Industrie Anglia avea nevoie de mult combustibil, iar pădurea a devenit din ce în ce mai puțin. În acest sens, extracția cărbunelui a devenit extrem de relevantă.
Principala problemă a mineritului era apa, aceasta a inundat minele mai repede decât puteau ei să o pompa, au fost nevoiți să abandoneze minele dezvoltate și să caute altele noi.
Din aceste motive, a fost nevoie urgentă de mecanisme de pompare a apei, iar primele mașini cu abur au devenit ele.
Următoarea etapă în dezvoltarea motoarelor cu abur a fost crearea (în 1690 an) un motor cu abur cu piston, care efectua lucrări utile datorită încălzirii și condensării aburului.
Născut în orașul francez Blois în 1647. La Universitatea din Angers, a studiat medicina și și-a luat doctoratul, dar nu a devenit doctor. În multe privințe, soarta lui a fost predeterminată de întâlnirea cu fizicianul olandez H. Huygens, sub influența căruia Papen a început să studieze fizica și mecanica. În 1688, a publicat o descriere (cu completările sale constructive) prezentată de Huygens Academiei de Științe din Paris a proiectului unui motor cu pulbere sub formă de cilindru cu piston.
Papen a propus și proiectarea unei pompe centrifuge, a proiectat un cuptor de topire a sticlei, un cărucior cu abur și un submarin, a inventat o oală sub presiune și mai multe mașini pentru ridicarea apei.
Prima oală sub presiune din lume:
În 1685, Papen a fost forțat să fugă din Franța (din cauza persecuției hughenoților) în Germania și a continuat să lucreze la mașina lui acolo.
În 1704, la uzina Veckerhagen, a turnat primul cilindru din lume pentru un motor cu abur și în același an a construit o barcă alimentată cu abur.
Prima „mașină” a lui Denis Papin (1690)
Când este încălzită, apa din cilindru s-a transformat în abur și a mutat pistonul în sus, iar când s-a răcit (aburul s-a condensat), a fost creat un vid și atmosferice presiunea a deplasat pistonul în jos.
Pentru ca mașina să funcționeze, a fost necesară manipularea tijei supapei și a opritorului, mutarea sursei de flacără și răcirea cilindrului cu apă.
În 1705, Papen a dezvoltat al doilea motor cu abur
Când robinetul (D) a fost deschis, aburul din cazan (în dreapta) s-a repezit în recipientul din mijloc și, prin piston, a împins apa în recipientul din stânga. Apoi robinetul (D) a fost închis, robinetele (G) și (L) au fost deschise, a fost adăugată apă în pâlnie și recipientul din mijloc a fost umplut cu o nouă porțiune, robinetele (G) și (L) au fost închise și ciclul s-a repetat. Astfel, a fost posibilă ridicarea apei la o înălțime.
În 1707, Papen a venit la Londra cu scopul de a obține un brevet pentru lucrările sale din 1690. Lucrarea nu a fost recunoscută, deoarece până atunci au apărut deja mașinile lui Thomas Severi și Thomas Newcomen (vezi mai jos).
În 1712, Denis Papin a murit sărac și a fost îngropat într-un mormânt nemarcat.
Primele motoare cu abur au fost pompe staționare voluminoase pentru pomparea apei. Acest lucru s-a datorat faptului că a fost necesară pomparea apei din mine și minele de cărbune. Cu cât minele erau mai adânci, cu atât era mai dificil să pompați apa rămasă din ele, ca urmare, minele nedezvoltate au trebuit să fie abandonate și mutate într-un loc nou.
În 1699, un inginer englez, a primit un brevet pentru invenția unui „motor de pompieri” conceput pentru a pompa apa din mine.
Mașina lui Severi este o pompă de abur, nu un motor; nu avea cilindru cu piston.
Principalul punct culminant al mașinii lui Severi a fost că se generau abur boiler separat.
referinţă
mașina lui Thomas Severi
Când robinetul 5 a fost deschis, aburul din cazanul 2 a fost furnizat către vasul 1, expulzând apa de acolo prin conducta 6. Supapa 10 este deschisă, iar supapa 11 este închisă. La sfârșitul injecției, supapa 5 a fost închisă și apă rece a fost furnizată vasului 1 prin supapa 9. Aburul din vasul 1 a fost răcit, condensat, iar presiunea a scăzut, aspirând apă prin conducta 12. Supapa 11 a fost deschisă, iar supapa 10 a fost închisă.
Pompa Severi avea o putere redusă, consuma mult combustibil și funcționa intermitent. Din aceste motive, mașina Severi nu s-a răspândit și a fost înlocuită cu „motoare cu abur cu piston”.
În 1705 combinând ideile lui Severi (cazan autonom) și Papen (cilindru cu piston) construit pompa de abur cu piston pentru munca în mine.
Experimentele de îmbunătățire a mașinii au durat aproximativ zece ani, până când a început să funcționeze corect.
Despre Thomas Newcomen
Născut la 28 februarie 1663 în Dartmouth. Fierar de profesie. În 1705, împreună cu tinkerul J. Cowley, a construit o pompă de abur. Această mașină cu abur și atmosferă, destul de eficientă pentru vremea sa, a fost folosită pentru pomparea apei în mine și s-a răspândit în secolul al XVIII-lea. Această tehnologie, în vremea noastră, este folosită de pompele de beton de pe șantiere.
Newcomen nu a putut obține un brevet, deoarece liftul cu apă cu abur a fost brevetat în 1699 de T. Severi. Motorul cu abur Newcomen nu era un motor universal și putea funcționa doar ca pompă. Încercările lui Newcomen de a folosi mișcarea pistonului alternativ pentru a roti roata cu zbaturi pe nave nu au avut succes.
A murit la 7 august 1729 la Londra. Numele lui Newcomen poartă „Societatea Istoricilor Tehnologici ai Marii Britanii”.
mașina lui Thomas Newcoman
Mai întâi, aburul a ridicat pistonul, apoi a fost injectată apă rece în cilindru, aburul a fost condensat (formând astfel un vid în cilindru) și pistonul a fost coborât sub influența presiunii atmosferice.
Spre deosebire de „cilindrul Papen” (în care cilindrul a servit drept boiler), în mașina Newcomen, cilindrul a fost separat de cazan. Astfel, a fost posibil să se realizeze o muncă mai mult sau mai puțin uniformă.
În primele versiuni ale mașinii, supapele erau acționate manual, dar ulterior Newcoman a venit cu un mecanism care deschide și închide automat robinetele corespunzătoare la momentul potrivit.
Fotografie
Despre cilindri
Primii cilindri ai mașinii Newcomen erau din cupru, țevile erau din plumb, iar balansierul era din lemn. Piesele mici erau făcute din fontă ductilă. Mai târziu, mașinile lui Newcomen, după aproximativ 1718, aveau deja un cilindru din fontă.
Cilindrii au fost fabricați la turnătoria Abraham Derby din Kolbrookdale. Derby a îmbunătățit tehnica de turnare și acest lucru a permis obținerea de cilindri de calitate destul de bună. Pentru a obține o suprafață mai mult sau mai puțin regulată și netedă a pereților cilindrului, s-a folosit o mașină de găurit țeava armelor.
Ceva de genul:
Cu unele modificări, mașinile Newcomen au rămas singurele utilaje adecvate pentru uz industrial timp de 50 de ani.
În 1720 a descris un motor cu abur cu doi cilindri. Invenția a fost publicată în lucrarea sa majoră „Theatri Machinarum Hydraulicarum”. Acest manuscris a fost prima analiză sistematică a ingineriei mecanice.
Mașină propusă de Jacob Leopold
Se presupunea că pistoanele, făcute din plumb, se vor ridica prin presiunea vaporilor și vor cădea sub propria greutate. Ideea unei macarale (între cilindri) este curioasă, cu ajutorul ei aburul a fost injectat într-un cilindru și eliberat simultan din celălalt.
Jacob nu a construit această mașină, doar a inventat-o.
În 1766 Inventatorul rus, care lucrează ca mecanic la uzinele miniere și metalurgice din Altai, a creat primul motor cu abur cu doi cilindri din lume și primul din Rusia.
Polzunov a modernizat mașina lui Newcomen (a folosit doi cilindri în loc de unul pentru a asigura funcționarea continuă) și a propus să o folosească pentru a pune în mișcare burduful cuptoarelor de topire.
Trist ajutor
În Rusia la acea vreme, motoarele cu abur practic nu erau folosite, iar Polzunov a primit toate informațiile din cartea „Instrucțiuni detaliate pentru afacerile cu minereu” (1760) scrisă de IA Schlatter, care descria motorul cu abur al lui Newcomen.
