Apariția mașinii cu abur. Istoria invenției motoarelor cu abur

Acumularea de noi cunoștințe practice în secolele XVI-XVII a dus la ascensiuni nemaiauzite ale gândirii umane. Apa și roțile eoliene 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 iscusiți. Realizările în tehnologia minieră, în extracția diverselor 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 folosite 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 pe malul râului mai putea fi construită o fabrică de textile sau de prelucrare a metalelor, 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 îndepărtate de râuri, a fost necesar să se folosească 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 a cerut motoare puternice un nou tip care ți-ar permite să creezi producție 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 produce munca mecanica este cunoscută de multă vreme omului. 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 4000 de cenți de marfă cu 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 lăsată în uitare.

La sfârșitul secolului al XVII-lea, în țările cu cea mai dezvoltată producție de producție, s-au născut elemente de tehnologie nouă a mașinilor folosind proprietățile și puterea vaporilor de apă.

Încercările timpurii de a crea un motor termic au fost asociate cu necesitatea de a pompa apă din minele de unde se extragea 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 spunea: „Această nouă invenție a ridicării apei și a punerii în mișcare pentru toate tipurile de producție cu forța motrice a focului este de mare importanță pentru drenarea minelor, alimentarea cu apă a orașelor și producerea forței motrice pentru fabricile de tot felul care nu pot folosi puterea apei sau constanta. lucrarea vântului”. Liftul de apă Severi a funcționat pe principiul aspirării apei din cauza presiunii atmosferice în cameră, unde a fost creat vid în timpul condensării aburului. apă rece... Motoarele cu abur ale lui Severi erau extrem de neeconomice și incomode în funcționare, nu puteau fi adaptate pentru a funcționa mașinile, consumau o cantitate imensă de încălzire, coeficientul acțiune utilă ponderea lor nu a fost 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, experimente 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 au implementat ideea folosirii aburului pentru a obține lucrări mecanice. Societatea Istoricilor Tehnologici din Marea Britanie îi poartă numele. 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 brevetul pentru „folosirea puterii focului”, toată munca lor de realizare motoare cu aburi a fost efectuată cu cea mai strictă încredere. Suedezul Trivald, care regla mașinile lui Newcomen, a scris: „... inventatorii Newcomen și Cowley au fost foarte suspicioși și atenți în a-și păstra secretul pe ei înșiși și pe copiii lor cu privire la construcția și aplicarea invenției 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 - din 1795 până în 1800. - 79 de mașini cu o capacitate totală de 1296 CP

De fapt, utilizarea industrială a motorului cu abur a început în 1710, când muncitorii englezi Newcomen și Cowley au construit pentru prima dată un motor cu abur care a alimentat 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 din ea, ca și înainte, nu era 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 de ventuză 1 și sarcina 2 au fost coborâte, pistonul 4 s-a ridicat și aburul a intrat în cilindrul 5 prin supapa deschisă 7 din cazanul 8, a cărei presiune a depășit ușor cea 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, iar presiunea atmosferică a readus pistonul în partea de jos a cilindrului, determinând ridicarea tijei de ventuză. Condensul a fost evacuat din cilindru printr-un tub 9, pistonul a fost din nou ridicat datorită 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 putere într-unul singur cai putere s-au ars până la 25 kg de cărbune pe oră, 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 ca designul să fie mai ieftin. În ciuda consum mare 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 utilajelor Newcomen este evidențiată de faptul că ultima mașină de acest tip din Anglia a fost dezmembrată abia în 1934.

