Istoria motoarelor cu abur. Motor cu aburi

Invenția motoarelor cu abur a reprezentat un moment decisiv în istoria omenirii. Undeva, la începutul secolelor XVII-XVIII, a început înlocuirea muncii manuale ineficiente, a roților de apă și a mecanismelor complet noi și unice - mașinile cu abur. Datorită lor au devenit posibile revoluțiile tehnice și industriale și tot progresul omenirii.

Dar cine a inventat motorul cu aburi? Cui îi datorează omenirea asta? Și când a fost? Vom încerca să găsim răspunsuri la toate aceste întrebări.

Chiar înainte de epoca noastră

Istoria creării mașinii cu abur începe în primele secole î.Hr. Heron din Alexandria a descris un mecanism care a început să funcționeze doar atunci când a fost expus aburului. Dispozitivul era o minge pe care erau fixate duze. Aburul a ieșit tangențial din duze, forțând astfel motorul să se rotească. Acesta a fost primul dispozitiv care a fost operat cu abur.

Creatorul motorului cu abur (sau mai bine zis, al turbinei) este Tagi al-Dinome (filozof, inginer și astronom arab). Invenția sa a devenit cunoscută pe scară largă în Egipt în secolul al XVI-lea. Mecanismul era aranjat astfel: fluxurile de abur erau direcționate direct către mecanismul cu lame, iar când se revarsa fumul, paletele se roteau. Ceva similar a fost propus de inginerul italian Giovanni Branca în 1629. Principalul dezavantaj al tuturor acestor invenții a fost și el consum ridicat abur, care la rândul său necesita costuri mari de energie și nu era recomandabil. Dezvoltarea a fost suspendată, deoarece cunoștințele științifice și tehnice de atunci ale omenirii nu erau suficiente. În plus, nu era deloc nevoie de astfel de invenții.

Evoluții

Până în secolul al XVII-lea, crearea unei mașini cu abur a fost imposibilă. Dar de îndată ce ștacheta pentru nivelul de dezvoltare a omenirii a țâșnit, au apărut imediat primele exemplare și invenții. Deși nimeni nu i-a luat în serios în acel moment. De exemplu, în 1663, un om de știință englez a publicat în presă un proiect al invenției sale, pe care l-a instalat la Castelul Raglan. Dispozitivul lui servea la ridicarea apei la zidurile turnurilor. Cu toate acestea, ca tot ce este nou și necunoscut, acest proiect a fost acceptat cu îndoială și nu au existat sponsori pentru dezvoltarea lui ulterioară.

Istoria creării mașinii cu abur începe cu inventarea motorului cu abur-atmosferic. În 1681, un om de știință francez a inventat un dispozitiv care pompa apa din mine. La început, praful de pușcă a fost folosit ca forță motrice, apoi a fost înlocuit cu vapori de apă. Așa a apărut mașina abur-atmosferică. Oamenii de știință din Anglia Thomas Newcomen și Thomas Severen au contribuit enorm la îmbunătățirea acestuia. Inventatorul rus autodidact Ivan Polzunov a oferit și el un ajutor neprețuit.

Încercarea eșuată a lui Papen

Motorul cu abur-atmosferic, departe de a fi perfect la acea vreme, a atras o atentie deosebita in domeniul constructiilor navale. D. Papen și-a cheltuit ultimele economii pentru achiziționarea unui vas mic, pe care a început să instaleze o mașină de ridicare a apei cu abur și atmosferă de producție proprie. Mecanismul de acțiune a fost că, căzând de la înălțime, apa a început să rotească roțile.

Inventatorul și-a efectuat testele în 1707 pe râul Fulda. Mulți oameni s-au adunat pentru a vedea miracolul: o corabie care se deplasează de-a lungul râului fără pânze și vâsle. Cu toate acestea, în timpul testelor, a avut loc un dezastru: motorul a explodat și mai multe persoane au murit. Autoritățile s-au supărat pe ghinionul inventator și i-au interzis orice lucrare și proiecte. Nava a fost confiscată și distrusă, iar câțiva ani mai târziu Papen însuși a murit.

Eroare

Aparatul cu aburi Papen avea următorul principiu de funcționare. O cantitate mică de apă a trebuit să fie turnată în fundul cilindrului. Un cilindru era situat sub cilindrul însuși, care servea la încălzirea lichidului. Când apa a început să fiarbă, aburul rezultat, extinzându-se, a ridicat pistonul. Aerul a fost împins afară din spațiul de deasupra pistonului printr-o supapă special echipată. După ce apa a fiert și aburul a început să se toarne, a fost necesar să scoateți brazierul, să închideți robinetul pentru a elimina aerul și să folosiți apă rece pentru a răci pereții cilindrului. Datorită unor astfel de acțiuni, aburul din cilindru s-a condensat, s-a format un vid sub piston și, datorită forței presiunii atmosferice, pistonul a revenit la locul inițial. În timpul mișcării sale în jos, s-a făcut o muncă utilă. Cu toate acestea, eficiența motorului cu abur al lui Papen a fost negativă. Motorul vaporului era extrem de neeconomic. Și cel mai important, a fost prea complicat și incomod pentru a fi operat. Prin urmare, invenția lui Papen nu a avut viitor încă de la început.

Urmăritori

Cu toate acestea, istoria creării motorului cu abur nu s-a încheiat aici. Următorul, deja mult mai de succes decât Papen, a fost savantul englez Thomas Newcomen. A studiat mult timp munca predecesorilor săi, concentrându-se pe punctele slabe. Și luând tot ce este mai bun din munca lor, și-a creat propriul aparat în 1712. Noul motor cu abur (foto prezentată) a fost proiectat astfel: s-au folosit un cilindru în poziție verticală și un piston. Acest Newcomen a luat din opera lui Papen. Cu toate acestea, aburul a fost generat într-un alt cazan. Toată pielea a fost fixată în jurul pistonului, ceea ce a crescut semnificativ etanșeitatea în interior cilindru de abur... Această mașină era și abur-atmosferică (apa se ridica din mină folosind presiunea atmosferică). Principalele dezavantaje ale invenției au fost greoaiele și ineficiența ei: mașina „mânca” o cantitate uriașă de cărbune. Cu toate acestea, a fost mult mai util decât invenția lui Papen. Prin urmare, a fost folosit de aproape cincizeci de ani în temnițe și mine. A fost folosit pentru pomparea apelor subterane, precum și pentru drenarea navelor. a încercat să-și transforme mașina astfel încât să poată fi folosită pentru trafic. Cu toate acestea, toate încercările lui au fost fără succes.

Următorul om de știință care s-a anunțat a fost D. Hull din Anglia. În 1736, el și-a prezentat invenția lumii: o mașină cu abur atmosferic, care avea rotoare ca elice. Dezvoltarea sa s-a dovedit a fi mai reușită decât cea a lui Papen. Mai multe astfel de nave au fost eliberate imediat. Erau folosite în principal pentru a remorca șlepuri, nave și alte nave. Cu toate acestea, fiabilitatea motorului cu abur-atmosferic nu a inspirat încredere, iar navele erau echipate cu pânze ca principal dispozitiv de propulsie.

Și, deși Hull a fost mai norocos decât Papen, invențiile sale și-au pierdut treptat relevanța și au fost abandonate. Cu toate acestea, mașinile cu abur și atmosferă din acea vreme aveau multe dezavantaje specifice.

Istoria creării unui motor cu abur în Rusia

Următoarea descoperire a avut loc în Imperiul Rus. În 1766, la o fabrică metalurgică din Barnaul, a fost creată prima mașină cu abur, care a furnizat aer cuptoarelor de topire folosind curele speciale de suflare. Creatorul său a fost Ivan Ivanovici Polzunov, căruia i s-a acordat chiar un grad de ofițer pentru serviciile sale aduse patriei sale. Inventatorul a prezentat superiorilor săi planurile și planurile pentru o „mașină de foc” capabilă să antreneze burdufuri.

Cu toate acestea, soarta a jucat o glumă crudă cu Polzunov: la șapte ani după ce proiectul său a fost acceptat și mașina a fost asamblată, s-a îmbolnăvit și a murit de consum - cu doar o săptămână înainte de începerea testelor motorului său. Cu toate acestea, instrucțiunile sale au fost suficiente pentru a porni motorul.

Deci, la 7 august 1766, motorul cu abur al lui Polzunov a fost pornit și pus sub sarcină. Cu toate acestea, în noiembrie a aceluiași an, ea s-a stricat. Motivul s-a dovedit a fi pereții prea subțiri ai cazanului, care nu este destinat încărcării. Mai mult, inventatorul a scris în instrucțiunile sale că acest cazan poate fi folosit doar în timpul testării. Realizarea unui cazan nou ar fi dat cu ușurință, deoarece eficiența motorului cu aburi Polzunov a fost pozitivă. Pentru 1023 de ore de muncă, mai mult de 14 kilograme de argint au fost topite cu ajutorul său!

Dar, în ciuda acestui fapt, nimeni nu a început să repare mecanismul. Motorul cu abur al lui Polzunov aduna praf de mai bine de 15 ani în depozit, până când lumea industriei a stat pe loc și s-a dezvoltat. Și apoi a fost complet demontat pentru piese. Se pare că în acel moment Rusia nu se maturizase încă la motoare cu abur.

Cerințe de timp

Între timp, viața nu a stat pe loc. Și omenirea s-a gândit în mod constant să creeze un mecanism care să permită să nu depindă de natura capricioasă, ci să controleze soarta de la sine. Toți voiau să renunțe la vela cât mai curând posibil. Prin urmare, problema creării mecanism cu abur atârnat constant în aer. În 1753, la Paris a fost lansată o competiție între meșteri, oameni de știință și inventatori. Academia de Științe a anunțat un premiu pentru oricine poate crea un mecanism care poate înlocui forța vântului. Dar, în ciuda faptului că astfel de minți precum L. Euler, D. Bernoulli, Canton de Lacroix și alții au participat la competiție, nimeni nu a făcut o propunere sensibilă.