Proiectul a fost raportat împărătesei Ecaterina a II-a. Ea l-a aprobat, a ordonat ca II Polzunov să fie promovat la „mecanici cu gradul și gradul de căpitan-locotenent inginer” și să acorde 400 de ruble ...
Polzunov a propus să construiască la început o mașină mică pe care să fie posibilă identificarea și eliminarea tuturor neajunsurilor inevitabile într-o nouă invenție. Șefii fabricii nu au fost de acord cu acest lucru și au decis să construiască o mașină uriașă dintr-o dată. În aprilie 1764, Polzunov a început construcția.
În primăvara anului 1766, construcția a fost în mare parte finalizată și testată.
Dar pe 27 mai Polzunov a murit de consum.
Elevii lui Levzin și Cernițîn au început singuri ultimele teste ale mașinii cu abur. În „Nota de zi” din 4 iulie, se remarca că „funcționarea mașinii era în stare bună de funcționare”, iar la 7 august 1766 a fost pusă în funcțiune întreaga instalație, o mașină cu abur și o suflantă puternică. În doar trei luni de funcționare, mașina lui Polzunov nu numai că a justificat toate costurile construcției sale în valoare de 7233 de ruble 55 de copeici, dar a oferit și un profit net de 12.640 de ruble la 28 de copeici. Cu toate acestea, la 10 noiembrie 1766, după ce cazanul s-a ars, mașina a stat inactiv 15 ani, 5 luni și 10 zile. În 1782 mașina a fost dezmembrată.
(Enciclopedia Teritoriului Altai. Barnaul. 1996. T. 2. S. 281-282; Barnaul. Cronica oraşului. Barnaul. 1994. h. 1.p.30).
mașina lui Polzunov
Principiul de funcționare este similar cu mașina Newcomen.
Intr-unul din cilindrii umpluti cu abur a fost injectata apa, aburul a fost condensat si s-a creat un vid in cilindru, pistonul a coborat sub influenta presiunii atmosferice, in acelasi moment aburul a patruns in celalalt cilindru si s-a ridicat.
Furnizarea cu apă și abur la cilindri a fost complet automatizată.
Modelul motorului cu abur I.I. Polzunov, realizat conform desenelor originale în anii 1820.
Muzeul Regional Barnaul.
În 1765 lui James Watt un mecanic de la Universitatea din Glasgow a fost însărcinat cu repararea unui model al mașinii lui Newcomen. Nu se știe cine a făcut-o, dar ea era la universitate de câțiva ani.
Prof. John Anderson l-a invitat pe Watt să vadă dacă ar putea face ceva cu acest dispozitiv curios, dar capricios.
Watt nu numai că a reparat, dar și a îmbunătățit mașina. El i-a adăugat un vas separat pentru răcirea aburului și l-a numit condensator.
Model de motor cu abur Newcomen
Modelul a fost echipat cu un cilindru (diametru de 5 cm) cu o cursă de lucru de 15 cm. Watt a efectuat o serie de experimente, în special, a înlocuit un cilindru metalic cu unul din lemn uns cu ulei de in și uscat în cuptor, redus cantitatea de apă ridicată într-un ciclu, iar modelul a început să funcționeze.
În cursul experimentelor, Watt s-a convins de ineficiența mașinii.
Cu fiecare nou ciclu, o parte din energia aburului a mers la încălzirea cilindrului, care a fost răcit după ce a fost injectată apă pentru a răci aburul.
După o serie de experimente, Watt a ajuns la concluzia:
„... Pentru a face un motor cu abur perfect, este necesar ca cilindrul să fie mereu fierbinte, precum și aburul care intră în el; dar, pe de altă parte, condensarea aburului pentru formarea unui vid trebuia să aibă loc la o temperatură nu mai mare de 30 de grade Reaumur "(38 Celsius) ...
Modelul de mașină Newcomen cu care a experimentat Watt
Cum a început totul...
Pentru prima dată, Watt a devenit interesat de feribot în 1759, acest lucru a fost facilitat de prietenul său Robison, care s-a repezit apoi cu ideea de a „utiliza puterea unui motor cu abur pentru a propulsa cărucioare”.
În același an, Robison a plecat să lupte în America de Nord, iar Watt era deja inundat de afaceri.
Doi ani mai târziu, Watt a revenit la ideea motoarelor cu abur.
„În jurul anilor 1761-1762”, scrie Watt, „am făcut câteva experimente asupra forței aburului din ceaunul Papen și am făcut ceva ca o mașină cu abur, atașând o seringă, de aproximativ 1/8 inch în diametru, cu un piston puternic, echipat cu o supapă de admisie. abur din cazan, precum și pentru a-l elibera din seringă în aer. " Când supapa a fost deschisă de la cazan la cilindru, aburul care pătrundea în cilindru și acționează asupra pistonului a ridicat o greutate semnificativă (15 lire sterline), care a fost încărcată pe piston. Când sarcina a fost ridicată la înălțimea necesară, comunicarea cu cazanul a fost închisă și robinetul a fost deschis pentru a elibera abur în atmosferă. Aburul a scăpat și sarcina a coborât. Această operațiune s-a repetat de mai multe ori și, deși la acest dispozitiv macaraua era rotită manual, nu a fost însă greu să vină cu un dispozitiv care să o rotească automat.
A - cilindru; B - piston; C - tijă cu cârlig pentru agățarea încărcăturii; D - cilindru exterior (carcasa); E și G - prizele de abur; F - tub care leagă cilindrul la condensator; K - condensator; Р - pompă; R - rezervor; V - supapă pentru evacuarea aerului deplasat de abur; K, P, R - umplut cu apă. Aburul este admis prin G în spațiul dintre A și D și prin E în cilindrul A. Cu o ușoară ridicare a pistonului în cilindrul pompei P (pistonul nu este prezentat în figură), nivelul apei în K scade și aburul de la A se duce la K și apoi se depune. În A se obține un vid, iar aburul situat între A și D apasă pe pistonul B și îl ridică împreună cu greutatea suspendată de acesta.
Ideea principală care distinge aparatul Watt de aparatul Newcomen a fost o cameră izolată pentru condensare (răcirea aburului).
Imagine ilustrativă:
În mașina lui Watt, condensatorul „C” a fost separat de cilindrul de lucru „P”; nu a trebuit să fie încălzit și răcit în mod constant, datorită căruia a fost posibilă creșterea ușor a eficienței.
În 1769-1770, la mina proprietarului minei John Roebuck (Roebuck era interesat de motoarele cu abur și de ceva timp a finanțat Watt), a fost construit un model mare de mașină a lui Watt, pentru care a primit primul său brevet în 1769.
Esența brevetului
Watt și-a definit invenția ca „o nouă metodă de reducere a consumului de abur și, prin urmare, de combustibil în mașinile de pompieri”.
Brevetul (nr. 013) a subliniat o serie de noi tehnici. pozițiile folosite de Watt în motorul său:
1) Menținerea temperaturii pereților cilindrului egală cu temperatura aburului care intră în el datorită izolației termice, manta de abur
și lipsa contactului cu corpurile reci.
2) Condensarea aburului într-un vas separat - un condensator, temperatura în care trebuia menținută la nivelul mediului ambiant.
3) Scoaterea aerului și a altor corpuri necondensabile din condensator prin intermediul pompelor.
4) Aplicarea excesului de presiune a aburului; în cazurile de lipsă de apă pentru condensarea aburului, utilizați numai presiune în exces cu evacuarea în atmosferă.
5) Utilizarea mașinilor „rotative” cu piston rotativ unidirecțional.
6) Funcționare cu condensare incompletă (adică cu vid redus). Aceeași clauză de brevet descrie proiectarea garniturii pistonului și a pieselor individuale. La presiunile de abur de 1 atm folosite la acea vreme, introducerea unui condensator separat si evacuarea aerului din acesta a insemnat o posibilitate reala de reducere a consumului de abur si combustibil cu mai mult de jumatate.
După ceva timp, Roebuck a dat faliment, iar industriașul englez Matthew Bolton a devenit noul partener al lui Watt.
În urma lichidării acordului dintre Watt și Roebuck, vehiculul finalizat a fost dezasamblat și trimis la uzina Bolton din Soho. Pe el, Watt a testat pentru o lungă perioadă de timp aproape toate îmbunătățirile și invențiile sale.
Despre Matthew Bolton
Dacă Roebuck a văzut în mașina lui Watt în primul rând doar o pompă îmbunătățită, care trebuia să-și salveze minele de inundații, atunci Bolton în invențiile lui Watt a văzut un nou tip de motor care trebuia să înlocuiască roata de apă.