Ivan Ivanovici Polzunov (1728–1766) a fost un talentat inventator rus, născut în familia unui soldat. În 1742, Nikita Bakharev, un mecanic al uzinei 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 de metalurgie și mineralogie, în aprilie 1763, Polzunov a propus un proiect al unei mașini cu abur complet originală, care se deosebea de toate mașinile cunoscute la acea vreme prin faptul că era proiectată pentru a antrena burduful suflantei și era un agregat. acțiune continuă... În nota sa despre „mașina de acționare a focului” din 26 aprilie 1763, Polzunov, în propriile sale cuvinte, dorea „ ... prin adăugarea mașină de foc să se suprima gospodărirea apei și, în aceste cazuri, să o distrugă complet, iar în locul barajelor pentru baza 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 aceasta să fie în folosul întregului popor, din cauza marii cunoștințe despre folosirea lucrurilor care nu sunt foarte familiare acestui lucru. zi (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 milostiv 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 stadiul inițial al dezvoltării motoarelor cu abur, este necesar să se evidențieze „mașina de pompieri” a maistrului minier rus Polzunov. Motorul a fost destinat să conducă mecanismele unuia dintre cuptoarele de topire ale fabricii 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 s-a ridicat. 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 era de tip „atmosferic”, dar în el inventatorul a introdus pentru prima dată însumarea muncii a doi cilindri cu pistoane câte unul. arbore comun decât asigura o funcționare mai uniformă a motorului. Când unul dintre cilindri era pornit La ralanti, celălalt a avut o mișcare de lucru. Motorul avea distribuție automată a aburului și pentru prima dată nu era conectat direct la o mașină de lucru. I.I. Polzunov și-a creat mașina în condiții extrem de dificile, cu propriile mâini, fără să aibă fondurile necesare si masini speciale. Nu aveau la dispoziție meșteșugari pricepuți: conducerea fabricii i-a repartizat patru studenți lui Polzunov și i-a desemnat doi pensionari. Toporul și alte unelte simple folosite la fabricarea mașinilor convenționale de atunci erau de puțin folos aici. Polzunov a trebuit să proiecteze și să construiască în mod independent echipamente noi pentru invenția sa. Construcția unei mașini mari, de aproximativ 11 metri înălțime, direct din tablă, netestată nici măcar pe un model, fără specialiști, a necesitat 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 primit nicio îmbunătățire suplimentară 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 o inscripție: „... 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 faimoși oameni de știință și adevărați 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 sa” și a început serios să vorbească despre mutarea în Rusia. Guvernul rus ia oferit inginerului englez „o ocupație conformă cu gustul și cunoștințele sale” și cu un salariu anual de 1.000 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 o înțelegere 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 orientat spre viitor. 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 lui Newcomen a fost mult îmbunătățită de-a lungul secolului de existență, dar a rămas „atmosferică” și nu a îndeplinit nevoile tehnologiei de fabricație în creștere rapidă, care necesita 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 abur cu piston.

În fig. 4.3, este o diagramă a unuia dintre primele mașini cu abur ale lui Watt. Un cazan de abur 1 cu un cilindru cu piston 3 este conectat cu o conductă de abur 2, prin care aburul este admis periodic în cavitatea superioară de deasupra pistonului 4 și în cavitatea inferioară de sub pistonul cilindrului. 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 echilibrare 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 alternativ în cilindrul mașinii 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 mișcarea ulterioară a pistonului a fost efectuată datorită dilatarea aburului și scăderea presiunii acestuia.

Astfel, în mașina lui Watt, forța motrice decisivă nu a fost presiunea atmosferică, ci elasticitatea vaporilor de înaltă presiune care antrenează pistonul. Un nou principiu munca aburului a necesitat o schimbare completă a dispozitivului mașinii, în special a cilindrului și a distribuției aburului. Pentru a elimina condensul aburului 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 manta de abur izolata. 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. mișcarea într-una de rotație continuă. La început a folosit în acest scop o roată planetară sau solară. În cele din urmă, Watt a introdus un regulator de viteză centrifugal pentru a modifica cantitatea de abur furnizată cilindrului mașinii pe măsură ce numărul de rotații era schimbat. Astfel, Watt în motorul său cu abur a stabilit principiile de bază ale structurii și funcționării motorului cu abur modern.

Motoarele cu abur ale lui Watt funcționau cu abur saturat presiune scăzută 0,2–0,3 MPa, la turații mici. Motoarele cu abur modificate în acest fel au dat rezultate excelente, scăzând de câteva ori consumul de cărbune pe CP/oră (cai putere pe oră) în comparație cu utilajele lui Newcomen, și au deplasat roata hidrică din industria minieră. La mijlocul anilor '80 ai secolului al XVIII-lea. designul motorului cu abur a fost în cele din urmă dezvoltat, iar motorul cu abur cu dublă acțiune a devenit un motor termic universal, care și-a găsit o aplicare largă în aproape toate sectoarele economiei multor țări. În secolul al XIX-lea s-au răspândit centralele de ridicare a minelor cu abur, suflantele cu abur, centralele cu abur rulant, ciocanele cu abur, pompele 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 succesiv în 2, 3 și chiar în 4 trepte, în timp ce aburul trecea dintr-un cilindru al mașinii în 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 presiune ridicata(HPC) și un cilindru de joasă presiune (LPC), unde aburul de evacuare a fost furnizat după HPC. Cilindrii au fost amplasați fie orizontal (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 abur au început să folosească abur supraîncălzit cu o temperatură de până la 350 ° C, ceea ce a făcut posibilă reducerea consumului de combustibil la 4,5 kg per CP / h. Utilizarea aburului supraîncălzit a fost propusă pentru prima dată de omul de știință 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. uz comun Stockton-Darlington; acest lucru i-a deschis mari oportunități pentru design și muncă inventiva.