Anii au trecut. Iar revoluția industrială a cuprins tot mai multe țări. Superioritatea și conducerea printre alte puteri au mers invariabil în Anglia. Până la sfârșitul secolului al XVIII-lea, Marea Britanie a devenit creatorul unei industrie la scară largă, datorită căreia a câștigat titlul de monopol mondial în această industrie. Problema unui motor mecanic a devenit din ce în ce mai relevantă în fiecare zi. Și un astfel de motor a fost creat.

Primul motor cu abur din lume

1784 a fost un punct de cotitură în revoluția industrială pentru Anglia și pentru întreaga lume. Iar omul responsabil pentru asta a fost mecanicul englez James Watt. Motorul cu abur creat de el a devenit cea mai tare descoperire a secolului.

Câțiva ani a studiat desenele, structura și principiile de funcționare a mașinilor cu abur-atmosferă. Și pe baza tuturor acestor lucruri, a concluzionat că pentru ca motorul să funcționeze eficient, este necesară egalizarea temperaturilor apei din cilindru și a aburului care intră în mecanism. Principalul dezavantaj al mașinilor cu abur-atmosferă a fost nevoia constantă de a răci cilindrul cu apă. A fost costisitor și incomod.

Noul motor cu aburi a fost conceput într-un mod diferit. Deci, cilindrul a fost închis într-o jachetă specială din abur. Astfel, Watt și-a atins starea de cald constantă. Inventatorul a creat un vas special scufundat în apă rece (condensator). Un cilindru a fost conectat cu o țeavă. Când aburul a fost evacuat în cilindru, a intrat în condensator prin conductă și acolo s-a transformat înapoi în apă. În timp ce lucra la îmbunătățirea mașinii sale, Watt a creat un vid în condensator. Astfel, tot aburul care ieșea din cilindru era condensat în el. Datorită acestei inovații, procesul de expansiune a aburului a fost mult crescut, ceea ce a făcut posibilă extragerea mult mai multă energie din aceeași cantitate de abur. Aceasta a fost coroana succesului.

Creatorul motorului cu aburi a schimbat, de asemenea, principiul alimentării cu aer. Acum aburul a căzut mai întâi sub piston, ridicându-l astfel, apoi s-a colectat deasupra pistonului, coborându-l. Astfel, ambele curse ale pistonului din mecanism au devenit operaționale, ceea ce nici măcar nu a fost posibil mai devreme. Iar consumul de cărbune pe cai putere a fost de patru ori mai mic decât, respectiv, al mașinilor cu abur-atmosferă, ceea ce James Watt încerca să realizeze. Motorul cu abur a cucerit foarte repede mai întâi Marea Britanie, apoi întreaga lume.

Charlotte Dundas

După ce întreaga lume a fost uimită de invenția lui James Watt, a început utilizarea pe scară largă a motoarelor cu abur. Deci, în 1802, în Anglia a apărut prima navă pentru o pereche - barca „Charlotte Dundas”. Creatorul său este William Symington. Barca era folosită pentru remorcarea șlepuri de-a lungul canalului. Rolul motorului de pe navă a fost jucat de o roată cu zbaturi instalată la pupa. Barca a trecut cu succes testele prima dată: a remorcat două barje uriașe de 18 mile în șase ore. În același timp, a fost foarte împiedicat de vântul în contra. Dar a făcut-o.

Și totuși l-au băgat în glumă, pentru că se temeau că din cauza valurilor puternice care s-au creat sub roata cu zbaturi, malurile canalului vor fi spălate. Apropo, la testul Charlotte a participat un bărbat pe care întreaga lume îl consideră astăzi creatorul primului vas cu aburi.

in lume

Din tinerețe, un constructor naval englez a visat la o navă cu motor cu abur. Și acum visul lui a devenit realizabil. La urma urmei, inventarea motoarelor cu abur a devenit un nou impuls în construcțiile navale. Împreună cu trimisul din America R. Livingston, care a preluat partea materială a problemei, Fulton a început proiectul unei nave cu motor cu abur. A fost o invenție complexă bazată pe ideea unui sistem de propulsie cu palete. De-a lungul lateralelor navei erau plăci care imitau multe vâsle întinse la rând. În același timp, plăcile au continuat să se amestece între ele și s-au rupt. Astăzi putem spune cu ușurință că același efect ar putea fi obținut cu doar trei până la patru farfurii. Dar din punctul de vedere al științei și tehnologiei din acea vreme, era nerealist de văzut. Prin urmare, a fost mult mai dificil pentru constructorii de nave.

În 1803, invenția lui Fulton a fost prezentată lumii întregi. Vaporul cu aburi mergea încet și uniform de-a lungul Senei, lovind mintea și imaginația multor oameni de știință și lideri ai Parisului. Cu toate acestea, guvernul lui Napoleon a respins proiectul, iar constructorii de nave nemulțumiți au fost nevoiți să-și caute avere în America.

Și astfel, în august 1807, primul vapor cu aburi din lume numit „Claremont”, în care era implicat cel mai puternic motor cu aburi (fotografie prezentată), a navigat de-a lungul golfului Hudson. Mulți pur și simplu nu credeau în succes.

Claremont a pornit în călătoria inițială fără încărcătură și fără pasageri. Nimeni nu a vrut să plece într-o călătorie la bordul unei nave care trage focul. Dar la întoarcere, a apărut primul pasager - un fermier local, care a plătit șase dolari pentru un bilet. A devenit primul pasager din istoria companiei de transport maritim. Fulton a fost atât de profund emoționat încât i-a acordat temerarului o călătorie gratuită pe viață pe toate invențiile sale.

Istoria inventării motoarelor cu abur spune că acestea au fost construite pentru prima dată de T. Severi, D. Papen, T. Newcomen, I. Polzunov. Mașinile lor aveau design diferite, dar aveau ceva în comun - mișcarea pistonului era efectuată prin încălzirea și răcirea alternativă a cilindrului care acționează. Această tehnologie nu a contribuit la muncă rapidă mașini, iar consumul de combustibil a depășit limitele rezonabile. Dar să începem de la început și să spunem totul în ordine.

Oamenii au folosit motoare cu apă în producție până în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea. Dar, deoarece la acea vreme nu era posibilă transmiterea puterii mișcărilor mecanice ale roților de apă pe distanțe considerabile, pe malurile lacurilor de acumulare au fost construite fabrici care aveau nevoie de acest lucru. Acest lucru nu a fost întotdeauna convenabil și, în plus, eficiența unor astfel de motoare a fost asigurată de procese pregătitoare costisitoare. De asemenea, capacitatea lor era redusă, iar munca se desfășura în funcție de anotimp și era greu de reglementat. Apoi a existat o nevoie acută de un dispozitiv complet nou, cu putere, ieftin de operat, ușor de controlat și autonom. Invenția motorului cu abur a rezolvat toate aceste probleme peste noapte.

Istoria invenției motoarelor cu abur își are rădăcinile în trecut. Chiar și în antichitate, a fost proiectată o pompă de apă cu piston, a cărei tehnologie a devenit baza pentru ideea unui motor cu abur. În secolele XVII - XVIII, omenirea a găsit o modalitate de a produce energie mecanică folosind abur, inventând o pompă de abur care furnizează apă către un rezervor special, din care ajunge pe roată, punându-l în mișcare. A făcut ca mașinile și mecanismele de producție să funcționeze. Deci, se dovedește că roata de apă a funcționat în continuare ca motor. A fost nevoie de mult mai mult timp pentru a crea un motor cu abur de încredere - mai mult de două secole.

În 1698, inginerul militar Thomas Savery a inventat tehnologia bazată pe abur pentru pomparea apei și drenarea minelor, dar povestea invenției motoarelor cu abur nu s-a încheiat aici. Denis Papin a fost primul care a construit o mașină cu abur de succes în 1674. La început, a încercat să folosească un motor cu pulbere, dar acest experiment nu a avut prea mult succes. Apoi i-a venit ideea să înlocuiască praful de pușcă cu apă. Motorul său cu abur a fost publicat în 1698 (în același timp cu invenția lui Savery). Principiul de funcționare a constat în încălzirea apei pentru a forma abur în interiorul unui cilindru fixat vertical, în care se mișca un piston, care era împins în sus. Apoi aburul a fost răcit și condensat, iar pistonul a fost coborât sub influența presiunii atmosferice. Această tehnologie a pus în mișcare diverse mecanisme.

După ce s-a familiarizat cu designul lui Papen, care a lucrat ca fierar în minele din West Country și a înțeles importanța inventării unor pompe bune pentru mine, Thomas Newcomen și-a unit forțele cu John Callie, un geamier și instalator și, împreună, au început să îmbunătățească model. Prima lor mașină a fost instalată în Staffordshire într-o mină de cărbune în 1712. Această tehnologie a avut un succes atât de mare încât a fost aplicată în toată Europa de peste 50 de ani.

În 1775, istoria inventării motoarelor cu abur a fost completată cu o nouă descoperire - John Smeaton a creat un nou model îmbunătățit care a drenat docul Kronstadt în doar două săptămâni. Înainte de asta, a durat un an pentru a finaliza o astfel de lucrare.

II Polzunov, un inventator-mecanic din Rusia, în primăvara anului 1763 a dezvoltat un proiect pentru o mașină cu abur, care pentru prima dată putea opera orice mecanism și a câștigat în curând recunoaștere.