Bolton însuși a încercat să aducă îmbunătățiri mașinii lui Newcomen pentru a reduce consumul de combustibil. A făcut un model care a încântat numeroși prieteni și patroni din înalta societate londoneze. Bolton a corespondat cu savantul și diplomatul american Benjamin Franklin despre cel mai bun mod de a injecta apă de răcire în cilindru, despre cel mai bun sistem de supape. Franklin în această zonă nu a putut sfătui nimic sensibil, dar a atras atenția asupra unui alt mod de a obține economie de combustibil, de a-l arde mai bine și de a distruge fumul.
Bolton nu visa la nimic altceva decât un monopol mondial asupra producției de noi mașini. „A fost gândul meu”, i-a scris Bolton lui Watt, „să înființez o întreprindere în apropierea fabricii mele în care să concentrez toate mijloacele tehnice necesare pentru construcția de mașini și de unde să furnizăm întreaga lume cu mașini de toate dimensiunile. ."
Bolton era clar conștient de condițiile prealabile pentru aceasta. O mașină nouă nu poate fi construită folosind metode vechi de artizanat. „Am presupus”, i-a scris el lui Watt, „că mașina ta va necesita bani, muncă foarte precisă și conexiuni extinse pentru a o pune în circulație în cel mai profitabil mod. Cea mai bună modalitate de a-și menține reputația și de a da credit invenției este de a scoate producția acesteia din mâinile multor tehnicieni care, din cauza ignoranței, lipsei de experiență și a mijloacelor tehnice, ar face o muncă slabă, iar acest lucru ar afecta reputația inventia. "
Pentru a evita acest lucru, el a propus să construim o fabrică specială în care „cu ajutorul dumneavoastră am putea atrage și instrui un anumit număr de muncitori excelenți care, dotați cu cele mai bune unelte, ar putea realiza această invenție cu douăzeci la sută mai ieftin și cu o diferență la fel de mare. în acuratețea muncii. care există între munca unui fierar și un maestru al uneltelor matematice."
Un grup de muncitori cu înaltă calificare, echipament tehnic nou - acesta era ceea ce era necesar pentru a construi o mașină la scară masivă. Bolton s-a gândit deja în termenii capitalismului avansat al secolului al XIX-lea. Dar deocamdată acestea erau încă vise. Nu Bolton și Watt, ci fiii lor, au organizat producția de masă de mașini treizeci de ani mai târziu - prima fabrică de construcție de mașini.
Bolton și Watt discută despre producția de motoare cu abur la uzina din Soho
Următoarea etapă în dezvoltarea motoarelor cu abur a fost etanșarea părții superioare a cilindrului și furnizarea de abur nu numai în partea inferioară, ci și în partea superioară a cilindrului.
Deci Watt și Bolton, a fost construit motor cu abur cu dublă acțiune.
Acum aburul era furnizat alternativ în ambele cavități cilindrice. Pereții cilindrilor au fost izolați termic de mediul exterior.
Deși mașina lui Watt a devenit mai eficientă decât a lui Newcomen, eficiența a fost totuși extrem de scăzută (1-2%).
Cum și-au construit Watt și Bolton și cum și-au comunicat mașinile
Nu se putea vorbi despre fabricabilitate și cultură de producție în secolul al XVIII-lea. Scrisorile lui Watt către Bolton sunt pline de plângeri despre beție, furt și lenea muncitorilor. „Ne putem baza foarte puțin pe lucrătorii noștri din Soho”, i-a scris el lui Bolton. - James Taylor a început să bea mai tare. Este încăpățânat, captivant și nemulțumit. Mașina la care lucra Cartwright a fost o serie de greșeli și greșeli. Smith și ceilalți sunt ignoranți și toți trebuie să fie îngrijiți zilnic pentru a se asigura că nu se întâmplă nimic mai rău.”
El a cerut măsuri stricte de la Bolton și a fost înclinat să nu mai producă mașini în Soho. „Toți leneșii trebuie să li se spună”, a scris el, „că dacă sunt la fel de neatenți precum au fost până acum, vor fi dați afară din fabrică. Costul construirii unei mașini în Soho este foarte scump pentru noi, iar dacă producția nu poate fi îmbunătățită, atunci trebuie să o oprim cu totul și să externalizăm lucrările.”
Realizarea pieselor pentru mașini necesita echipament adecvat. Prin urmare, diferite unități de mașini au fost produse la diferite fabrici.
Așadar, la uzina Wilkinson s-au turnat și găuriți cilindri, acolo s-au făcut și chiulasele, un piston, o pompă de aer și un condensator. Carcasa din fontă pentru cilindru a fost turnată într-una dintre turnătoriile din Birmingham, țevi de cupru au fost aduse de la Londra și piese mici au fost produse la șantierul mașinii. Toate aceste piese au fost comandate de Bolton & Watt pe cheltuiala clientului - proprietarul minei sau al morii.
Treptat, piesele individuale au fost aduse la fața locului și asamblate sub supravegherea personală a lui Watt. Ulterior, a întocmit instrucțiuni detaliate pentru asamblarea mașinii. Cazanul era de obicei nituit la fața locului de către fierari locali.
După lansarea cu succes a unei mașini de pompare a apei la una dintre minele din Cornwall (considerată cea mai dificilă mină), Bolton & Watt a primit multe comenzi. Proprietarii minei au văzut că mașina lui Watt mergea bine acolo unde mașina lui Newcomen era neputincioasă. Și au început imediat să comande pompe Watt.
Watt era copleșit de muncă. A stat săptămâni întregi peste desenele sale, a condus la instalațiile de mașini - nicăieri nu se putea lipsi de ajutorul și supravegherea lui. Era singur și trebuia să țină pasul peste tot.
Pentru ca motorul cu abur sa poata actiona si alte mecanisme, a fost necesar sa se transforme miscarile de piston in cele de rotatie si sa se adapteze roata ca volant pentru o miscare uniforma.
În primul rând, a fost necesară legarea rigidă a pistonului și a barei de echilibru (până în acest punct se folosea un lanț sau o frânghie).
Watt a presupus că efectuează transferul de la piston la echilibrator folosind o bandă dințată și plasează un sector dintat pe echilibrator.
Sector unelte
Acest sistem s-a dovedit a fi nesigur și Watt a fost forțat să-l abandoneze.
Transmiterea cuplului a fost planificată să fie efectuată folosind un mecanism cu manivelă.
Mecanism manivelă
Dar manivela a trebuit să fie abandonată deoarece acest sistem fusese deja patentat (în 1780) de James Picard. Picard s-a oferit să licențieze Watt, dar Watt a refuzat oferta și a folosit un angrenaj planetar în mașina lui. (sunt ambiguități despre brevete, puteți citi la sfârșitul articolului)
Angrenaj planetar
Motorul lui Watt (1788)
La crearea unei mașini cu mișcare rotativă continuă, Watt a trebuit să rezolve o serie de probleme nebanale (distribuția aburului pe două cavități cilindrice, controlul automat al vitezei și mișcarea rectilinie a tijei pistonului).
Paralelogramul Watt
Mecanismul Watt a fost inventat pentru a oferi împingerii pistonului o mișcare liniară.
Motor cu abur brevetat de James Watt în 1848 în Freiberg, Germania.
Regulator centrifugal
Principiul de funcționare al regulatorului centrifugal este simplu, cu cât arborele se rotește mai repede, cu atât greutățile diverg mai mari sub acțiunea forței centrifuge și cu atât linia de abur este mai blocată. Greutățile sunt coborâte - linia de abur se deschide.
Un sistem similar este cunoscut de mult în industria de morărit pentru reglarea distanței dintre pietrele de moară.
Watt a adaptat regulatorul pentru motorul cu abur.
Dispozitiv de distribuție a aburului
Sistem de supape cu piston
Desenul a fost întocmit de unul dintre asistenții lui Watt în 1783 (scrisori furnizate pentru clarificare). B și B - pistoane conectate printr-un tub C și care se deplasează într-un tub D conectat la un condensator H și tuburile E și F cu un cilindru A; G - linie de abur; K este un stoc care servește la mișcarea explozivului.
În poziția pistoanelor BB prezentată în desen, spațiul țevii D dintre pistoanele B și B, precum și partea inferioară a cilindrului A sub piston (neprezentat în figură) adiacent cu F, sunt umplute cu abur, în timp ce în partea superioară a cilindrului A, deasupra pistonului, comunicând prin E și prin C cu condensatorul H - stare de rarefiere; când explozivul se ridică deasupra F și E, partea inferioară a lui A prin F va comunica cu H, iar partea superioară prin E și D - cu linia de abur.
Desen insolent
Cu toate acestea, până în 1800, Watt a continuat să folosească supape cu piston (discuri metalice ridicate sau coborâte deasupra ferestrelor respective și puse în mișcare printr-un sistem complex de pârghii), deoarece fabricarea sistemului de „supapă cu piston” necesita o precizie ridicată.
