История изобретения паровых машин

– Паровая амфибия Эванса –

Машина-амфибия, она же Oruktor Amphibolos, была разработана американским изобретателем Оливером Эвансом. Транспортное средство было сделано в 1804 году и, как оказалось, стало первой самодвижущейся повозкой в США. Но, в отличие от европейских аналогов, она могла еще и плавать!
Свой автомобиль Эванс оснастил 5-сильным паровым двигателем, который приводил в движение два из четырех колес, установленных в нижней части корпуса, выполненного в форме лодки, а также гребное колесо, смонтированное на корме.
К сожалению, амфибия Эванса до наших дней не сохранилась

По описаниям изобретателя, длина полулодки-полуавтомобиля составляла исполинские девять с лишним метров, а масса – внимание! – достигала 15 тонн. Заказчиком Oruktor Amphibolos, кстати, выступил совет по здравоохранению Филадельфии

Машина должна была использоваться для чистки рек и работ в местных доках. Но не сложилось.
Главной проблемой амфибии стала ее надежность. Во время ходовых испытаний машина сломалась прямо в центре города, власти которого вложились в ее разработку.

Паровой автомобиль в искусстве

Иллюстрация 1880 г. к роману Жюля Верна «Паровой дом»

Одним из первых жанровых направлений, повествующих о выдающемся молодом изобретателе и его изобретениях, является эдисонада XIX—XX веков. Ранним примером этого жанра является произведение для подростков «Паровой человек в прериях» (1868) Эдварда С. Эллиса.

Хотя паровые автомобили давно уже существовали ко времени написания романа Жюля Верна «Паровой дом» в 1880 году, механические слоны, использовавшие для передвижения энергию пара, были первыми шагоходами в литературе и послужили прототипом знаменитым имперским ходячим боевым машинам из миров «звёздных войн» (тяжелые шагоходы AT-AT).

Паровая машина — один из значимых атрибутов культуры стимпанк (паропанк) и её .

Паровой автомобиль в искусстве

Иллюстрация 1880 г. к роману Жюля Верна «Паровой дом»

Одним из первых жанровых направлений, повествующих о выдающемся молодом изобретателе и его изобретениях, является эдисонада XIX—XX веков. Ранним примером этого жанра является произведение для подростков «Паровой человек в прериях» (1868) Эдварда С. Эллиса.

Хотя паровые автомобили давно уже существовали ко времени написания романа Жюля Верна «Паровой дом» в 1880 году, механические слоны, использовавшие для передвижения энергию пара, были первыми шагоходами в литературе и послужили прототипом знаменитым имперским ходячим боевым машинам из миров «звёздных войн» (тяжелые шагоходы AT-AT).

Паровая машина — один из значимых атрибутов культуры стимпанк (паропанк) и её .

Изобретение Уатта

Первым изобрел оборудование компактных размеров, но достаточно мощное, Джеймс Уатт. Паровая машина была первой в своем роде. Механик из университета Глазго в 1763 году принялся чинить паровой агрегат Ньюкомена. В результате ремонта он понял, как сократить расход топлива. Для этого необходимо было держать цилиндр в постоянно нагретом состоянии. Однако паровая машина Уатта не могла быть готова, пока не решилась проблема конденсации пара.

Решение пришло, когда механик проходил мимо прачечных и заметил, что клубы пара выходят из-под крышек котлов. Он понял, что пар – это газ, и ему нужно перемещаться в цилиндре с пониженным давлением.

Добившись герметичности внутри парового цилиндра с помощью пеньковой веревки, пропитанной маслом, Уатт смог отказаться от атмосферного давления. Это стало большим шагом вперед.

В 1769 году механик получил патент, в котором прописывалось, что температура двигателя в паровой машине будет всегда равна температуре пара. Однако дела незадачливого изобретателя шли не так хорошо, как ожидалось. Он был вынужден заложить патент за долги.

В 1772 году он знакомится с Мэтью Болтоном, который был богатым промышленником. Тот выкупил и вернул Уатту его патенты. Изобретатель вернулся к работе, поддерживаемый Болтоном. В 1773 году паровая машина Уатта прошла испытание и показала, что потребляет угля значительно меньше своих аналогов. Через год в Англии начался выпуск его машин.