Trebuie spus că există un alt inventator al mașinii cu abur - James Watt. El a perfecționat mașina lui Newcomen din 1763 și, în cele din urmă, și-a brevetat creația în 1768. În ciuda acestui fapt, el perioadă lungă de timp nu a putut construi o mașină conform designului său, dar în 1776 a fost gata și testată cu succes. Eficiența sa a fost de două ori mai mare decât a dispozitivului Newcomen. Primul motor cu abur universal cu dublă acțiune a fost creat de James Watt în 1782. Deoarece motorul lui Watt putea fi folosit pe orice mașină, creatorii de mecanisme autopropulsate au profitat imediat de această idee.

Istoria motoarelor cu abur este surprinsă la Muzeul Powerhouse din Sydney, unde se află una dintre primele invenții ale lui Watt.

Oamenii au putut să pună abur în slujba umanității abia la sfârșitul secolului al XVII-lea. Dar chiar și la începutul erei noastre, matematicianul și mecanicul grec antic Heron din Alexandria a arătat clar că aburul poate și ar trebui să fie prieteni. O confirmare clară a acestui lucru a fost eolipilul Geronovsky, de fapt, prima turbină cu abur - o minge care s-a rotit prin forța jeturilor de vapori de apă. Din păcate, multe invenții uimitoare ale vechilor greci au fost uitate timp de multe secole. Doar secolul al XVII-lea este descrierea a ceva asemănător cu o mașină cu abur. Francezul Solomon de Caus, care a fost la un moment dat constructor și inginer sub Frederic al V-lea al Palatinatului, în lucrarea sa din 1615 a descris o minge goală de fier cu două tuburi: de primire și de retragere a fluidului. Dacă umpleți mingea cu apă și o încălzești, atunci apa va începe să se ridice în sus prin al doilea tub, supunând acțiunii vaporilor. În 1663, englezul Edward Somerset, marchizul de Worcester, a scris un pamflet în care vorbea despre o mașină care ar putea ridica apa. În același timp, Somerset a primit un brevet („privilegiul”) pentru mașina descrisă. După cum puteți vedea, toate gândurile inventatorilor Noului Timp se învârteau în jurul pompei de apă din mine și mine, care, trebuie remarcat, a rezultat dintr-o sarcină urgentă. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că următorii trei inventatori, care vor fi discutați mai jos, au fost, de asemenea, preocupați în primul rând de crearea unui motor cu abur pentru pomparea apei. Spre sfârșitul secolului al XVII-lea, doi oameni din Europa erau mai productivi decât alții la îmblânzirea cuplului - Denis Papin și Thomas Savery.

Mașina „înflăcărată” a lui Savery.

„Vagonul cu aburi” al lui Cuyunho.

Motoarele cu abur au fost folosite ca motor de conducere în stații de pompare, locomotive, nave cu abur, tractoare, mașini cu aburși alte vehicule. Motoarele cu abur au contribuit la utilizarea comercială pe scară largă a mașinilor în fabrici și au oferit baza energetică pentru revoluția industrială din secolul al XVIII-lea. Mai târziu, motoarele cu abur au fost înlocuite de motoare cu ardere internă, turbine cu abur, motoare electrice și reactoare nucleare, a căror eficiență este mai mare.

Motor cu abur în acțiune

Invenție și dezvoltare

Primul dispozitiv cunoscut, alimentat de un abur, a fost descris de Heron din Alexandria în primul secol - așa-numita „baie de stârc” sau „eolipil”. Aburul care iese tangențial din duzele fixate pe bilă a făcut-o pe aceasta din urmă să se rotească. Se presupune că transformarea aburului în mișcare mecanică a fost cunoscută în Egipt în perioada romană și a fost folosită în dispozitive simple.

Primele motoare industriale

Niciunul dintre dispozitivele descrise nu a fost folosit efectiv ca mijloc de rezolvare a unor probleme utile. Prima mașină cu abur folosită în producție a fost o „mașină de pompieri” proiectată de inginerul militar englez Thomas Severy în 1698. Severy a primit un brevet pentru dispozitivul său în 1698. Era o pompă de abur cu piston, și evident nu foarte eficientă, deoarece căldura aburului se pierdea de fiecare dată când recipientul era răcit și destul de periculoasă în funcționare, deoarece din cauza presiunii mari a aburului, containerele și conductele motorului uneori a explodat. Deoarece acest dispozitiv putea fi folosit atât pentru rotirea roților unei mori de apă, cât și pentru pomparea apei din mine, inventatorul l-a numit „prietenul minerului”.

Apoi, fierarul englez Thomas Newcomen și-a demonstrat în 1712 „ motor atmosferic”Care a fost primul motor cu abur pentru care ar putea exista cerere comercială. Era un motor cu abur Severy îmbunătățit, în care Newcomen a redus semnificativ presiunea aburului de lucru. Newcomen s-ar fi putut baza pe o descriere a experimentelor lui Papen deținută de Societatea Regală din Londra, la care ar fi putut avea acces prin colegul Robert Hooke, care a lucrat cu Papen.

Schema motorului cu abur Newcomen.
- Aburul este afișat în violet, apa este afișat în albastru.
- Sunt afișate supapele deschise verde, închis - în roșu

Prima aplicare a motorului Newcomen a fost pomparea apei dintr-un puț adânc. În pompa de mine, culbutorul a fost conectat la o forță care a coborât în ​​mină până în camera pompei. Mișcările de împingere alternative erau transmise pistonului pompei, care furnizează apă în partea de sus. Supapele motoarelor Newcomen timpurii au fost deschise și închise manual. Prima îmbunătățire a fost automatizarea supapelor, care erau acționate de mașina în sine. Legenda spune că această îmbunătățire a fost făcută în 1713 de băiatul Humphrey Potter, care a trebuit să deschidă și să închidă supapele; când s-a săturat, a legat mânerele supapelor cu frânghii și s-a dus să se joace cu copiii. Până în 1715, un sistem de control al pârghiei a fost deja creat, acționat de mecanismul motorului însuși.

Primul motor cu abur cu vid cu doi cilindri din Rusia a fost proiectat de mecanicul I.I.Polzunov în 1763 și construit în 1764 pentru a antrena burduful suflantei de la fabricile Barnaul Kolyvano-Voskresensk.

Humphrey Gainsborough a construit un model de motor cu abur cu condensator în anii 1760. În 1769, mecanicul scoțian James Watt (posibil folosind ideile lui Gainsborough) a brevetat primele îmbunătățiri semnificative aduse motorului cu vid Newcomen, care l-au făcut semnificativ mai eficient din punct de vedere al consumului de combustibil. Contribuția lui Watt a fost separarea fazei de condensare a motorului de vid într-o cameră separată, în timp ce pistonul și cilindrul erau la temperatura aburului. Watt a adăugat alte câteva detalii importante la motorul lui Newcomen: a plasat un piston în interiorul cilindrului pentru a expulza aburul și a transformat mișcarea alternativă a pistonului în mișcarea de rotație a roții motrice.

Pe baza acestor brevete, Watt a construit un motor cu abur în Birmingham. Până în 1782, motorul cu abur al lui Watt avea o capacitate de peste 3 ori mai mare decât mașina lui Newcomen. Îmbunătățirea eficienței motorului Watt a condus la utilizarea energiei aburului în industrie. În plus, spre deosebire de motorul Newcomen, motorul Watt a făcut posibilă transmiterea mișcării de rotație, în timp ce este în modele timpurii La motoarele cu aburi, pistonul a fost conectat la balansier și nu direct la biela. Acest motor avea deja caracteristicile de bază ale motoarelor moderne cu aburi.

O nouă creștere a eficienței a fost utilizarea aburului de înaltă presiune (americanul Oliver Evans și englezul Richard Trevithick). R. Trevithick a construit cu succes motoare industriale de înaltă presiune, într-un singur timp, cunoscute sub numele de „motoare Cornish”. Au funcționat la 50 psi sau 345 kPa (3,405 atmosfere). Cu toate acestea, odată cu creșterea presiunii, a existat și un mare pericol de explozie la mașini și cazane, ceea ce a dus inițial la numeroase accidente. Din acest punct de vedere, cel mai mult element important mașinile de înaltă presiune aveau o supapă de siguranță care elibera excesul de presiune. De încredere și operare sigură a început doar cu acumularea de experiență și standardizarea procedurilor de construcție, exploatare și întreținere a echipamentelor.

Inventatorul francez Nicholas-Joseph Cugno a demonstrat în 1769 primul vehicul cu abur autopropulsat operațional: „fardier à vapeur” (cărucior cu abur). Poate că invenția sa poate fi considerată prima mașină. Tractorul cu aburi autopropulsat sa dovedit a fi foarte util ca sursă mobilă de energie mecanică, care a pus în mișcare alte mașini agricole: treier, prese etc. În 1788, o barcă cu aburi construită de John Fitch a efectuat deja un serviciu regulat pe râul Delaware între Philadelphia (Pennsylvania) și Burlington (statul New York). A ridicat 30 de pasageri la bord și a mers cu o viteză de 7-8 mile pe oră. Vaporul cu aburi al lui J. Fitch nu a avut succes comercial, deoarece un drum bun de uscat a concurat cu traseul său. În 1802, inginerul scoțian William Symington a construit un vapor competitiv, iar în 1807, inginerul american Robert Fulton a folosit motorul cu abur al lui Watt pentru a alimenta primul vas cu aburi de succes comercial. La 21 februarie 1804, prima locomotivă cu aburi feroviare autopropulsată, construită de Richard Trevithick, a fost expusă la Penidarren Steel Works din Merthyr Tydville, South Wales.