Dezvoltarea mecanismului de distribuție a aburului a fost realizată în principal de asistentul lui Watt William Murdoch.
Murdoch, a continuat să îmbunătățească mecanismul de distribuție a aburului și în 1799 a patentat bobină în formă de D (bobină cutie).
În funcție de poziția bobinei, ferestrele (4) și (5) comunică cu spațiul închis (6) care înconjoară bobina și umplut cu abur, sau cu cavitatea 7 conectată la atmosferă sau la condensator.
După toate îmbunătățirile, a fost construită următoarea mașină:
Aburul, cu ajutorul unui distribuitor de abur, era furnizat alternativ în diferite cavități ale cilindrului, iar regulatorul centrifugal controla supapa de alimentare cu abur (dacă mașina era prea accelerată, supapa era închisă și invers deschisă dacă încetinește prea mult). mult).
Video vizual
Această mașină era deja capabilă să funcționeze nu numai ca pompă, ci și să conducă alte mecanisme.
În 1784 Watt a primit un brevet pentru motor universal cu abur(brevet nr. 1432).
Despre moara
În 1986, Bolton și Watt au construit o moară (Albion Mill) în Londra, alimentată de un motor cu abur. Când moara a fost pusă în funcțiune, a început un adevărat pelerinaj. Londonezii erau foarte interesați de îmbunătățirile tehnice.
Watt, nefamiliarizat cu marketingul, i-a supărat spectatorii care interferau cu munca lui și a cerut încetarea accesului neautorizat. Bolton credea că cât mai mulți oameni ar trebui să învețe despre mașină și, prin urmare, a respins cererile lui Watt.
În general, Bolton și Watt nu au avut o lipsă de clienți. În 1791, moara a ars (sau poate i s-a dat foc, morarii le era frică de concurență).
La sfârșitul anilor optzeci, Watt a încetat să-și îmbunătățească mașina. În scrisorile către Bolton, el scrie:
„Este foarte posibil ca, cu excepția unor îmbunătățiri ale mecanismului mașinii, nimic mai bun decât ceea ce am produs deja să nu fie permis de natură, care și-a predeterminat nec plus ultra pentru majoritatea lucrurilor”.
Și mai târziu, Watt a susținut că nu a putut descoperi nimic nou în motorul cu abur și, dacă era angajat în ea, atunci doar îmbunătățirea detaliilor și verificarea concluziilor și observațiilor sale anterioare.
Lista literaturii ruse
A.V. Kamensky James Watt, viața și activitățile sale științifice și practice. SPb, 1891
Weissenberg L.M. James Watt, inventatorul motorului cu abur. M. - L., 1930
Lesnikov M.P. James Watt. M., 1935
Konfederatov I.Ya. James Watt este inventatorul motorului cu abur. M., 1969
Astfel, putem presupune că prima etapă a dezvoltării motoarelor cu abur s-a încheiat.
Dezvoltarea ulterioară a motoarelor cu abur a fost asociată cu o creștere a presiunii aburului și îmbunătățiri ale producției.Citat din TSB
Datorită economiei sale, motorul universal al lui Watt s-a răspândit și a jucat un rol important în tranziția către producția capitalistă de mașini. „Marele geniu al lui Watt”, scria K. Marx, „se regăsește în faptul că brevetul, luat de el în aprilie 1784, care descrie mașina cu abur, o înfățișează nu ca pe o invenție doar în scopuri speciale, ci ca pe o invenție universală. motor al marii industrie” ( K. Marx, Capital, v. 1.1955, p. 383-384).
Fabrica Watt și Bolton a construit St. 250 de mașini cu abur, iar până în 1826 în Anglia existau până la 1.500 de mașini cu o capacitate totală de cca. 80.000 CP. Cu rare excepții, acestea erau mașini de tip Watt. După 1784, Watt s-a angajat în principal în îmbunătățirea producției, iar după 1800 s-a retras complet.
Motivul construcției acestei unități a fost o idee stupidă: „este posibil să construiești un motor cu abur fără mașini și unelte, folosind doar piese care pot fi cumpărate dintr-un magazin” și fă-o singur. Drept urmare, a apărut un astfel de design. Întreaga asamblare și configurație a durat mai puțin de o oră. Deși a durat șase luni pentru a proiecta și selecta piesele.
Cea mai mare parte a structurii constă din fitinguri sanitare. La sfârșitul epopeei, întrebările vânzătorilor de hardware și alte magazine: „pot să te ajut” și „de ce ai nevoie”, chiar s-au enervat.
Și așa colectăm baza. În primul rând, traversa principală. Folosește tees-uri, bocata, colțuri de jumătate de inch. Am fixat toate elementele cu un etanșant. Acest lucru este pentru a facilita conectarea și separarea lor cu mâinile. Dar pentru asamblarea finală, este mai bine să folosiți bandă pentru instalații sanitare. 
Apoi elementele longitudinale. Cazanul de abur, bobina, cilindrul de abur și volanta vor fi atașate la acestea. Aici toate elementele sunt la fel 1/2". 
Apoi facem rafturi. În fotografie, de la stânga la dreapta: un suport pentru un cazan de abur, apoi un suport pentru un mecanism de distribuție a aburului, apoi un suport pentru un volant și, în final, un suport pentru un cilindru de abur. Suportul volantului este realizat dintr-un T tată de 3/4 ". Rulmenții din trusa de reparare a patinelor cu role sunt ideali. Rulmenții sunt ținuți în loc de o piuliță pivotantă. Aceste piulițe pot fi găsite separat sau luate din T pentru țevile din plastic armat. Acest tee este ilustrat mai jos. colțul din dreapta (nu este folosit în design.) Un tee de 3/4 " este folosit și ca suport pentru cilindru de abur, doar filetul este tot interior. Adaptoarele sunt folosite pentru a atașa elemente de 3/4 "la 1/2". 
Colectăm cazanul. Pentru cazan se foloseste o teava de 1 ". Am gasit pe piata una uzata. Privind in fata, vreau sa spun ca centrala s-a dovedit a fi prea mica si nu da suficienti abur. La un astfel de cazan, motorul merge prea incet.Dar merge.Trei detalii in dreapta sunt: dop, adaptor 1"-1/2" si racleta.Racheta se introduce in adaptor si se inchide cu dop.Astfel cazanul devine ermetic. 
Asa a iesit cazanul de la bun inceput. 
Dar sera nu avea suficientă înălțime. Apa a intrat pe linia de abur. A trebuit să pun un butoi suplimentar de 1/2 "prin adaptor. 
Acesta este un arzător. Cu patru postări mai devreme a fost articolul „Lampa cu ulei de casă din țevi”. Așa a fost conceput inițial arzătorul. Dar nu a fost găsit combustibil adecvat. Uleiul de lampă și kerosenul sunt foarte fumate. Am nevoie de alcool. Deci, deocamdată, tocmai am făcut un suport pentru combustibil uscat. 
Acesta este un detaliu foarte important. Distribuitor de abur sau bobină. Acest lucru direcționează aburul în cilindrul de lucru în timpul cursei de lucru. Odată cu cursa de întoarcere a pistonului, alimentarea cu abur este oprită și are loc o descărcare. Bobina este realizată dintr-o cruce pentru țevi metal-plastic. Un capăt trebuie sigilat cu chit epoxidic. În acest scop, acesta va fi atașat la rack printr-un adaptor. 
Și acum cel mai important detaliu. Motorul va depinde sau nu de asta. Acesta este pistonul de lucru și supapa cu bobină. Aici se folosește un ac de păr M4 (comercializat în departamentele de armături pentru mobilă, este mai ușor să găsești unul lung și să tăiem lungimea dorită), șaibe metalice și șaibe din pâslă. Șaibe din pâslă sunt folosite pentru a atașa ochelarii și oglinzile la alte accesorii. 
Pâsla nu este cel mai bun material. Nu oferă suficientă etanșeitate, iar rezistența la mișcare este semnificativă. Mai târziu am reușit să scăpăm de pâslă. Pentru aceasta, șaibe nu tocmai standard erau ideale: M4x15 - pentru piston și M4x8 - pentru supapă. Aceste șaibe trebuie așezate cât mai strâns, prin banda de instalații sanitare, pe un ac de păr și cu aceeași bandă de sus, înfășurați 2-3 straturi. Apoi frecați bine cu apă în cilindru și bobină. Nu am făcut o fotografie cu pistonul îmbunătățit. Prea lene pentru a demonta. 