În Rusia, primele locomotive cu abur au fost construite de mecanicii și inventatorii ruși Cherepanovs - 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 activitatea lor inventiva, Miron Cherepanov și soția sa au primit libertate gratuită în 1833. Efim Cherepanov și soția sa au primit libertate 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 abur 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 funcționare (Fig. 4.5, 4.6). Dintre aceștia, cei talentați au construit inventator englez George Stephenson (1781-1848) în 1825 locomotiva cu abur Raketa (vezi Fig. 4.6, a, b).

Rocket nu a fost prima locomotivă cu abur proiectată și construită de Stephenson, dar aceasta le-a depășit pe altele în multe privințe și a fost recunoscută drept cea mai bună locomotivă la o expoziție specială din Reyhill și a fost recomandată pentru noua cale ferată Liverpool-Manchester, care a devenit la acel moment. timp 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 mașina lui 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 joace în secolul al XVIII-lea. un rol uriaș. Prima cale ferată de călători din Rusia, cu o lungime de 27 km, a fost construită de întreprinzători străini în 1837 între Sankt Petersburg și Pavlovsk prin decizia guvernului țarist. Calea ferată cu două șine Sankt Petersburg-Moscova a început să funcționeze în 1851.

În 1834, tatăl și fiul soților Cherepanov au construit prima locomotivă cu abur rusă (vezi Fig. 4.6, c, d), care transporta o încărcătură de 3,5 tone cu 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 abur. Adevărat, Papen nu a avut succes în această chestiune.

Problema a fost rezolvata inventator american Robert Fulton (1765–1815) s-a născut în Little Briton (acum Fulton), Pennsylvania. Este curios de observat că primele mari succese în crearea de motoare cu abur pentru industrie, transport feroviar și pe apă au căzut la lot. oameni talentați care au însușit 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 trăit în Anglia, unde s-a angajat în construcția de structuri hidraulice și în rezolvarea unei serii de alte probleme tehnice. În Franța (la 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 făcut primul zbor de la New York la Albany cu o lungime de aproximativ 280 km.

Dezvoltarea ulterioară a companiei de transport maritim, atât fluvial, cât și maritim, a mers destul de repede. Acest lucru a fost facilitat de trecerea 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 abur 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 al industriei și transportului pe tot parcursul secolului al XIX-lea, dar capacitățile sale nu mai îndeplineau cerințele pentru motoare care au apărut în legătură cu construcția de centrale electrice și utilizarea mecanismelor cu viteze mari la sfârşitul 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.

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 poți și ar trebui să fii prieten cu aburul. O confirmare clară a acestui lucru a fost eolipilul Geronovsky, de fapt, primul turbină cu abur- o bila care s-a rotit prin forta jeturilor de vapori de apa. Din păcate, multe invenții uimitoare ale grecilor antici au fost uitate de multe secole. Abia în secolul al XVII-lea este descrierea a ceva similar 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 bilă de fier goală, cu două tuburi: de primire și de retragere a fluidului. Dacă umpleți mingea cu apă și o încălziți, 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 o broșură 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 „de foc” a lui Savery.

„Vagonul cu abur” al lui Kyunho.

MAȘINĂ DE ABUR - un motor termic în care energia potențială a aburului provenită dintr-un cazan cu abur este transformată în lucru mecanic al mișcării pistonului cu piston.

Procesul de lucru al mașinii cu abur este condiționat de modificările periodice ale presiunii aburului în qi-ling-dr (aburul, pășind în cilindrul unui motor cu abur, se extinde și deplasează pistonul) Poarta de întoarcere-dar-mișcarea pas cu pas a pistolului-nya pre-ob-ra-zu-it-Xia cu ajutorul lui kri-vo-thorn-no-go me-ha-niz -ma în mișcarea de rotație a wa-la. Într-un motor cu abur cu dublă acțiune (viteză mai mare de funcționare, îmbunătățește netezimea mișcării) abur, cu mai multă putere si-ste-we pa-ro-ras-pre-de-le-nia, in-and-out- dar-da-it-Xia de ambele părți ale tsi-li-nd-ra, din- ra-bo-tan-ny abur de cealaltă parte a r-us you-go-dit în at-mo-sphere sau în kon-den-sat. Pentru scăderea te-p-lo-loses, cilindrul motorului cu abur este ok -zha-niya aproximativ-dar-o sută-yang temperatura pereților qi-ling-dr).