Motoare cu abur alternative

Motoarele alternative folosesc energia aburului pentru a deplasa un piston într-o cameră sau cilindru etanș. Acțiunea alternativă a pistonului poate fi transformată mecanic în mișcare liniară a pompelor cu piston sau în mișcare rotativă pentru a antrena părți rotative ale mașinilor-unelte sau roților vehiculului.

Mașini de vid

Primele motoare cu aburi au fost numite inițial „motoare de pompieri” și motoarele „atmosferice” sau „condensate” ale lui Watt. Ele funcționau pe principiul vidului și, prin urmare, sunt cunoscute și sub denumirea de „motoare de vid”. Astfel de mașini au funcționat pentru a acționa pompe cu piston alternativ, în orice caz, nu există dovezi că ar fi fost utilizate în alte scopuri. La operarea unei mașini cu abur de tip vid la începutul ciclului, aburul presiune scăzută admis în camera de lucru sau cilindru. Supapă de admisie apoi se inchide si aburul se raceste, condensand. Într-un motor Newcomen, apa de răcire este pulverizată direct în cilindru și condensul se scurge într-un colector de condens. Acest lucru creează un vid în cilindru. Presiunea atmosferică din partea superioară a cilindrului apasă pe piston și îl face să se miște în jos, adică cursa de lucru.

Răcirea și reîncălzirea constantă a cilindrului auxiliar al mașinii au fost foarte risipitoare și ineficiente, cu toate acestea, aceste motoare cu abur au fost capabile să pompeze apă de la adâncimi mai adânci decât era posibil înainte de a fi introduse. În acest an, a apărut o versiune a motorului cu abur, creată de Watt în colaborare cu Matthew Boulton, a cărei inovație principală a fost îndepărtarea procesului de condensare într-o cameră separată specială (condensator). Această cameră a fost plasată într-o baie de apă rece și conectată la cilindru printr-un tub suprapus de o supapă. O pompă de vid specială mică (un prototip de pompă de condens) a fost conectată la camera de condensare, acționată de un culbutor și folosită pentru a îndepărta condensul din condensator. Format apa fierbinte a fost alimentat de o pompă specială (un prototip de pompă de alimentare) înapoi în cazan. O altă inovație radicală a fost închiderea capătului superior al cilindrului de lucru, în partea superioară a căruia se afla acum abur de presiune scăzută. Același abur era prezent și în mantaua dublă a cilindrului, menținându-i temperatura constantă. În timpul mișcării în sus a pistonului, acești vapori erau transmisi prin conducte speciale către partea inferioară a cilindrului, pentru a suferi condens în cursa următoare. Mașina, de fapt, a încetat să mai fie „atmosferică”, iar puterea sa depindea acum de diferența de presiune dintre aburul de joasă presiune și vidul pe care îl putea obține. În motorul cu abur Newcomen, pistonul a fost lubrifiat cu o cantitate mică de apă turnată peste el de sus, în mașina lui Watt acest lucru a devenit imposibil, deoarece acum exista abur în partea superioară a cilindrului, a fost necesar să treceți la lubrifiere cu un amestec de unsoare si ulei. Aceeași unsoare a fost folosită la etanșarea tijei cilindrului.

Motoarele cu abur cu vid, în ciuda limitărilor evidente ale eficienței lor, erau relativ sigure, foloseau abur de joasă presiune, ceea ce era destul de în concordanță cu nivelul general scăzut al tehnologiei cazanelor din secolul al XVIII-lea. Puterea mașinii a fost limitată de presiunea scăzută a aburului, dimensiunea cilindrului, viteza de ardere a combustibilului și evaporarea apei în cazan, precum și dimensiunea condensatorului. Eficiența teoretică maximă a fost limitată de diferența de temperatură relativ mică de pe ambele părți ale pistonului; acest lucru a făcut ca mașinile de vid destinate uzului industrial să fie prea mari și costisitoare.

Comprimare

Orificiul de ieșire al cilindrului motorului cu aburi se închide puțin mai devreme decât pistonul atinge poziția sa extremă, ceea ce lasă o parte din aburul de evacuare în cilindru. Aceasta înseamnă că există o fază de compresie în ciclul de lucru, care formează așa-numita „pernă de abur”, care încetinește mișcarea pistonului în pozițiile sale extreme. În plus, se îndepărtează scădere bruscă presiune chiar la începutul fazei de admisie, când aburul proaspăt intră în cilindru.

Avans

Efectul descris al „pernei de abur” este sporit și de faptul că intrarea aburului proaspăt în cilindru începe ceva mai devreme decât pistonul ajunge în poziția finală, adică există un anumit avans al admiterii. Acest avans este necesar pentru ca înainte ca pistonul să-și înceapă cursa de lucru sub acțiunea aburului proaspăt, aburul să aibă timp să umple spațiul mort care a apărut ca urmare a fazei anterioare, adică canalele de admisie-evacuare și volumul cilindrului care nu este utilizat pentru deplasarea pistonului.

Extensie simplă

Expansiunea simplă presupune că aburul funcționează numai atunci când se extinde în cilindru, iar aburul de evacuare este eliberat direct în atmosferă sau intră într-un condensator special. În acest caz, căldura reziduală a aburului poate fi utilizată, de exemplu, pentru încălzirea unei încăperi sau a unui vehicul, precum și pentru preîncălzirea apei care intră în cazan.

Compus

În timpul procesului de expansiune în cilindrul mașinii de înaltă presiune, temperatura aburului scade proporțional cu expansiunea sa. Deoarece nu există schimb de căldură în acest caz (proces adiabatic), se dovedește că aburul intră în cilindru cu o temperatură mai mare decât cea care pleacă. Astfel de schimbări de temperatură în cilindru duc la o scădere a eficienței procesului.

Una dintre metodele de a trata această diferență de temperatură a fost propusă în 1804 de inginerul englez Arthur Wolfe, care a brevetat Mașină de abur compus de înaltă presiune Wolfe... În această mașină, aburul la temperatură înaltă dintr-un cazan de abur a fost alimentat într-un cilindru de înaltă presiune, iar după aceea, aburul evacuat în acesta cu o temperatură și o presiune mai scăzute a intrat în cilindrul (sau cilindrii) de joasă presiune. Acest lucru a redus scăderea temperaturii în fiecare cilindru, ceea ce a redus în general pierderile de temperatură și a îmbunătățit eficiența generală a motorului cu abur. Aburul de joasă presiune avea un volum mai mare și, prin urmare, necesita un volum mai mare al cilindrului. Prin urmare, la mașinile compuse, cilindrii de joasă presiune aveau un diametru mai mare (și uneori mai lung) decât cilindrii de înaltă presiune.

Acest lucru este cunoscut și sub numele de expansiune dublă, deoarece expansiunea aburului are loc în două etape. Uneori, un cilindru de înaltă presiune a fost asociat cu doi cilindri de joasă presiune, rezultând trei cilindri de aproximativ aceeași dimensiune. Acest aranjament era mai ușor de echilibrat.

Mașinile de amestecare cu doi cilindri pot fi clasificate astfel:

• Compus încrucișat- Cilindrii sunt situati unul langa altul, conductele lor de abur sunt incrucisate.
• Compus tandem- Cilindrii sunt aranjati in serie si folosesc o tija.
• Compus de colț- Cilindrii sunt înclinați între ei, de obicei la 90 de grade, și lucrează pe o manivelă.

După anii 1880, motoarele cu abur compuse s-au răspândit în producție și transport și au devenit practic singurul tip folosit pe navele cu abur. Utilizarea lor pe locomotive cu abur nu a fost atât de răspândită, deoarece s-au dovedit a fi prea dificile, în parte din cauza faptului că condițiile de lucru ale locomotivelor cu abur în transportul feroviar erau dificile. În ciuda faptului că locomotivele compuse nu au devenit niciodată un fenomen de masă (mai ales în Marea Britanie, unde erau foarte rare și nu erau folosite deloc după anii 1930), au câștigat o oarecare popularitate în mai multe țări.

Extensie multiplă

Diagrama simplificată a unui motor cu abur cu triplă expansiune.
Aburul de înaltă presiune (roșu) din cazan trece prin mașină, lăsând condensatorul la presiune scăzută (albastru).

Dezvoltarea logică a schemei compuse a fost adăugarea de etape suplimentare de expansiune, care au crescut eficiența lucrării. Rezultatul a fost o schemă de expansiune multiplă cunoscută sub numele de mașini de expansiune triplă sau chiar cvadruplă. Aceste motoare cu abur foloseau o serie de cilindri cu dublă acțiune, al căror volum creștea cu fiecare treaptă. Uneori, în loc să se mărească volumul cilindrilor de joasă presiune, se folosea o creștere a numărului acestora, la fel ca la unele mașini compuse.

Imaginea din dreapta arată funcționarea unui motor cu abur cu triplă expansiune. Aburul curge prin mașină de la stânga la dreapta. Blocul de supape al fiecărui cilindru este situat în stânga cilindrului corespunzător.

Apariția acestui tip de motoare cu abur a devenit deosebit de relevantă pentru flotă, deoarece cerințele de dimensiune și greutate pentru vehiculele de navă nu erau foarte stricte și, cel mai important, o astfel de schemă a făcut ușoară utilizarea unui condensator care returnează aburul rezidual sub formă de apă proaspătă înapoi la cazan (nu a fost posibil să folosiți apă de mare sărată pentru alimentarea cazanelor). Motoarele cu abur de la sol nu aveau, de obicei, probleme cu alimentarea cu apă și, prin urmare, puteau descărca aburul rezidual în atmosferă. Prin urmare, o astfel de schemă a fost mai puțin relevantă pentru ei, mai ales având în vedere complexitatea, dimensiunea și greutatea sa. Dominația motoarelor cu abur cu expansiune multiplă sa încheiat doar odată cu apariția și utilizarea pe scară largă a turbinelor cu abur. Cu toate acestea, turbinele cu abur moderne folosesc același principiu de împărțire a fluxului în cilindri de înaltă, medie și joasă presiune.