В 1781 году изобретателю удалось запатентовать свое следующее творение – паровую машину для приведения в движение промышленных станков. Спустя время все эти технологии позволят двигать при помощи пара поезда и пароходы. Это полностью перевернет жизнь человека.

Одним из людей, изменивших жизнь многих, стал Джеймс Уатт, паровая машина которого ускорила технический прогресс.

Рекорды скорости

Паровой автомобиль Stanley в 1903 установил скоростной рекорд Daytona Beach Road Course

В 1906 году паровой автомобиль фирмы Stanley установил рекорд скорости — 205,5 км/ч (127,659 миль/час). Стоит отметить, что в следующем году рекорд пытались побить снова, но автомобиль потерпел аварию из-за неровностей трассы. Модель 1907 года проезжала на одной заправке водой 50 миль. Необходимое для движения давление пара достигалось за 10-15 минут от запуска машины. Это были любимые машины полицейских и пожарных Новой Англии. 14 мая 1913 года в гонках по Санкт-Петербургу, на Волхонском шоссе, преодолена скорость 202,1 км/ч. Русская автогонщица Римская-Корсакова разогнала автомобиль до 110 км/ч.

Самая высокая скорость для паровых автомобилей была достигнута в августе 2009 года , разработанным группой британских инженеров. Средняя максимальная скорость нового болида в двух заездах составила 139,843 мили в час, или 223,748 километра в час. В первом заезде болид развил скорость 136,103 мили в час (217,7 километра в час), а во втором — 151,085 мили в час (241,7 километра в час). Паровой автомобиль оснащён 12 котлами, в которых вода нагревается за счёт сгорания природного газа. Из котлов пар под давлением, со скоростью в два раза превышающей скорость звука, подаётся в турбину. В минуту в котлах испаряется около 40 литров воды. Общая мощность силовой установки составляет 360 лошадиных сил.

Куда они делись

Возникает вопрос: если паровые автомобили так хороши, то почему же они не вытеснили автомобили с ДВС? Паровой двигатель, насыщенный автоматикой, множеством вспомогательных агрегатов, в начале XX века был сложнее и дороже, чем ДВС, и при этом имел меньший КПД. К тому же, занимал довольно много места — в первую очередь из-за необходимости иметь отдельный бак с водой. Токсичность же выхлопа в те времена никто не ограничивал. И паровая машина проиграла.

С тех пор ДВС значительно усложнился, оброс электроникой, а для снижения токсичности его выхлопа используется специальная система. Сложными стали и трансмиссии. Так что неизвестно, на чем бы мы ездили сейчас, появись экологические требования на полвека раньше.

Машины Британской империи

Компактная паровая пожарная машина перевозила пожарный насос, работающий на пару.  Насос, двигатель и паровой котел монтировались повозку с колесами, таким образом, все оборудование могло перевозиться с места на место.

Вряд ли можно сказать, что паровая пожарная машина была «изобретена». Она представляет собой сочетание двух ранее известных устройств, насоса и парового двигателя. Единственная проблема, стоящая перед теми, кто изготавливал первую паровую пожарную машину, была в том, как уменьшить  вес машины, способной перекачать большое количество воды, чтобы она смогла свободно передвигаться по улице.

Когда начали производится первые паровые пожарные машины, возникла ожесточенная борьба между двумя производителями: фирмами «Merryweather & Sons» и «Shand Mason & Co».

1863, «Sutherland», Merryweather & Sons

В Лондонском музее естествознания находится модель «Sutherland», паровая машина приобретена Адмиралтейством для верфи Девенпорта в 1863 году. Это третья паровая машина построенная Мерриуэзером. Модель приняла участие в конкурсе пожарных паровых машин в Кристал-Пэлас в 1863 году, где в борьбе с шестью другими машинами, выиграла первый приз в размере 250 фунтов стерлингов в классе больших машин (свыше 3360 фунтов (1524 кг), но не более 6720 фунтов (3048 кг)).