Motoarele cu abur sunt împărțite în funcție de cunoștințe - în staționare, nestaționare (nestaționare și de transport -th); prin use-use-zue-mo-mo-py - presiune joasă (până la 1,2 MPa), presiune medie (până la 6 MPa), presiune mare de mers (peste 6 MPa); după numărul de rev-ro-tov va-la - ti-ho-stroke (până la 50 rpm), rapid-st-ro-stroke (până la 1000 rpm); conform press-le-niyu you-let-kae-mo-th-pa-pa - kon-den-sa-tsi-on-nye (press-le-niy in kon-den-sa-to-re 0,01 - 0,02 MPa), knock-out (presiune 0,11-0,12 MPa), te-p-lo-ficational cu extractie de abur pentru incalzire in scop practic sau pentru turbine cu abur (presiune de la 0,12 MPa la 6 MPa) in functie de valoare din -bo-ra (de exemplu, ototopenie, re-ge-ne-ra-tion, tehnic-no-logice-procese); de ras-by-lo-zhe-niyu qi-ling-d-ditch - go-ri-zon-tal-nye, on-clonal, ver-ti-cal-ny; după numărul de qi-ling-d-ditch - one-no-qi-ling-d-ro-vye, many-chi-ling-d-ro-vye, double-en-nye, stro-en- nye și altele, in care fiecare cilindru pi-ta-este-Xia prima pereche de unul si aceeasi pereche-metri (inclusiv -we pa-ral-lel-no). Există mașini cu abur cu expansiune de mai multe ori, în care abur e-xia în 2, 3, 4 qi-ling-dr-rah-creșterea-volum-topire-ё-ma, pe-re-ho-dya din qi-ling-dr la qi-lindr prin așa-numitul re-si-ve-ry (kol-lek-to-ry). Un grup special-pu constă din motoare cu abur cu precizie directă, în care eliberarea aburului din banda de qi-lin-dr. sh-st-v-la-th-th-c-pist-nya (printr-un -fereastră-dar, deschiderea-un-piston la sfârșitul fazei ka-zh-doy, prin niște abur po-ki-da-et cy-lindr), care în-v-sha-et randamentul mașinii .

Primul dispozitiv cunoscut-roy-st-in, adus-in-di-my în mișcarea cu abur (eo-li-drunk), a fost-lo descris-sa-no Gero-nom Alec-san-d- riy-sky. Primele experimente cu aburul ca mediu de sosire au fost făcute încă din secolul al XVII-lea. În 1680, D. Pa-pen a făcut un steam-boo-boo-boo-tol, în 1698, T. Se-ve-ri și-a luat un motor cu abur pentru pomparea apei din mine (pa-ro -your na-gne). -ta-tel-no-su-sy-vayu-na-su). În 1707, n-sos Se-ve-ri a fost pictat de Petru I și us-ta-nov-len în Let-nem sa-du în Sf. Peter-bur-ge pentru apa po-da-chi în fon- bronzat.

Co-ver-shen-st-in-va-tion și în-ten-siv-ny utilizarea motorului cu abur a început din secolul al XVIII-lea, când principalul dezavantaj -curentul de hidro-ro-si-lo-s- ta-no-wok (datorită condițiilor locale) a început să dezvolte pre-evenimente vi-tyu metal-lur-gicheskikh, out-of-dre-nii în producția de mașini de filat, țesut și altele. În 1712, T. New-com-man a inventat un motor cu abur pentru sosirea minelor. În Rusia, motorul cu abur de la New-ko-me-na a fost-la-us-ta-nov-le-na în 1772 la Kronstadt-cele pentru pomparea apei de pe doc. Primul motor cu abur din Rusia construit de I.I. Half-zu-no-vym în anii 1764-1766 pentru sosirea blănurilor suflate de aer ale sobelor topite. Primul motor cu abur ca motor universal creat pentru prima dată de J. Watt în 1774-1784. În Rusia, motorul cu abur Uat-ta a fost produs pentru prima dată sub conducerea lui K.K. Gas-koi-na pe Alek-san-d-rovskoy ma-nu-fak-tu-re în 1805; unul dintre vehiculele cu o capacitate de 60 de litri. cu. (44,1 kW) în 1820 a existat un stav-le-on la curtea mai-no-ny din Sankt Petersburg. Începând cu 1820 E.A. si eu. Che-re-pa-no-you a construit aproximativ 20 de motoare cu abur cu putere de la 2 la 60 de litri. cu. (de la 1,47 la 44,1 kW). Mașini cu abur utilizate-pol-zo-wa-las ca motor de acționare a apei în stațiile de pompare, pa-ro-vo-zah, pa-ro-ho-dah, pa-ro-vy av-to-mo-bi- lyakh și alte mijloace de transport-st-vakh.