Mașini cu abur cu flux direct

Motoarele cu abur cu flux direct au apărut ca urmare a unei încercări de a depăși un dezavantaj inerent motoarelor cu abur cu distribuție tradițională a aburului. Faptul este că aburul dintr-un motor cu abur convențional își schimbă în mod constant direcția de mișcare, deoarece aceeași fereastră este utilizată atât pentru intrarea, cât și pentru evacuarea aburului de fiecare parte a cilindrului. Când aburul de evacuare părăsește cilindrul, acesta răcește pereții și canalele de distribuție a aburului. Aburul proaspăt, în consecință, cheltuiește o anumită parte a energiei pentru încălzirea lor, ceea ce duce la o scădere a eficienței. Motoarele cu abur cu flux direct au o fereastră suplimentară, care este deschisă de un piston la sfârșitul fiecărei faze și prin care aburul părăsește cilindrul. Acest lucru crește eficiența mașinii pe măsură ce aburul se mișcă într-o direcție și gradientul de temperatură al pereților cilindrului rămâne mai mult sau mai puțin constant. Mașinile cu expansiune simplă prezintă aproximativ aceeași eficiență ca și mașinile compuse cu distribuție convențională a aburului. În plus, pot lucra pentru mai mult turații mariși, prin urmare, înainte de apariția turbinelor cu abur, acestea erau adesea folosite pentru a antrena generatoare electrice care necesită viteze mari de rotație.

Motoarele cu abur cu flux direct sunt disponibile atât în ​​acțiune simplă, cât și în acțiune dublă.

Turbine cu abur

O turbină cu abur este o serie de discuri rotative montate pe o singură axă, numită rotor de turbină, și o serie de discuri staționare alternative fixate pe o bază, numită stator. Discurile rotorului au palete in afara, aceste lame sunt furnizate cu abur și rotește discurile. Discurile statorice au palete similare, așezate în unghi opus, care servesc la redirecționarea fluxului de abur către următoarele discuri rotorice. Fiecare disc rotor și discul stator corespunzător se numesc treaptă de turbină. Numărul și dimensiunea etapelor fiecărei turbine sunt selectate în așa fel încât să maximizeze utilizarea energiei utile a aburului la aceeași viteză și presiune care îi este furnizată. Aburul de evacuare care iese din turbină intră în condensator. Turbinele se rotesc cu o viteză foarte mare și, prin urmare, transmisii speciale de reducere sunt utilizate de obicei atunci când se transferă rotația către alte echipamente. În plus, turbinele nu își pot schimba direcția de rotație și adesea necesită mecanisme complementare invers (uneori sunt utilizate etape suplimentare de rotație inversă).

Turbinele transformă energia aburului direct în rotație și nu necesită mecanisme suplimentare pentru a transforma mișcarea alternativă în rotație. În plus, turbinele sunt mai compacte decât mașinile cu piston și au o forță constantă asupra arborelui de ieșire. Din moment ce turbinele au mai multe design simplu tind să necesite mai puțină întreținere.

Alte tipuri de motoare cu aburi

Aplicație

Mașinile cu abur pot fi clasificate în funcție de aplicația lor, după cum urmează:

Mașini staționare

Ciocan cu abur

Motor cu abur într-o veche fabrică de zahăr, Cuba

Mașinile staționare cu abur pot fi împărțite în două tipuri în funcție de modul de utilizare:

• Mașini cu viteză variabilă, care includ mașini de laminoare, troliuri cu abur și dispozitive similare care trebuie să se oprească frecvent și să schimbe sensul de rotație.
• Mașini electrice care se opresc rar și nu ar trebui să schimbe direcția de rotație. Acestea includ motoarele electrice din centralele electrice, precum și motoarele industriale utilizate în fabrici, fabrici și căi ferate pe cablu înainte de utilizarea pe scară largă. tractiune electrica... Motoarele cu putere redusă sunt utilizate la modelele de nave și la dispozitivele speciale.

Troliul cu abur este în esență un motor staționar, dar este montat pe un cadru de bază pentru a putea fi mutat. Poate fi fixat cu un cablu de ancora și mutat prin propria sa tracțiune într-un loc nou.

Mașini de transport

Pentru a conduce au fost folosite mașini cu abur tipuri diferite vehicule, printre care:

• Vehicule terestre:
  • Mașină cu aburi
  • Tractor cu abur
  • Excavator cu abur și chiar
• Avion cu abur.

În Rusia, prima locomotivă cu abur funcțională a fost construită de E. A. și M. E. Cherepanov la uzina Nijne-Tagil în 1834 pentru a transporta minereu. A dezvoltat o viteză de 13 mile pe oră și a transportat peste 200 de puds (3,2 tone) de marfă. Lungimea primei căi ferate a fost de 850 m.

Avantajele motoarelor cu aburi

Principalul avantaj al motoarelor cu abur este că pot folosi aproape orice sursă de căldură pentru ao transforma în lucru mecanic. Acest lucru le diferențiază de motoarele cu ardere internă, fiecare tip necesită utilizarea unui anumit tip de combustibil. Acest avantaj este cel mai vizibil atunci când se utilizează energie nucleară, deoarece un reactor nuclear nu este capabil să genereze energie mecanică, ci doar produce căldură, care este folosită pentru a genera abur care antrenează motoarele cu abur (de obicei turbine cu abur). În plus, există și alte surse de căldură care nu pot fi utilizate în motoarele cu ardere internă, cum ar fi energie solara... O direcție interesantă este utilizarea energiei diferenței de temperatură a Oceanului Mondial la diferite adâncimi.

Alte tipuri de motoare cu ardere externă au, de asemenea, proprietăți similare, cum ar fi motorul Stirling, care poate oferi o eficiență foarte mare, dar sunt semnificativ mai mari ca greutate și dimensiuni decât tipurile moderne de motoare cu abur.

Locomotivele cu abur funcționează bine la altitudini mari, deoarece eficiența lor nu scade din cauza presiunii atmosferice scăzute. Locomotivele cu abur sunt folosite și astăzi în regiunile muntoase din America Latină, în ciuda faptului că pe terenul plat au fost de mult înlocuite cu tipuri mai moderne de locomotive.

În Elveția (Brienz Rothhorn) și Austria (Schafberg Bahn), noile locomotive cu abur uscat și-au dovedit valoarea. Acest tip de locomotivă cu abur a fost dezvoltat pe baza modelelor Swiss Locomotive and Machine Works (SLM), cu multe îmbunătățiri moderne, cum ar fi utilizarea rulmenților cu role, izolarea termică modernă, arderea fracțiilor de ulei ușor ca combustibil, linii de abur îmbunătățite. , etc... Drept urmare, aceste locomotive au un consum de combustibil cu 60% mai mic și cerințe de întreținere semnificativ mai mici. Calitățile economice ale unor astfel de locomotive sunt comparabile cu cele ale locomotivelor diesel și electrice moderne.

În plus, locomotivele cu abur sunt semnificativ mai ușoare decât cele diesel și electrice, ceea ce este deosebit de important pentru căile ferate montane. Particularitatea motoarelor cu abur este că nu au nevoie de o transmisie, care transmit puterea direct la roți.

Eficienţă

Coeficient de performanță (COP) motor termic poate fi definit ca raportul dintre lucrările mecanice utile și cantitatea consumată de căldură conținută în combustibil. Restul energiei este eliberată în mediu inconjurator sub formă de căldură. Eficiență termică masina este egala

Acumularea de noi cunoștințe practice în secolele XVI-XVII a dus la ascensiuni nemaiauzite ale gândirii umane. Roțile de apă și vânt rotesc mașinile, pun în mișcare burdufurile, îi ajută pe metalurgiști să ridice minereu din mine, adică acolo unde mâinile omului nu pot face față muncii grele, energia apei și a vântului le vine în ajutor. Principalele realizări ale tehnologiei din acea vreme se datorează nu atât oamenilor de știință și științei, cât muncii minuțioase a inventatorilor pricepuți. Realizările în tehnologia minieră, în extracția diferitelor minereuri și minerale au fost deosebit de mari. A fost necesar să se ridice minereul sau cărbunele extras din mină, pompând tot timpul pânzele subterane care inundau dezvoltarea, furnizând în mod constant aer minei, și au fost necesare multe alte lucrări diferite, cu forță de muncă intensivă, pentru a nu opri mineritul. Astfel, industria în curs de dezvoltare necesita imperios din ce în ce mai multă energie, iar aceasta putea fi asigurată în acele vremuri în principal de roți de apă. Au învățat deja să construiască suficient de puternic. În legătură cu creșterea puterii roților, metalul a început să fie folosit din ce în ce mai mult pentru arbori și alte părți. În Franța, pe râul Sena în 1682, maestrul R. Salem sub conducerea lui A. de Ville a construit pentru acea vreme cea mai mare instalație, formată din 13 roți cu diametrul de 8 m, care serveau la antrenarea a peste 200 de pompe care a furnizat apă la o înălțime de peste 160 m și a furnizat apă pentru fântânile de la Versailles și Marly. Primele fabrici de bumbac utilizate motor hidraulic... Mașinile de filat ale lui Arkwright au fost alimentate cu apă de la început. Cu toate acestea, roțile de apă puteau fi instalate doar pe un râu, de preferință cu curgere completă și rapide. Și dacă o fabrică de textile sau de prelucrare a metalelor mai putea fi construită pe malurile râului, atunci zăcămintele de minereu sau straturile de cărbune trebuiau dezvoltate numai în locurile de apariție. De asemenea, era nevoie de energie pentru a pompa apele subterane care au inundat mina și pentru a ridica la suprafață minereul sau cărbunele extras. Prin urmare, în minele departe de râuri trebuia folosită doar puterea animalelor.