Acesta este cilindrul real. Este realizat dintr-un butoi de 1/2 ". Este fixat în interiorul unui T de 3/4" cu două piulițe de compresie. Pe o parte, cu etanșare maximă, un fiting este strâns atașat. 
Acum volantul. Volanul este făcut dintr-o clătită cu gantere. Un teanc de șaibe este introdus în orificiul central, iar un mic cilindru dintr-un kit de reparare a patinelor cu role este plasat în centrul șaibelor. Totul este atașat de etanșant. Un cuier pentru mobilă și tablouri era ideal pentru suportul de transport. Arată ca o gaură a cheii. Totul este asamblat în ordinea prezentată în fotografie. Șurub și piuliță - M8. 
Avem două volante în designul nostru. Trebuie să existe o legătură strânsă între ei. Această conexiune este asigurată de o piuliță pivotantă. Toate conexiunile filetate sunt asigurate cu lac de unghii. 
Aceste două volante par a fi aceleași, totuși unul va fi conectat la piston, iar celălalt la supapa bobină. În consecință, suportul, sub forma unui șurub M3, este atașat la distanțe diferite de centru. Pentru piston, suportul este situat mai departe de centru, pentru supapă - mai aproape de centru. 
Acum facem supapa și actuatorul pistonului. Placa de conectare a mobilierului a fost ideală pentru supapă. 
Pentru piston, ca pârghie se folosește o pernă de blocare a ferestrei. Am venit ca un drag. Glorie eternă celui care a inventat sistemul metric. 
Servomotoare asamblate. 
Totul este instalat pe motor. Conexiunile filetate sunt asigurate cu lac. Aceasta este o transmisie cu piston. 
Acționare cu supapă. Rețineți că pozițiile suportului pistonului și ale supapei diferă cu 90 de grade. În funcție de direcția în care suportul supapei conduce suportul pistonului, va depinde de ce parte se va roti volantul. 
Acum rămâne să conectați tuburile. Acestea sunt furtunuri din silicon pentru acvariu. Toate furtunurile trebuie fixate cu sârmă sau cleme de furtun.
Trebuie remarcat faptul că aici nu este prevăzută o supapă de siguranță. Prin urmare, trebuie avută cea mai mare grijă. 
Voila. Completați cu apă. Am dat foc. Așteptăm să fiarbă apa. În timpul încălzirii, supapa trebuie să fie în poziția închisă. 
Întregul proces de asamblare și rezultatul în videoclip.
În mintea majorității oamenilor din era smartphone-urilor, mașinile cu abur sunt ceva arhaic care te face să zâmbești. Paginile vaporoase ale istoriei industriei auto au fost foarte luminoase și fără ele este greu de imaginat transportul modern în general. Oricât de mult au încercat scepticii de la legislație, precum și lobbyiștii petrolului din diferite țări să limiteze dezvoltarea mașinii pentru un cuplu, au reușit să o facă doar pentru o perioadă. La urma urmei, mașina cu abur este ca Sfinxul. Ideea unei mașini pentru un cuplu (adică pe un motor cu ardere externă) este relevantă până în prezent.
În mintea majorității oamenilor din era smartphone-urilor, mașinile cu abur sunt ceva arhaic care te face să zâmbești.
Deci, în 1865, în Anglia a fost introdusă o interdicție privind circulația vagoanelor autopropulsate de mare viteză pe o mașină cu abur. Le era interzis să se deplaseze cu mai mult de 3 km/h în oraș și să nu scoată pufături de abur, pentru a nu speria caii înhămați la trăsurile obișnuite. Cea mai gravă și palpabilă lovitură pentru camioanele cu abur a fost deja în 1933, legea privind taxa pe vehiculele grele. Abia în 1934, când taxele la importul produselor petroliere au fost reduse, victoria motoarelor pe benzină și diesel asupra motoarelor cu abur se profila la orizont.
Numai în Anglia își puteau permite să bată joc de progres într-o manieră atât de rafinată și cu sânge rece. În SUA, Franța, Italia, mediul inventatorilor entuziaști era literalmente fierbinte de idei, iar mașina cu aburi a căpătat forme și caracteristici noi. Deși inventatul britanic a avut o contribuție semnificativă la dezvoltarea vehiculelor cu abur, legile și prejudecățile autorităților nu le-au permis să participe pe deplin la lupta cu motorul cu ardere internă. Dar să vorbim despre totul în ordine.
Referință preistorică
Istoria dezvoltării mașinii cu abur este indisolubil legată de istoria apariției și îmbunătățirii mașinii cu abur. Când în secolul I d.Hr. NS. Heron din Alexandria și-a propus ideea de a face aburul să se rotească o minge de metal, iar ideea sa a fost tratată ca puțin mai mult decât distractiv. Fie alte idei au fost mai îngrijorate de inventatori, dar primul care a pus un cazan de abur pe roți a fost călugărul Ferdinand Verbst. În 1672. „Jucăria” lui a fost, de asemenea, tratată ca o distracție. Dar următorii patruzeci de ani nu au fost în zadar pentru istoria mașinii cu abur.
Proiectul echipajului autopropulsat al lui Isaac Newton (1680), aparatul de foc al mecanicului Thomas Severi (1698) și instalația atmosferică a lui Thomas Newcomen (1712) au demonstrat potențialul enorm de utilizare a aburului pentru a efectua lucrări mecanice. La început, motoarele cu abur pompau apă din mine și ridicau încărcături, dar până la mijlocul secolului al XVIII-lea, existau deja câteva sute de astfel de instalații de abur la întreprinderile din Anglia.
Ce este un motor cu abur? Cum poate aburul să miște roțile? Principiul motorului cu abur este simplu. Apa este încălzită într-un rezervor închis la abur. Aburul este evacuat prin țevi într-un cilindru închis și stoarce pistonul. Această mișcare de translație este transmisă arborelui volantului printr-o biela intermediară.
Această diagramă schematică a funcționării unui cazan cu abur în practică a avut dezavantaje semnificative.
Prima porțiune de abur a izbucnit în crose, iar pistonul răcit, sub propria greutate, s-a scufundat pentru următoarea cursă. Această diagramă schematică a funcționării unui cazan cu abur în practică a avut dezavantaje semnificative. Absența unui sistem de control al presiunii aburului a dus adesea la o explozie a cazanului. A fost nevoie de mult timp și combustibil pentru a aduce cazanul în stare de funcționare. Alimentarea constantă și dimensiunile gigantice ale instalației de abur nu fac decât să sporească lista deficiențelor acesteia.
Noua mașină a fost propusă de James Watt în 1765. El a direcționat aburul stors de piston într-o cameră de condensare suplimentară și a eliminat necesitatea de a adăuga constant apă în cazan. În cele din urmă, în 1784, a rezolvat problema modului de redistribuire a mișcării aburului, astfel încât acesta să împingă pistonul în ambele direcții. Datorită bobinei pe care a creat-o, motorul cu abur a putut funcționa fără întreruperi între cicluri. Acest principiu al unui motor termic cu dublă acțiune a stat la baza majorității tehnologiei cu abur.
Mulți oameni inteligenți au lucrat la crearea motoarelor cu abur. La urma urmei, aceasta este o modalitate simplă și ieftină de a obține energie din aproape nimic.
O scurtă excursie în istoria mașinilor cu abur
Totuși, oricât de grandioase au fost succesele britanice în domeniu, primul care a pus motorul cu abur pe roți a fost francezul Nicolas Joseph Cugno.
Prima mașină cu abur a lui Kyunho
Mașina lui a apărut pe drumuri în 1765. Viteza scaunului cu rotile a fost record de 9,5 km/h. În ea, inventatorul prevedea patru locuri pentru pasageri, care puteau fi rulate cu briza la o viteză medie de 3,5 km/h. Acest succes nu a fost suficient pentru inventator.
Necesitatea opririi pentru realimentarea cu apă și aprinderea unui nou foc la fiecare kilometru de drum nu era un dezavantaj semnificativ, ci doar nivelul de tehnologie din acea vreme.
A decis să inventeze un tractor pentru tunuri. Așa că s-a născut un cărucior cu trei roți cu un cazan masiv în față. Necesitatea opririi pentru realimentarea cu apă și aprinderea unui nou foc la fiecare kilometru de drum nu era un dezavantaj semnificativ, ci doar nivelul tehnologiei din acea vreme.
Următorul model de Cugno din 1770 cântărea aproximativ o tonă și jumătate. Noul cărucior ar putea transporta aproximativ două tone de marfă cu o viteză de 7 km/h.
Maestrul Cugno era mai preocupat de ideea creării unui motor cu abur de înaltă presiune. Nici măcar nu era jenat de faptul că centrala ar putea exploda. Cuyunho a fost cel care a venit cu ideea de a pune focarul sub boiler și de a duce „focul” cu el. În plus, „căruța” lui poate fi numită pe bună dreptate primul camion. Demisia patronului și o serie de revoluții au făcut imposibil ca maestrul să dezvolte modelul într-un camion cu drepturi depline.