Модель оставалась на вооружении Адмиралтейства до 1905 года, пока не была заменена на «Greenwich Gem». Была вновь использована в 1918 году, а затем передана в Музей науки в 1924 году. Характеристики машины описаны следующим образом:  вес 6496 фунтов (2946 кг),  мощность 60 лошадиных сил. В 1890 году после почти 30 лет службы, на паровой машине был заменен котел, это объясняет, почему ее нынешний облик отличается от старых фотографий.

1876 St. George, «Sedgwick’s Brewery», Shand Mason & Co

Эта прекрасная машина была построена для пивоваренного завода Уотфорда,  после того, как на нем случился большой пожар. Машина оставалась на службе до 1913 года, после чего была отремонтирована и продана в частную усадьбу в Норфолке. В 1979 году она была обнаружена в разрушенном состоянии и восстановлена. В настоящее время принадлежит Дереку Уилеру и является популярным экспонатом на выставках.

1879, «City of Chester», Shand Mason & Co

Одноцилиндровый паровой двигатель вертикального расположения. Машина находится и  поддерживаются в рабочем порядке в Чеширской пожарной бригаде.

Shepshed, Shand Mason Co, 1880 год

1880, «Gateshead», Merryweather & Sons

Gateshead, Merryweather and Sons, 1880 год

Одна из двух небольших паровых машин, приобретенных Северо-Восточной железной дорогой. После выкупа в 1986 году была восстановлена студентами школы британских инженеров железнодорожного транспорта в Дерби. В настоящее время на находится в Национальном Музее истории железных дорог в Йорке.

1880, «Greenwich», Merryweather & Sons

Greenwich, Merryweather & Sons, 1880 год

В музее Глазго находится восстановленная модель с вертикальным цилиндром под названием «Greenwich». На ливрее машины надпись John Brown and Company Limited».

1881 «Equilibrium», Shand Mason & Co

Equilibrium, Merryweather and Sons, 1881 год

На выставке в музее Брайдвелла находится модель «Equilibrium», купленная Дж. Коулманом в 1881 году. Эта пожарная машина с тремя цилиндрами была приобретена для защиты фабрики, после серьезного пожара, уничтожившего цех упаковки горчицы. Стоимость машины составила 700 фунтов стерлингов. Модель была восставнолена после Второй Мировой Войны и перемещена в музей в 1951 году.  Машина сохранила свою красную ливрею с надписью «CARROW WORKS FIRE BRIGADE Norwich».

1881 «Lymington», Shand Mason & Co

В коллекции музея «Milestones», открытом в 2000 году в Бэсингстоке, Гэмпшир, есть модель из Лондонской пожарной бригады. Эта паровая пожарная машина была доставлена в бригаду 21 сентября 1885 года.

На испытаниях, которые были устроены в честь ее прибытия, машина выдала 100 фунтов пара из холодной воды за время в восемь минут и 55 секунд. После 35 лет службы, машина была продана в городок Лимингтон, который заплатил за нее 200 фунтов стерлингов в июне 1920 года.

В 1928 году город приобрел пожарную машину Лейланда, и паровой двигатель был списан. Он был найдет в 1965 году и восстановлен силами пожарных станции Лимингтон. Там он и находился до передачи в музей в 2000 году.

Последователи

Однако история создания паровой машины на этом не закончилась. Следующим, уже гораздо более удачливым, чем Папен, оказался английский ученый Томас Ньюкомен. Он долго изучал работы своих предшественников, делая упор на слабые места. И взяв самое лучшее из их работ, создал в 1712 году свой аппарат. Новая паровая машина (фото представлено) была сконструирована следующим образом: использовались цилиндр, находившийся в вертикальном положении, а также поршень. Это Ньюкомен взял из работ Папена. Однако пар образовывался уже в другом котле. Вокруг поршня закреплялась цельная кожа, что значительно повышало герметичность внутри парового цилиндра. Данная машина также была пароатмосферной (вода поднималась из шахты при помощи атмосферного давления). Главными минусами изобретения были его громоздкость и неэкономичность: машина «съедала» огромное количество угля. Однако пользы она приносила значительно больше, чем изобретение Папена. Поэтому ее почти пятьдесят лет применяли в подземельях и шахтах. Ее использовали для откачивания грунтовых вод, а также для осушки кораблей. Томас Ньюкомен пытался преобразовать свою машину так, чтобы была возможность применять ее для движения транспорта. Однако все его попытки не увенчались успехом.