Proprietarul unei mine engleze în 1702 a trebuit să păstreze 500 de cai pentru a funcționa pompele care pompează apa din mină, ceea ce era foarte neprofitabil.

Industria în curs de dezvoltare avea nevoie de motoare puternice de un nou tip care să facă posibilă crearea producției oriunde. Primul imbold pentru crearea de noi motoare care să poată funcționa oriunde, indiferent dacă există sau nu un râu în apropiere, a fost tocmai nevoia de pompe și ascensoare în metalurgie și minerit.

Capacitatea aburului de a efectua lucrări mecanice este cunoscută de mult timp de către om. Primele urme ale utilizării inteligente efective a aburului în mecanică sunt menționate în 1545 în Spania, când un căpitan de naval

Blasco de Garay a proiectat o mașină cu care a pus în mișcare roțile cu zbaturi laterale ale navei și care, la ordinul lui Carol al V-lea, a fost testată pentru prima dată în portul Barcelona când transporta 4.000 de cenți de marfă de către o navă de peste trei mile marine în doua ore. Inventatorul a fost răsplătit, dar mașina în sine a rămas fără utilizare și a fost uitată.

La sfârșitul secolului al XVII-lea, în țările cu cea mai dezvoltată producție de fabricație, s-au născut elemente ale noii tehnologii de mașini folosind proprietățile și puterea vaporilor de apă.

Încercările timpurii de a crea un motor termic au fost asociate cu necesitatea de a pompa apa din minele de unde a fost extras combustibilul. În 1698, englezul Thomas Severi, fost miner și apoi căpitan al marinei comerciale, a propus mai întâi pomparea apei folosind un lift cu apă cu abur. Brevetul lui Severi scria: „Această nouă invenție a creșterii apei și a mișcării pentru toate tipurile de producție cu forța motrică a focului este de o mare importanță pentru drenarea minelor, furnizarea de apă orașelor și producerea puterii motrice pentru fabricile de tot felul care nu pot utiliza puterea apei sau constantă lucrarea vântului”. Liftul de apă Severi a funcționat pe principiul aspirării apei din cauza presiunii atmosferice în cameră, unde a fost creat un vid în timpul condensării aburului cu apă rece. Motoarele cu abur ale lui Severi erau extrem de neeconomice și incomode în funcționare, nu puteau fi adaptate pentru a opera mașini-unelte, consumau o cantitate imensă de apă caldă, eficiența lor nu era mai mare de 0,3%. Cu toate acestea, cererea pentru pomparea apei din mine a fost atât de mare încât chiar și aceste mașini voluminoase cu abur, cum ar fi o pompă, au câștigat o oarecare acceptare.

Thomas Newcomen (1663-1729) - inventator englez, fierar de profesie. Împreună cu tinkerul J. Cowley, a construit o pompă de abur, experimentele de îmbunătățire care au durat aproximativ 10 ani, până când a început să funcționeze corect. Motorul cu abur al lui Newcomen nu era un motor universal. Meritul lui Newcomen este că a fost unul dintre primii care a implementat ideea de a folosi abur pentru a obține munca mecanica... Numele său poartă Societatea Istoricilor Tehnologici din Marea Britanie. În 1711, Newcomen, Cowley și Severi au format „Compania deținătorilor de drepturi ai inventării unei instalații pentru ridicarea apei prin foc”. În timp ce acești inventatori dețineau un brevet pentru „utilizarea puterii focului”, toată munca lor privind fabricarea motoarelor cu abur a fost efectuată cu cea mai strictă încredere. Suedezul Trivald, care regla mașinile Newcomen, a scris: „... inventatorii Newcomen și Cowley au fost foarte suspicioși și atenți să păstreze secretul construcției și aplicării invenției lor pentru ei și copiii lor. Trimisul spaniol la curtea engleză, care a venit de la Londra cu o mare suită de străini pentru a vedea noua invenție, nici măcar nu i s-a permis să intre în camera în care se aflau mașinile”. Dar în anii 20 ai secolului al XVIII-lea, brevetul s-a încheiat și mulți ingineri au început să producă instalații de ridicare a apei. A apărut literatura de specialitate care descrie aceste atitudini.

Răspândirea motoarelor cu abur universale în Anglia până la începutul secolului al XIX-lea. confirmă importanţa enormă a noii invenţii. Dacă pentru deceniul de la 1775 la 1785. Au fost construite 66 de mașini cu dublă acțiune cu o capacitate totală de 1288 CP, apoi din 1785 până în 1795. Au fost deja create 144 de mașini cu dublă acțiune, cu o capacitate totală de 2009 CP, iar în următorii cinci ani - de la 1795 la 1800. - 79 de mașini cu o capacitate totală de 1296 CP

De fapt, utilizarea industrială a mașinii cu abur a început în 1710, când muncitorii englezi Newcomen și Cowley au construit pentru prima dată un motor cu abur care alimenta o pompă instalată într-o mină pentru a pompa apa din ea.

Cu toate acestea, mașina lui Newcomen nu era o mașină cu abur în sensul modern al cuvântului, deoarece forța motrice în ea nu era încă vaporii de apă, ci presiunea aerului atmosferic. Prin urmare, această mașină a fost numită „atmosferică”. Deși în mașină vaporii de apă au servit, ca și în mașina Severi, în principal pentru a crea un vid în cilindru, aici a fost deja propus un piston mobil - partea principală a unui motor cu abur modern.

În fig. 4.1 arată ascensorul cu abur Newcomen-Cowley. Când tija 1 și sarcina 2 au fost coborâte, pistonul 4 s-a ridicat și aburul a pătruns în cilindrul 5 prin supapa deschisă 7 din cazanul 8, a cărei presiune a depășit ușor atmosfera atmosferică. Aburul a servit la ridicarea parțială a pistonului într-un cilindru deschis în partea de sus, dar rolul său principal era acela de a crea un vid în el. În acest scop, când pistonul mașinii a ajuns în poziția superioară, supapa 7 a fost închisă și apă rece a fost injectată din recipientul 3 prin supapa 6 în cilindru. Vaporii de apă s-au condensat rapid și presiunea atmosferică a readus pistonul în partea de jos a cilindrului, determinând ridicarea tijei ventuzei. Condensul a fost evacuat din cilindru printr-un tub9, pistonul a fost din nou ridicat din cauza alimentării cu abur, iar procesul descris mai sus a fost repetat. Aparatul Newcomen este un motor de tip batch.

Motorul cu abur Newcomen era mai perfect decât mașina Severi, mai ușor de operat, mai economic și mai productiv. Cu toate acestea, mașinile primelor lansări au funcționat foarte neeconomic, pentru a crea o putere de un cal putere pe oră, au fost arse până la 25 kg de cărbune, adică eficiența a fost de aproximativ 0,5%. Introducerea distribuției automate a debitelor de abur și apă a simplificat întreținerea mașinii, timpul de cursă a pistonului a fost redus la 12-16 minute, ceea ce a redus dimensiunile mașinii și a făcut designul mai ieftin. În ciuda consum ridicat combustibil, acest tip de mașină s-a răspândit rapid. Deja în anii douăzeci ai secolului al XVIII-lea, aceste mașini funcționau nu numai în Anglia, ci și în multe țări europene - în Austria, Belgia, Franța, Ungaria, Suedia, au fost folosite timp de aproape un secol în industria cărbunelui și pentru alimentarea cu apă. la orase. În Rusia, prima mașină de abur și atmosferă a lui Newcomen a fost instalată în 1772 la Kronstadt pentru a pompa apa din doc. Prevalența mașinilor lui Newcomen este evidențiată de faptul că ultima mașină de acest tip din Anglia a fost demontată abia în 1934.

Ivan Ivanovici Polzunov (1728–1766) a fost un talentat inventator rus care s-a născut în familia unui soldat. În 1742, Nikita Bakharev, mecanic la uzina din Ekaterinburg, avea nevoie de studenți pricepuți. Alegerea a căzut pe I. Polzunov și S. Cheremisinov, în vârstă de paisprezece ani, care încă studiau la Școala de Aritmetică. Educația teoretică la școală a făcut loc cunoașterii practice cu munca celor mai moderne mașini și instalații de atunci ale fabricii de la Ekaterinburg din Rusia. În 1748, Polzunov a fost transferat la Barnaul pentru a lucra la fabricile Kolyvano-Voskresensk. După un studiu independent al cărților despre metalurgie și mineralogie, în aprilie 1763, Polzunov a propus un proiect al unei mașini cu aburi complet originale, care diferea de toate mașinile cunoscute la acea vreme prin faptul că a fost proiectat pentru a acționa burduful suflantei și a fost o acțiune continuă. unitate. În memoriul său privind „mașina de acționare a focului” din 26 aprilie 1763, Polzunov, în propriile sale cuvinte, dorea „ ... prin plierea mașinii de foc să se suprima gospodărirea apei și, în aceste cazuri, să o distrugă complet, iar în locul barajelor pentru fundația mobilă a centralei, să o înființeze astfel încât să poată face față tuturor sarcinilor impuse ei, care sunt de obicei necesare pt. aprinderea unui foc, a purta și, după bunul plac, ceea ce va fi necesar, a corecta.” Și apoi a scris: „Pentru a obține această glorie (dacă forțele îngăduie) Patria și pentru ca în folosul întregului popor, din cauza marii cunoștințe despre folosirea lucrurilor care nu sunt foarte familiare până în ziua de azi ( ca și alte științe), în obicei.” Pe viitor, inventatorul a visat să adapteze mașina pentru alte nevoi. Proiectul I.I. Polzunova a fost introdusă la cancelaria țaristă din Sankt Petersburg. Decizia Ecaterinei a II-a a fost următoarea: „Majestatea Sa Imperială nu este doar el, Polzunov, cel mai binecuvântat să fie, ci pentru o mare încurajare ea a demnit: bun venit Evo, Polzunov, la mecanici cu gradul și salariul căpitanului. locotenent și dă-i 400 de ruble drept recompensă"...