Autodidact Oliver Evans și amfibiul său
Ideea de a crea motoare cu abur avea proporții universale. În statele nord-americane, inventatorul Oliver Evans a creat aproximativ cincizeci de instalații de abur bazate pe mașina Watt. În efortul de a reduce dimensiunea fabricii James Watt, el a proiectat motoare cu abur pentru morile de făină. Cu toate acestea, Oliver Evans a câștigat faima mondială pentru mașina sa amfibie cu abur. În 1789, prima sa mașină din Statele Unite a trecut cu succes testele pe uscat și pe apă.
Pe amfibiul său, care poate fi numit prototipul vehiculelor de teren, Evans a instalat o mașină cu o presiune a aburului de zece atmosfere!
Barca-mașină de nouă metri cântărea aproximativ 15 tone. Motorul cu abur conducea roțile din spate și elicea. Apropo, Oliver Evans a fost și un susținător al motorului cu abur de înaltă presiune. Pe amfibiul său, care poate fi numit prototipul vehiculelor de teren, Evans a instalat o mașină cu o presiune a aburului de zece atmosfere!
Dacă inventatorii secolelor 18-19 ar fi avut la îndemână tehnologii ale secolului 21, vă puteți imagina cu câtă tehnologie ar fi venit!? Și ce tehnică!
Secolul XX și 204 km/h pe o mașină cu aburi Stanley
Da! Secolul al XVIII-lea a dat un impuls puternic dezvoltării transportului cu abur. Numeroase și variate modele de vagoane cu abur autopropulsate au început din ce în ce mai mult să dilueze transportul tras de cai pe drumurile Europei și Americii. Până la începutul secolului al XX-lea, mașinile alimentate cu abur s-au răspândit semnificativ și au devenit un simbol familiar al timpului lor. La fel și fotografie.
Secolul al XVIII-lea a dat un impuls puternic dezvoltării transportului cu abur
Compania lor fotografică a fost vândută de frații Stanley când, în 1897, au decis să se apuce serios de producția de mașini cu abur în Statele Unite. Au construit vagoane bine vândute. Dar acest lucru nu a fost suficient pentru a-și satisface planurile ambițioase. La urma urmei, au fost doar unul dintre mulți dintre aceiași producători auto. Asta până când și-au proiectat „racheta”.
Compania lor fotografică a fost vândută de frații Stanley când, în 1897, au decis să ia în serios producția de mașini cu abur în Statele Unite.
Desigur, mașinile Stanley aveau reputația de a fi o mașină de încredere. Unitatea de abur era amplasată în spate, iar cazanul era încălzit cu torțe cu benzină sau kerosen. Volan al unui motor cu doi cilindri cu abur cu dublă acțiune de rotație către puntea spate prin intermediul unei transmisii cu lanț. Stanley Steamer nu a avut cazuri de explozie a cazanelor. Dar aveau nevoie de o stropire.
Desigur, mașinile Stanley aveau reputația de a fi o mașină de încredere.
Cu „racheta” lor au făcut furori peste tot în lume. 205,4 km/h în 1906! Nimeni nu a condus atât de repede! O mașină cu motor cu ardere internă a doborât acest record doar 5 ani mai târziu. Placajul cu abur „Rocket” al lui Stanley a definit forma mașinilor de curse pentru mulți ani de acum încolo. Dar după 1917, Stanley Steamer a experimentat din ce în ce mai mult concurența de la Ford T ieftin și și-a dat demisia.
Feriboturile unice ale fraților Doble
Această familie faimoasă a reușit să ofere rezistență decentă motoarelor pe benzină până la începutul anilor 30 ai secolului XX. Nu au construit mașini record. Frații și-au iubit cu adevărat feriboturile. Altfel, cum să explicăm radiatorul celular și butonul de aprindere inventate de ei? Modelele lor nu arătau ca niște mici locomotive cu abur.
Frații Abner și John au revoluționat transportul cu abur.
Frații Abner și John au revoluționat transportul cu abur. Pentru a se mișca, mașina lui nu a trebuit să fie încălzită timp de 10-20 de minute. Butonul de aprindere a pompat kerosen din carburator în camera de ardere. A ajuns acolo după ce a aprins cu o bujie. Apa s-a încălzit în câteva secunde, iar după un minut și jumătate aburul a creat presiunea necesară și puteai să pleci.
Aburul de evacuare a fost direcționat către un radiator pentru condensare și pregătire pentru ciclurile ulterioare. Prin urmare, pentru o rulare lină de 2000 km, mașinile lui Doblov au avut nevoie de doar nouăzeci de litri de apă în sistem și câțiva litri de kerosen. Nimeni nu ar putea oferi o asemenea economie! Poate că la Salonul Auto de la Detroit din 1917 Stanley s-a familiarizat cu modelul fraților Doble și a început să le reducă producția.
Modelul E a devenit cea mai luxoasă mașină din a doua jumătate a anilor 20 și cea mai recentă versiune a feribotului Doblov. Interiorul din piele, lemnul lustruit și oasele de elefant îi încântă pe proprietarii bogați în interiorul mașinii. Într-o astfel de cabină, te-ai putea bucura de alergare la viteze de până la 160 km/h. Doar 25 de secunde au separat momentul aprinderii de momentul pornirii. A fost nevoie de încă 10 secunde pentru ca o mașină cu o greutate de 1,2 tone să accelereze până la 120 km/h!
Toate aceste calități de mare viteză au fost încorporate în motorul cu patru cilindri. Două pistoane au fost împinse afară de abur la o presiune ridicată de 140 de atmosfere, în timp ce celelalte două au trimis abur răcit de joasă presiune într-un radiator-condensator alveoli. Dar în prima jumătate a anilor 30, acești frați Doble frumoși nu mai erau produși.
Camioane cu abur
Cu toate acestea, nu trebuie uitat că tracțiunea cu abur se dezvolta rapid și în transportul de marfă. În orașe mașinile cu abur au provocat alergii în rândul snobilor. Dar mărfurile trebuie livrate în orice vreme și nu numai în oraș. Și cum rămâne cu autobuzele interurbane și cu echipamentele militare? Nu poți să cobori cu mașini mici acolo.
Transportul de marfă are un avantaj semnificativ față de transportul de pasageri - dimensiunile acestuia.
Transportul de marfă are un avantaj semnificativ față de transportul de pasageri - dimensiunile acestuia. Acestea sunt cele care vă permit să plasați centrale puternice oriunde în mașină. În plus, nu va face decât să crească capacitatea de transport și capacitatea trans-țară. Și cum va arăta camionul nu i se acordă întotdeauna atenție.
Dintre camioanele cu abur, aș dori să evidențiez Sentinelul englez și NAMI sovietic. Desigur, au fost multe altele, de exemplu Foden, Fowler, Yorkshire. Dar Sentinel și NAMI s-au dovedit a fi cele mai tenace și au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului trecut. Ar putea lucra cu orice combustibil solid - cărbune, lemn, turbă. „Natura omnivoră” a acestor camioane le deosebește de influența prețurilor la produsele petroliere și, de asemenea, le permitea să fie folosite în locuri greu accesibile.
Santinel, dependent de muncă, cu accent englezesc
Aceste două camioane diferă nu numai în țara de producție. Principiile amenajării generatoarelor de abur au fost și ele diferite. Santinelele se caracterizează prin aranjarea superioară și inferioară a motoarelor cu abur față de cazan. În poziția de sus, generatorul de abur furniza abur fierbinte direct în camera motorului, care era conectată la osii printr-un sistem de arbore cardanic. Cu locația inferioară a motorului cu abur, adică pe șasiu, cazanul a încălzit apa și a furnizat abur motorului prin conducte, ceea ce a garantat pierderi de temperatură.
Santinelele se caracterizează prin aranjarea superioară și inferioară a motoarelor cu abur față de cazan.
Prezența unei transmisii cu lanț de la volantul motorului cu abur la articulațiile cardanice a fost tipică pentru ambele tipuri. Acest lucru a permis designerilor să unifice producția de Santinels în funcție de client. Pentru țările fierbinți, cum ar fi India, camioanele cu abur au fost produse cu o locație mai joasă, separată a cazanului și a motorului. Pentru țările cu ierni reci - cu tipul superior, combinat.
Pentru țările fierbinți, cum ar fi India, camioanele cu abur au fost produse cu o locație mai joasă, separată a cazanului și a motorului.