Până în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, mașina cu abur ajunsese deja la un vy-so-coy ste-pe-ni co-ver-shen-st-va. Pentru 100 de ani de dezvoltare, puterea motorului cu abur a crescut de la 5-10 litri. cu. (3,68-7,35 kW) până la 20.000 CP cu. (14,7 MW); presiune-le-tion on-da-vae-mo-th abur de la 0,01 MPa la 12 MPa; temperatura aburului de la 100 la 400 ° C; număr de spire de la 20-30 la 1000 rpm.

Cu toate acestea, la mijlocul secolului al XX-lea, mașinile cu abur erau-fie că nu erați-noi-mo-ha-te-la-mi de ardere internă, pa-ro-you-mi tour-bi-na-mi , eficiența este oarecum mai mare. În dezvoltarea sa, motoarele cu abur sunt capabile să amenajeze noi domenii de cunoaștere; motoare cu abur construite pe baza experienței industriale în conformitate cu pre-oamenii de știință o serie de întrebări, rezoluție unele-ryh creat-da-lo nouă știință - tehnic ter-mo-di-na-mi-ku.

Invenția motoarelor cu abur a devenit un punct de cotiturăîn 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 întregul progres al omenirii.

Dar cine a inventat motorul cu abur? 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 numai atunci când a fost expus la abur. 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 palete, 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 consumul prea mare de abur, care, la rândul său, necesita costuri mari de energie și nu era fezabil. 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.

Dezvoltare

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 a instalat-o în 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 primit cu îndoială și sponsori pentru el dezvoltare ulterioară nu a fost găsit.

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, iar apoi a fost înlocuit cu vapori de apă. Așa a apărut mașina de abur-atmosferă. 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 o asistență neprețuită.

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. O mulțime de 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, s-a produs 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. Sub cilindrul însuși era amplasat un brazier, 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, muncă utilă... Cu toate acestea, eficiența motorului cu abur 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.

Urmaritori

Cu toate acestea, povestea 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 interiorul cilindrului de abur. Această mașinărie era și vapor-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 adus mult mai multe beneficii 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 în 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 imediat eliberate. Erau folosite în principal pentru a tracta barje, 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 burdufuri speciale. 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 sai planurile si planurile pentru o „masina de pompieri” capabila sa actioneze burduf.

Cu toate acestea, soarta i-a jucat o glumă crudă lui Polzunov: la șapte ani după ce proiectul său a fost adoptat și mașina a fost asamblată, s-a îmbolnăvit și a murit de consum - cu doar o săptămână înainte de a începe testele motorului său. Cu toate acestea, instrucțiunile lui 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, nedestinați încărcării. Mai mult, inventatorul a scris în instrucțiunile sale că acest cazan poate fi folosit doar în timpul testării. Fabricarea unui nou cazan ar fi dat cu ușurință roade, deoarece eficiența motorului cu abur Polzunov a fost pozitivă. Pentru 1023 de ore de muncă, cu ajutorul lui au fost topite peste 14 kilograme de argint!

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 la crearea unui 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 unui mecanism cu abur era în mod 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. Intrebare despre motor mecanic pe zi ce trece a devenit din ce în ce mai relevant. 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.

Timp de câțiva ani a studiat desenele, structura și principiile de funcționare ale 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 și atmosferă a fost nevoia constantă de a răci cilindrul cu apă. A fost costisitor și incomod.

Noul motor cu abur a fost proiectat într-un mod diferit. Deci, cilindrul a fost închis într-o jachetă specială din abur. Astfel, Watt și-a atins starea caldă 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 s-a transformat din nou în apă acolo. 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 abur a schimbat și 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 înainte nu era posibil. Iar consumul de cărbune pe cal putere a fost de patru ori mai mic decât, respectiv, cel al mașinilor cu abur-atmosferă, ceea ce încerca James Watt să obțină. 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 pus în așteptare, 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 de la 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 vasului 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. Nava cu aburi mergea încet și uniform de-a lungul Senei, lovind mințile 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 vas cu aburi din lume, numit „Claremont”, în care era implicat cel mai puternic motor cu abur (foto prezentată), a navigat de-a lungul Golfului Hudson. Mulți pur și simplu nu au crezut în succes.

Claremont a pornit în călătoria sa inaugurală fără marfă și fără pasageri. Nimeni nu a vrut să călătorească la bordul unei nave care trage focul. Dar pe drumul de 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 mișcat încât i-a oferit temerașului o călătorie gratuită pe viață cu toate invențiile sale.