Mașinile lui Newcomen, care funcționau perfect ca dispozitive de ridicare a apei, nu puteau în niciun fel să satisfacă nevoia urgentă a unui motor universal. Ei doar au deschis calea pentru crearea de motoare cu abur continue versatile.

În etapa inițială a dezvoltării motoarelor cu abur, este necesar să se evidențieze „mașina de pompieri” a maistrului minier rus Polzunov. Motorul era destinat să acționeze mecanismele unuia dintre cuptoarele de topire ale uzinei de la Barnaul.

Conform proiectului lui Polzunov (Fig. 4.2), aburul de la cazan (1) a fost alimentat într-unul, de exemplu, cilindrul stâng (2), unde a ridicat pistonul (3) în poziția superioară extremă. Apoi, un curent de apă rece (4) a fost injectat din rezervor în cilindru, ceea ce a dus la condensarea aburului. Ca urmare a presiunii atmosferice asupra pistonului, acesta a coborât, în timp ce în cilindrul drept, ca urmare a presiunii aburului, pistonul a crescut. Distribuția vaporilor de apă în mașina Polzunov a fost efectuată de un special dispozitiv automat(5). Forța de lucru continuă de la pistoanele mașinii era transmisă unui scripete (6) montat pe un arbore, din care mișcarea era transmisă unui dispozitiv de distribuție apă-abur, unei pompe de alimentare, precum și unui arbore de lucru, din care au fost antrenate burdufurile suflantei.

Motorul Polzunov aparținea tipului „atmosferic”, dar în el inventatorul a introdus pentru prima dată însumarea muncii a doi cilindri cu pistoane pe un arbore comun, ceea ce a asigurat o cursă mai uniformă a motorului. Când unul dintre cilindri era la ralanti, celălalt avea o cursă de lucru. Motorul avea distribuție automată a aburului și pentru prima dată nu era conectat direct cu acesta mașină de lucru... I.I. Polzunov și-a creat mașina în condiții extrem de dificile, cu propriile mâini, fără fondurile necesare și utilaje speciale. Nu aveau la dispoziție meșteșugari pricepuți: conducerea uzinei ia repartizat patru studenți lui Polzunov și i-a desemnat doi pensionari. Toporul și alte unelte simple folosite la fabricarea mașinilor convenționale de atunci au fost de puțin folos aici. Polzunov a trebuit să proiecteze și să construiască în mod independent echipamente noi pentru invenția sa. Constructie mașină mare, de vreo 11 metri înălțime, direct din foaie, netestată nici măcar pe un model, fără specialiști, a cerut un efort extraordinar. Mașina a fost construită, dar la 27 mai 1766 I.I. Polzunov a murit din cauza consumului trecător, nefiind trăit cu o săptămână înainte de testele „mașinii mari”. Mașina în sine, testată de studenții lui Polzunov, nu numai că s-a plătit singură, ci și-a făcut profit, a lucrat timp de 2 luni, nu a mai primit îmbunătățiri și, după o defecțiune, a fost abandonată și uitată. După motorul Polzunov, a trecut o jumătate de secol înainte ca motoarele cu abur să înceapă să fie folosite în Rusia.

James Watt - inventator englez, creatorul motorului universal cu abur, membru al Societății Regale din Londra - s-a născut în Greenock, Scoția. Din 1757 a lucrat ca mecanic la Universitatea din Glasgow, unde a făcut cunoștință cu proprietățile vaporilor de apă și a efectuat cercetări privind dependența temperaturii aburului saturat de presiune. În 1763–1764, în timp ce ajusta modelul de mașină cu abur Newcomen, el a propus să reducă consumul de abur prin separarea condensatorului de abur de cilindru. Din acel moment, a început să lucreze la îmbunătățirea motoarelor cu abur, studiul proprietăților aburului, construirea de noi mașini etc., care au continuat de-a lungul vieții. Pe monumentul lui Watt din Westminster Abbey este sculptată inscripția: „... aplicând puterea geniului creator la îmbunătățirea mașinii cu abur, a extins productivitatea țării sale, a sporit puterea omului asupra naturii și a ocupat un loc remarcabil. printre cei mai renumiți oameni ai științei și adevărații binefăcători ai omenirii ". În căutarea fondurilor pentru a-și construi motorul, Watt a început să viseze la un loc de muncă profitabil în afara Angliei. La începutul anilor 70, le-a spus prietenilor săi că „s-a săturat de patria” și a început serios să vorbească despre mutarea în Rusia. Guvernul rus ia oferit inginerului englez „o ocupație în conformitate cu gustul și cunoștințele sale” și cu un salariu anual de 1000 de lire sterline. Plecarea lui Watt în Rusia a fost împiedicată de un contract pe care l-a încheiat în 1772 cu capitalistul Bolton, proprietarul unei fabrici de inginerie din Soho, lângă Birmingham. Bolton știa de mult despre inventarea unei mașini noi, „de foc”, dar a ezitat să-i subvenționeze construcția, îndoindu-se de valoarea practică a mașinii. S-a grăbit să încheie un acord cu Watt doar atunci când a existat o amenințare reală cu plecarea inventatorului în Rusia. Acordul care a legat Watt de Bolton s-a dovedit a fi foarte eficient. Bolton s-a dovedit a fi un om inteligent și cu gândire înainte. Nu s-a zgarcit cu costul construcției mașinii. Bolton și-a dat seama că geniul lui Watt, eliberat de grija meschină și obositoare pentru o bucată de pâine, se va desfășura cu forță și se va îmbogăți pe capitalistul întreprinzător. În plus, Bolton însuși a fost un inginer mecanic important. Ideile tehnice ale lui Watt l-au captivat și pe el. Fabrica din Soho era renumită pentru echipamentele sale de primă clasă la acea vreme, avea muncitori calificați. Prin urmare, Watt a acceptat cu entuziasm oferta lui Bolton de a începe producția de noi motoare cu abur la fabrică. De la începutul anilor 70 până la sfârșitul vieții sale, Watt a rămas mecanicul șef al uzinei. Prima mașină cu dublă acțiune a fost construită la uzina Soho la sfârșitul anului 1774.

Mașina Newcomen a fost mult îmbunătățită de-a lungul secolului de existență, dar a rămas „atmosferică” și nu a satisfăcut nevoile tehnologiei de fabricație în creștere rapidă, care a necesitat organizarea mișcării de rotație la viteză mare.

Căutările multor inventatori au avut ca scop atingerea acestui scop. Numai în Anglia, în ultimul sfert al secolului al XVIII-lea, au fost eliberate mai mult de o duzină de brevete pentru motoare universale dintre cele mai sisteme diferite... Cu toate acestea, doar James Watt a fost capabil să ofere industriei un motor cu abur universal.

Watt și-a început munca la motorul cu abur aproape simultan cu Polzunov, dar în condiții diferite. În Anglia, în acest moment, industria se dezvolta rapid. Watt a fost susținut activ de Bolton, proprietarul mai multor fabrici din Anglia, care mai târziu a devenit tovarășul său, parlamentul, a avut ocazia să folosească personal ingineresc de înaltă calificare. În 1769, Watt a brevetat un motor cu abur cu un condensator separat, apoi - aplicare în motor suprapresiune abur, care a redus semnificativ consumul de combustibil. Watt a fost pe bună dreptate creatorul motorului cu piston cu abur.

În fig. 4.3, este o diagramă a unuia dintre primele motoare cu aburi ale lui Watt. Un cazan de abur 1 cu un cilindru cu piston 3 este conectat printr-o conductă de abur 2, prin care aburul este admis periodic în cavitatea superioară de deasupra pistonului 4 și în cavitatea inferioară a cilindrului de sub piston. Aceste cavități sunt conectate la condensator printr-o conductă 5, unde aburul rezidual este condensat cu apă rece și se creează un vid. Mașina are o bară de echilibru 6 care leagă pistonul cu un arbore cotit cu o bielă 7, la capătul căreia este montat un volant 8.

Pentru prima dată, mașina folosește principiul dublei acțiuni a aburului, care constă în faptul că aburul proaspăt este injectat în cilindrul mașinii alternativ în camerele de pe ambele părți ale pistonului. Introducerea de către Watt a principiului expansiunii aburului a constat în faptul că aburul proaspăt a fost admis în cilindru numai pentru o parte a cursei pistonului, apoi aburul a fost întrerupt și mișcare ulterioară pistonul a fost realizat din cauza expansiunii aburului și a scăderii presiunii acestuia.