Pe aceste camioane au fost folosite multe tehnologii dovedite. Bobine și supape de distribuție a aburului, motoare cu acțiune simplă și dublă, presiune înaltă sau joasă, cu sau fără cutie de viteze. Cu toate acestea, acest lucru nu a prelungit durata de viață a camioanelor engleze cu abur. Deși au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului al XX-lea și chiar au servit în serviciul militar înainte și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, erau încă voluminoase și semănau oarecum cu locomotivele cu abur. Și din moment ce nu existau persoane interesate de modernizarea lor radicală, soarta lor a fost o concluzie dinainte.
Deși au fost produse până la sfârșitul anilor 50 ai secolului al XX-lea și chiar au servit în serviciul militar înainte și în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, erau încă voluminoase și semănau oarecum cu locomotivele cu abur.
Cui ce, dar pentru noi - SUA
Pentru a ridica economia distrusă de război a Uniunii Sovietice, a fost necesar să se găsească o modalitate de a nu risipi resursele de petrol, cel puțin în locuri greu accesibile - în nordul țării și în Siberia. Inginerilor sovietici li s-a oferit oportunitatea de a studia designul lui Santinel cu un motor cu abur cu patru cilindri de deasupra capului și de a dezvolta propriul „răspuns la Chamberlain”.
În anii 1930, institutele și birourile de proiectare din Rusia au făcut încercări repetate de a crea un camion alternativ pentru industria lemnului.
În anii 1930, institutele și birourile de proiectare din Rusia au făcut încercări repetate de a crea un camion alternativ pentru industria lemnului. Dar de fiecare dată cazul s-a oprit în faza de testare. Folosind propria experiență și oportunitatea de a studia vehiculele cu feribot capturate, inginerii au reușit să convingă conducerea țării de necesitatea unui astfel de camion cu abur. Mai mult decât atât, benzina era de 24 de ori mai scumpă decât cărbunele. Și cu costul lemnului de foc în taiga, nici nu poți să-l menționezi.
Un grup de designeri sub conducerea lui Yu. Shebalin a simplificat cât mai mult posibil unitatea de abur în ansamblu. Au combinat un motor cu patru cilindri și un cazan într-o singură unitate și l-au plasat între caroserie și cabină. Am pus această instalare pe șasiul seriei YaAZ (MAZ) -200. Lucrarea aburului și condensarea acestuia au fost combinate într-un ciclu închis. Aprovizionarea cu lingouri de lemn din buncăr se făcea automat.
Așa s-a născut NAMI-012, sau mai bine zis pe terenul forestier. Evident, principiul alimentării în buncăr cu combustibil solid și amplasarea unui motor cu abur pe un camion au fost împrumutate din practica centralelor generatoare de gaze.
Soarta proprietarului pădurilor - NAMI-012
Caracteristicile camionului casnic cu abur și transportorul de lemn NAMI-012 au fost următoarele
- Capacitate de transport - 6 tone
- Viteza - 45 km/h
- Autonomia fără realimentare este de 80 km, dacă a fost posibilă reînnoirea alimentării cu apă, atunci 150 km
- Cuplul la viteze mici - 240 kgm, care a fost de aproape 5 ori mai mare decât indicatorii bazei YAZ-200
- Cazanul cu circulație naturală a creat o presiune de 25 de atmosfere și a adus aburul la o temperatură de 420 ° C
- A fost posibilă completarea rezervelor de apă direct din rezervor prin ejectoare
- Cabina din metal nu avea capotă și era împinsă înainte
- Viteza a fost reglată de volumul de abur din motor folosind pârghia de alimentare / decuplare. Cu ajutorul lui, buteliile au fost umplute la 25/40/75%.
- O treaptă de marșarier și trei comenzi cu pedală.
Dezavantajele serioase ale camionului cu abur au fost consumul de 400 kg lemn de foc la 100 km de cale și necesitatea de a scăpa de apa din cazan în condiții de îngheț.
Dezavantajele serioase ale camionului cu abur au fost consumul de 400 kg lemn de foc la 100 km de cale și necesitatea de a scăpa de apa din cazan în condiții de îngheț. Dar principalul dezavantaj care a fost prezent în prima probă a fost permeabilitatea slabă în stare fără încărcare. Apoi s-a dovedit că puntea față a fost suprasolicitată de cabină și unitatea de abur, în comparație cu cea din spate. Ei au făcut față acestei sarcini instalând o unitate de alimentare cu abur modernizată pe YaAZ-214 cu tracțiune integrală. Acum capacitatea camionului de lemn NAMI-018 a fost mărită la 125 de cai putere.
Dar, neavând timp să se răspândească în toată țara, camioanele cu generatoare de abur au fost toate eliminate în a doua jumătate a anilor 50 a secolului trecut.
Dar, neavând timp să se răspândească în toată țara, camioanele cu generatoare de abur au fost toate eliminate în a doua jumătate a anilor 50 a secolului trecut. Cu toate acestea, împreună cu generatoarele de gaz. Deoarece costul de transformare a mașinilor, beneficiile economice și ușurința de utilizare au fost consumatoare de timp și discutabile în comparație cu camioanele pe benzină și diesel. Mai mult decât atât, în acest moment, producția de petrol era deja stabilită în Uniunea Sovietică.
O mașină cu abur modernă rapidă și accesibilă
Să nu credeți că ideea unei mașini alimentate cu abur a fost uitată pentru totdeauna. Acum există o creștere semnificativă a interesului pentru motoare, motoare alternative cu ardere internă pe benzină și motorină. Rezervele mondiale de petrol nu sunt nelimitate. Da, iar costul produselor petroliere este în continuă creștere. Designerii au încercat atât de mult să îmbunătățească motorul cu ardere internă, încât ideile lor aproape au atins limita.
Mașinile electrice, mașinile cu hidrogen, generatoarele de gaz și mașinile cu abur au devenit din nou subiecte fierbinți. Salut, secolul al XIX-lea uitat!
Acum există o creștere semnificativă a interesului pentru motoare, motoare alternative cu ardere internă pe benzină și motorină.
Un inginer britanic (din nou Anglia!) a demonstrat noile capabilități ale motorului cu abur. Și-a creat Inspirația nu numai pentru a demonstra relevanța mașinilor cu abur. Creația lui este făcută pentru înregistrări. 274 km/h - aceasta este viteza pe care o accelerează douăsprezece cazane instalate pe o mașină de 7,6 metri. Doar 40 de litri de apă sunt suficienți pentru ca gazul lichefiat să aducă temperatura aburului la 400 ° C literalmente într-o clipă. Gândiți-vă, istoriei i-au trebuit 103 ani pentru a doborî recordul de viteză pentru o mașină cu abur stabilită de Rocket!
Într-un generator de abur modern, puteți utiliza cărbune sub formă de pulbere sau alt combustibil ieftin, de exemplu, păcură, gaz lichefiat. De aceea mașinile cu abur au fost și vor fi întotdeauna populare.
Dar pentru un viitor prietenos cu mediul, este din nou necesar să depășim rezistența lobbyiștilor petrolier.
Motoarele cu abur au fost instalate și au propulsat majoritatea locomotivelor cu abur de la începutul anilor 1800 până în anii 1950. Aș dori să remarc că principiul de funcționare al acestor motoare a rămas întotdeauna neschimbat, în ciuda modificării designului și dimensiunilor lor.
Ilustrația animată arată cum funcționează motorul cu abur.
Pentru generarea aburului furnizat motorului s-au folosit cazane care funcționează atât pe lemne și cărbune, cât și pe combustibil lichid.
Prima măsură
Aburul din cazan intră în camera de abur, din care intră în partea superioară (față) a cilindrului prin supapa-valvă de abur (marcată cu albastru). Presiunea creată de abur împinge pistonul în jos spre BDC. În timpul mișcării pistonului de la PMS la BDC, roata face o jumătate de rotație.
Eliberare
La sfârșitul mișcării pistonului spre BDC, supapa de abur este deplasată, eliberând aburul rămas prin orificiul de evacuare situat sub supapă. Aburul rezidual iese pentru a crea un sunet care este caracteristic motoarelor cu abur.
A doua măsură
În același timp, deplasarea supapei de abur rezidual deschide orificiul de admisie a aburului în partea inferioară (spate) a cilindrului. Presiunea creată de aburul din cilindru forțează pistonul să se deplaseze spre PMS. În acest moment, roata face încă o jumătate de rotație.
Eliberare
La sfârșitul mișcării pistonului către PMS, aburul rămas este eliberat prin aceeași fereastră de evacuare.
Ciclul se repetă din nou.
Motorul cu abur are un așa-numit. punct mort la sfârșitul fiecărei curse pe măsură ce supapa trece de la cursa de expansiune la evacuare. Din acest motiv, fiecare motor cu abur are doi cilindri, ceea ce permite pornirea motorului din orice poziție.
