkę z farbą, ale już w mniejszym rozmiarze. W środku jej wieczka wywiercony jest otwór o średnicy 1 cm, a z boku puszki dwa kolejne otwory - jeden prawie na dole, drugi - wyżej, przy samym wieczku.
Weź dwie skorupy, w środku których wykonany jest otwór o średnicach miedzianej rurki. W jedną skorupę wkłada się 25 cm plastikowej rurki, a w drugą 10 cm, tak aby ich krawędź ledwo wystawała z korków. Skórka z długą rurką jest wkładana do dolnego otworu małej puszki, a krótsza rurka jest wkładana do górnego otworu. Umieść mniejszą puszkę na dużej puszce z farbą, tak aby otwór w dnie znajdował się po przeciwnej stronie niż kanały wentylacyjne dużej puszki.
Wynik
W rezultacie powinieneś otrzymać następującą konstrukcję. Woda wlewa się do małego słoika, który przez otwór w dnie przepływa do miedzianej rurki. Pod spiralą rozpala się ogień, który podgrzewa miedziany pojemnik. Gorąca para unosi się w górę rury.
Aby mechanizm był kompletny, konieczne jest przymocowanie tłoka i koła zamachowego do górnego końca miedzianej rurki. W efekcie energia cieplna spalania zostanie zamieniona na mechaniczne siły obrotowe koła. Istnieje ogromna liczba różnych schematów tworzenia takiego zewnętrznego silnika spalinowego, ale we wszystkich zawsze zaangażowane są dwa elementy - ogień i woda.
Oprócz tego projektu możesz zbierać parę, ale jest to materiał na zupełnie osobny artykuł.