Astfel, în mașina lui Watt, forța motrice decisivă nu a fost presiunea atmosferică, ci elasticitatea vaporilor de înaltă presiune care antrenează pistonul. Noul principiu de funcționare cu abur a necesitat o schimbare completă a designului mașinii, în special a cilindrului și a distribuției aburului. Pentru a elimina condensul de abur din cilindru, Watt a introdus mai întâi mantaua de abur a cilindrului, cu care a început să-și încălzească pereții de lucru cu abur și in afara sacou cu abur izolat. Deoarece Watt nu putea folosi un mecanism manivelă-manivelă în mașina sa pentru a crea o mișcare de rotație uniformă (un brevet de protecție a fost luat pentru o astfel de transmisie de către inventatorul francez Picard), atunci în 1781 a primit un brevet pentru cinci metode de transformare a unui balansoar. mișcare într-una continuă de rotație. La început a folosit în acest scop o roată planetară sau solară. În cele din urmă, Watt a introdus un regulator de viteză centrifugă pentru a schimba cantitatea de abur furnizată cilindrului mașinii pe măsură ce numărul de rotații s-a schimbat. Astfel, Watt, în motorul său cu abur, a stabilit principiile de bază ale proiectării și funcționării motorului cu abur modern.

Motoarele cu abur ale lui Watt funcționau cu abur saturat, de joasă presiune, de 0,2–0,3 MPa, la turații mici. Motoarele cu abur modificate în acest fel au dat rezultate excelente prin scăderea de mai multe ori a consumului de cărbune pe CP / oră (putere ca pe oră) în comparație cu mașinile Newcomen și a deplasat roata de apă din industria minieră. La mijlocul anilor '80 ai secolului al XVIII-lea. proiectarea motorului cu abur a fost în cele din urmă dezvoltată, iar motorul cu aburi cu acțiune dublă a devenit un motor termic universal, care și-a găsit o largă aplicare în aproape toate sectoarele economiei multor țări. În secolul al XIX-lea, s-au răspândit centrale electrice cu abur care ridicau mine, suflante cu abur, centrale cu abur rulant, ciocane cu aburi, pompe cu abur etc.

Creștere în continuare a eficienței Centrala electrică cu abur a fost realizată de contemporanul lui Watt, Arthur Wolff, în Anglia, prin introducerea expansiunii multiple a aburului secvenţial în 2, 3 şi chiar 4 trepte, în timp ce aburul trecea de la un cilindru al maşinii la altul.

Respingerea balansierului și utilizarea expansiunii multiple a aburului au condus la crearea de noi forme constructive de mașini. Motoarele cu dublă expansiune au început să ia forma a doi cilindri - un cilindru de înaltă presiune (HPC) și un cilindru de joasă presiune (LPC), care au primit aburul de evacuare după HPC. Cilindrii au fost amplasați fie orizontal (o mașină compusă, Fig. 4.4, a), fie în serie, când ambele pistoane sunt așezate pe o tijă comună (mașină tandem, Fig. 4.4, b).

Valoare mare pentru îmbunătățirea eficienței. La mijlocul secolului al XIX-lea, motoarele cu aburi au început să utilizeze abur supraîncălzit cu o temperatură de până la 350 ° C, ceea ce a făcut posibilă reducerea consumului de combustibil la 4,5 kg pe CP / oră. Utilizarea aburului supraîncălzit a fost propusă pentru prima dată de savantul francez G.A. Girn.

George Stephenson (1781–1848) s-a născut într-o familie din clasa muncitoare și a lucrat în minele de cărbune din Newcastle, unde au lucrat și tatăl și bunicul său. A făcut multă autoeducație, a studiat fizica, mecanică și alte științe, a fost interesat de activitatea inventiva. Abilitatea remarcabilă a lui Stephenson l-a condus la funcția de mecanic, iar în 1823 a fost numit inginer șef al companiei pentru construcția primei căi ferate publice, Stockton-Darlington; i s-a deschis mari oportunități design, munca inventiva.

În Rusia, primele locomotive cu abur au fost construite de mecanicii și inventatorii ruși Cherepanov - Efim Alekseevich (tatăl, 1774-1842) și Miron Efimovici (fiul, 1803-1849), care au lucrat la fabricile Nizhniy Tagil și foști iobagi ai crescătorilor Demidov. . Prin autoeducație, Cherepanov au devenit oameni educați, au vizitat fabrici din Sankt Petersburg și Moscova, Anglia și Suedia. Pentru activități inventive, Miron Cherepanov și soția sa au primit libertate gratuită în 1833. Efim Cherepanov și soția sa au primit libertate gratuită în 1836. Cherepanov au creat aproximativ 20 de mașini cu abur diferite care au lucrat la fabricile Nizhniy Tagil.

Presiunea ridicată a aburului pentru motoarele cu aburi a fost aplicată pentru prima dată de Oliver Evans în America. Acest lucru a condus la o reducere suplimentară a consumului de combustibil de până la 3 kg per CP/h. Mai târziu, designerii de locomotive cu abur au început să folosească motoare cu abur cu mai mulți cilindri, abur sub presiune și un dispozitiv de inversare.

În secolul al XVIII-lea. a existat o dorință destul de înțeleasă de a folosi motorul cu abur în transportul pe uscat și pe apă. În dezvoltarea motoarelor cu abur, o direcție independentă a fost realizată de locomotive - centrale mobile cu abur. Prima instalație de acest tip a fost dezvoltată de constructorul englez John Smith. De fapt, dezvoltarea transportului de abur a început cu instalarea tuburilor de fum în cazanele cu tuburi de foc, care le-au crescut semnificativ producția de abur.

S-au făcut multe încercări de dezvoltare a locomotivelor cu abur - locomotive cu abur, au fost construite modele de lucru (Fig. 4.5, 4.6). Dintre acestea, se evidențiază locomotiva cu aburi „Raketa” construită de talentatul inventator englez George Stephenson (1781-1848) în 1825 (vezi Fig. 4.6, a, b).

Rocket-ul nu a fost prima locomotivă cu abur proiectată și construită de Stephenson, dar aceasta a depășit altele din multe puncte de vedere și a fost recunoscută ca fiind cea mai bună locomotivă la o expoziție specială din Reyhill și recomandată pentru noua cale ferată Liverpool-Manchester, care în acel moment a devenit unul exemplar. În 1823, Stephenson a organizat prima fabrică de locomotive cu abur în Newcastle. În 1829, în Anglia a fost organizat un concurs pentru cea mai bună locomotivă cu abur, al cărui câștigător a fost utilajul J. Stephenson. Locomotiva sa cu abur „Raketa”, dezvoltată pe baza unui cazan cu tub de fum, cu o masă a trenului de 17 tone, a dezvoltat o viteză de 21 km/h. Mai târziu, viteza „Rachetei” a fost mărită la 45 km/h.

Căile ferate au început să se joace în secolul al XVIII-lea. un rol uriaș. Primul pasager Calea ferataîn Rusia cu o lungime de 27 km prin decizia guvernului țarist a fost construită de antreprenori străini în 1837 între Sankt Petersburg și Pavlovsk. Calea ferată cu două șine Sankt Petersburg-Moscova a început să funcționeze în 1851.

În 1834, tatăl și fiul Cherepanovilor au construit prima locomotivă rusă cu aburi (vezi Fig. 4.6, c, d), care transporta o încărcătură de 3,5 tone la o viteză de 15 km / h. Locomotivele lor ulterioare transportau o încărcătură de 17 tone.

Încercările de utilizare a motorului cu abur în transportul pe apă au fost făcute încă de la începutul secolului al XVIII-lea. Se știe, de exemplu, că fizicianul francez D. Papin (1647–1714) a construit o barcă condusă de un motor cu aburi. Adevărat, Papen nu a avut succes în această chestiune.

Problema a fost rezolvată de inventatorul american Robert Fulton (1765–1815), care s-a născut în Little Briton (acum Fulton) din Pennsylvania. Este interesant de remarcat faptul că primele mari succese în crearea de mașini cu abur pentru industrie, transport feroviar și pe apă au căzut în seama mulțimii de oameni talentați care au stăpânit cunoștințele prin autoeducație. Fulton nu a făcut excepție în acest sens. Mai târziu, devenind inginer mecanic, Fulton, care provenea dintr-o familie săracă, s-a angajat inițial într-o mulțime de autoeducație. Fulton a locuit în Anglia, unde s-a angajat în construcția de structuri hidraulice și în rezolvarea unor alte probleme tehnice. În Franța (Paris), a construit submarinul „Nautilus” și un vas cu abur, care a fost testat pe râul Sena. Dar asta a fost doar începutul.

Succesul real a venit la Fulton în 1807: după ce s-a întors în America, a construit vasul cu aburi cu roți de 15 tone Claremont, propulsat de un motor cu abur de 20 de litri. cu., care în august 1807 a efectuat primul zbor de la New York la Albany cu o lungime de aproximativ 280 km.

Dezvoltarea ulterioară a companiei de transport maritim, atât pe râu, cât și pe mare, a mers destul de repede. Acest lucru a fost facilitat de tranziția de la structurile din lemn la cele din oțel ale navelor, o creștere a puterii și vitezei motoarelor cu abur, introducerea unei elice și o serie de alți factori.

Odată cu inventarea mașinii cu abur, omul a învățat să transforme energia concentrată în combustibil în mișcare, în muncă.

Mașina cu aburi este una dintre puținele invenții din istorie care a schimbat dramatic imaginea lumii, a revoluționat industria, transporturile și a dat impuls unei noi creșteri a cunoștințelor științifice. A fost un motor universal pentru industrie și transport pe tot parcursul secolului al XIX-lea, dar capacitățile sale nu mai îndeplineau cerințele pentru motoarele apărute în legătură cu construcția centralelor electrice și utilizarea mecanismelor cu viteze mari la sfârșitul secolului al XIX-lea.

O turbină de mare viteză cu o eficiență mai mare intră în arena tehnică ca un nou motor termic în loc de un motor cu abur cu viteză mică.