Și-a început expansiunea la începutul secolului al XIX-lea. Și deja la acea vreme se construiau nu numai unități mari în scop industrial, ci și decorative. Majoritatea cumpărătorilor lor erau nobili bogați care doreau să se distreze pe ei și pe copiii lor. După ce motoarele cu abur au devenit parte din viața societății, motoarele decorative au început să fie folosite în universități și școli ca modele educaționale.
Motoare cu abur moderne
La începutul secolului al XX-lea, relevanța motoarelor cu abur a început să scadă. Una dintre puținele companii care a continuat să producă mini-motoare decorative a fost compania britanică Mamod, care vă permite să achiziționați un eșantion de astfel de echipamente și astăzi. Dar costul unor astfel de mașini cu abur poate trece cu ușurință peste două sute de lire sterline, ceea ce nu este atât de mic pentru un bibelou pentru câteva nopți. Mai mult, pentru cei cărora le place să asambleze singuri tot felul de mecanisme, este mult mai interesant să creeze un simplu motor cu abur cu propriile mâini.
E foarte simplu. Focul încălzește cazanul de apă. Sub influența temperaturii, apa se transformă în abur, care împinge pistonul. Atâta timp cât există apă în rezervor, volantul conectat la piston se va roti. Acesta este designul standard pentru un motor cu abur. Dar puteți asambla un model cu o configurație complet diferită.
Ei bine, să trecem de la partea teoretică la lucruri mai distractive. Dacă sunteți interesat să faceți ceva cu propriile mâini și sunteți surprins de astfel de mașini exotice, atunci acest articol este pentru dvs., în care vă vom spune cu plăcere despre diferite moduri de asamblare a unui motor cu abur cu propriile mâini. În același timp, însuși procesul de creare a unui mecanism dă bucurie nu mai puțin decât lansarea acestuia.
Metoda 1: mini motor cu abur DIY
Deci, să începem. Să asamblam cel mai simplu motor cu abur cu propriile noastre mâini. Nu sunt necesare desene, instrumente complexe și cunoștințe speciale.
Pentru început, luăm de sub orice băutură. Tăiați treimea inferioară din ea. Deoarece rezultatul va fi margini ascuțite, acestea trebuie îndoite spre interior cu un clește. Facem acest lucru cu grijă pentru a nu ne tăia. Deoarece majoritatea cutiilor de aluminiu au un fund concav, va trebui să fie nivelat. Este suficient să-l apăsați ferm cu degetul pe o suprafață tare.
La o distanță de 1,5 cm de marginea superioară a „sticlei” rezultată, este necesar să se facă două găuri unul față de celălalt. Este recomandabil să folosiți un perforator pentru aceasta, deoarece este necesar ca acestea să aibă cel puțin 3 mm în diametru. Pune o lumânare decorativă în fundul borcanului. Acum luăm folie obișnuită de masă, o încrețim și apoi înfășurăm mini-arzătorul nostru pe toate părțile.
Mini duze
În continuare, trebuie să luați o bucată de tub de cupru de 15-20 cm lungime.Este important ca aceasta să fie goală în interior, deoarece acesta va fi mecanismul nostru principal de punere în mișcare a structurii. Partea centrală a tubului este înfășurată în jurul creionului de 2 sau 3 ori, astfel încât să se formeze o spirală mică.
Acum trebuie să plasați acest element astfel încât locul curbat să fie plasat direct deasupra fitilului lumânării. Pentru a face acest lucru, dați tubului forma literei „M”. Totodată, afișăm secțiunile care coboară prin găurile făcute în mal. Astfel, tubul de cupru este fixat rigid deasupra fitilului, iar marginile sale sunt un fel de duze. Pentru ca structura să se rotească, este necesar să îndoiți capetele opuse ale „elementului M” la 90 de grade în direcții diferite. Construcția mașinii cu abur este gata.
Pornirea motorului
Borcanul se pune intr-un recipient cu apa. În acest caz, este necesar ca marginile tubului să fie sub suprafața acestuia. Dacă duzele nu sunt suficient de lungi, se poate adăuga o greutate mică pe fundul cutiei. Dar aveți grijă să nu scufundați întregul motor.
Acum trebuie să umpleți tubul cu apă. Pentru a face acest lucru, puteți coborî o margine în apă, iar cu a doua trage aer ca printr-un tub. Coborâm borcanul în apă. Aprindem fitilul lumânării. După un timp, apa din spirală se va transforma în abur, care, sub presiune, va zbura din capetele opuse ale duzelor. Borcanul va începe să se rotească în recipient suficient de repede. Așa am obținut un motor cu abur cu propriile noastre mâini. După cum puteți vedea, totul este simplu.
Model de motor cu abur pentru adulți
Acum să complicăm sarcina. Să asamblam un motor cu abur mai serios cu propriile noastre mâini. Mai întâi trebuie să luați o cutie de vopsea. Făcând acest lucru, ar trebui să vă asigurați că este absolut curat. Taiati un dreptunghi cu dimensiunile de 15 x 5 cm pe perete la 2-3 cm de jos.Latura lunga se aseaza paralel cu fundul cutiei. Decupați o bucată de 12 x 24 cm din plasa metalică. Măsurați 6 cm de la ambele capete ale părții lungi. Îndoiți aceste secțiuni la un unghi de 90 de grade. Obținem o mică „masă cu platformă” cu o suprafață de 12 x 12 cm cu picioare de 6 cm. Instalăm structura rezultată pe fundul cutiei.
Mai multe găuri trebuie făcute în jurul perimetrului capacului și plasate în formă de semicerc de-a lungul unei jumătăți a capacului. Este de dorit ca găurile să aibă un diametru de aproximativ 1 cm.Acest lucru este necesar pentru a asigura o ventilație adecvată a interiorului. Un motor cu abur nu va funcționa bine dacă nu există suficient aer pentru a ajunge la sursa de incendiu.
Element principal
Facem o spirală dintr-un tub de cupru. Luați aproximativ 6 metri de țeavă de cupru moale de 1/4 inch (0,64 cm). Măsurăm 30 cm de la un capăt.Începând din acest punct, este necesar să facem cinci spire ale spiralei cu un diametru de 12 cm fiecare. Restul țevii este îndoită în 15 inele cu un diametru de 8 cm. Astfel, la celălalt capăt ar trebui să existe 20 cm de țeavă liberă.
Ambele cabluri sunt trecute prin orificiile de ventilație din capacul cutiei. Dacă se dovedește că lungimea secțiunii drepte nu este suficientă pentru aceasta, atunci o tură a spiralei poate fi dezdoibilă. Cărbunele este plasat pe o platformă preinstalată. În acest caz, spirala ar trebui să fie plasată chiar deasupra acestei platforme. Cărbunele este așezat cu grijă între rândurile sale. Borcanul poate fi acum închis. Ca rezultat, am primit o cutie de foc care va alimenta motorul. Motorul cu abur este aproape gata cu propriile noastre mâini. A mai lasat putin.
Rezervor de apă
Acum trebuie să luați o altă cutie de vopsea, dar deja într-o dimensiune mai mică. În centrul capacului său este găurită o gaură cu diametrul de 1 cm. Pe partea laterală a cutiei se fac încă două găuri - una aproape în jos, a doua - mai sus, la capacul propriu-zis.
Luați două cruste, în centrul cărora se face o gaură din diametrele tubului de cupru. Într-una dintre cruste se introduce o țeavă de plastic de 25 cm, iar în cealaltă 10 cm, astfel încât marginea lor abia să iasă din dopuri. O crustă cu un tub lung este introdusă în deschiderea inferioară a unei cutii mici, iar un tub mai scurt este introdus în deschiderea superioară. Așezați recipientul mai mic pe recipientul mare de vopsea, astfel încât orificiul din partea inferioară să fie pe partea opusă canalelor de ventilație ale recipientului mare.
Rezultat
Ca rezultat, ar trebui să obțineți următoarea construcție. Apa este turnată într-un borcan mic, care curge printr-o gaură din fund într-un tub de cupru. Se aprinde un foc sub spirală, care încălzește recipientul de cupru. Aburul fierbinte se ridică pe tub.
Pentru ca mecanismul să fie complet, este necesar să atașați un piston și un volant la capătul superior al tubului de cupru. Ca urmare, energia termică a arderii va fi transformată în forțe mecanice de rotație ale roții. Există un număr mare de scheme diferite pentru crearea unui astfel de motor cu ardere externă, dar în toate sunt întotdeauna implicate două elemente - focul și apa.
Pe lângă acest design, puteți colecta abur, dar acesta este material pentru un articol complet separat.