Следующим ученым, заявившим о себе, стал Д. Хулл из Англии. В 1736 году он представил миру свое изобретение: пароатмосферную машину, у которой в качестве движителя были лопастные колеса. Его разработка оказал более удачной, чем у Папена. Сразу же было выпущено несколько таких суден. В основном они использовались для того, чтобы буксировать баржи, корабли и другие суда. Однако надежность пароатмосферной машины не вызывала доверия, и суда оборудовали парусами как основным движителем.

И хотя Хуллу повезло больше, чем Папену, его изобретения постепенно потеряли актуальность, и от них отказались. Все-таки у пароатмосферных машин того времени было множество специфических недостатков.

Примечания

1. . Curious Expeditions (2 июля 2007). Дата обращения: 18 марта 2008.  — Note that the vehicle pictured is the Brumm model, not a replica of Verbiest’s design
2.  (недоступная ссылка). geum.ru. Дата обращения: 4 февраля 2018.
3. Гоголев Л. Д. Автомобили-солдаты: Очерки об истории развития автомобиля и военном применении автомобилей. — М.: Патриот, 1990. — С. 5. — 191 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-7030-0226-5.
4.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 7 ноября 2011.
5. Автомобиль // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
6. . Класс!ная физика. class-fizika.narod.ru. Дата обращения: 4 февраля 2018.
7. Alan Nash. . www.steam-up.co.uk. Дата обращения: 4 февраля 2018.
8. Денис Гордеев. . Mail Авто. Дата обращения: 19 ноября 2018.
9. . Автомобильные новости России и мира, тест-драйвы автомобилей, автоспорт. auto.lenta.ru. Дата обращения: 4 февраля 2018.
10.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 8 ноября 2011.
11.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 8 ноября 2011.
12.  (англ.). www.hybridcars.com. Дата обращения: 4 февраля 2018.
13. . Oxford Dictionaries | English. Oxford Dictionaries | English. Дата обращения: 4 февраля 2018.
14. en:Dudgeon (steam automobile company)

Паровой автомобиль в искусстве

Иллюстрация 1880 г. к роману Жюля Верна «Паровой дом»

Одним из первых жанровых направлений, повествующих о выдающемся молодом изобретателе и его изобретениях, является эдисонада XIX—XX веков. Ранним примером этого жанра является произведение для подростков «Паровой человек в прериях» (1868) Эдварда С. Эллиса.

Хотя паровые автомобили давно уже существовали ко времени написания романа Жюля Верна «Паровой дом» в 1880 году, механические слоны, использовавшие для передвижения энергию пара, были первыми шагоходами в литературе и послужили прототипом знаменитым имперским ходячим боевым машинам из миров «звёздных войн» (тяжелые шагоходы AT-AT).

Паровая машина — один из значимых атрибутов культуры стимпанк (паропанк) и её .

Стимпанк как веяние эпохи паровых машин

Говоря о паровых машинах, хочется упомянуть о популярном направлении – стимпанке. Термин состоит из двух английских слов — «пар» и «протест». Стимпанк — это вид научной фантастики, которая повествует о второй половине XIX века в викторианской Англии. Данный период в истории часто упоминается как Эпоха пара.

Все произведения имеют одну отличительную особенность – они повествуют о жизни второй половины XIX века, стиль повествования при этом напоминает роман Герберта Уэллса «Машина времени». В сюжетах описываются городские пейзажи, общественные строения, техника. Особое место уделяется дирижаблям, старинным машинам, причудливым изобретениям. Все металлические детали крепились при помощи клепок, поскольку сварку еще не применяли.

Термин «стимпанк» возник в 1987 году. Его популярность связана с появлением романа «Разностная машина». Написан он был в 1990 году Уильямом Гибсоном и Брюсом Стерлингом.

В начале XXI века в этом направлении было выпущено несколько известных кинофильмов:

• «Машина времени»;
• «Лига выдающихся джентльменов»;
• «Ван Хельсинг».

К предтечам стимпанка можно отнести произведения Жюля Верна и Григория Адамова. Интерес к этому направлению время от времени проявляется во всех сферах жизни – от кинематографа до повседневной одежды.

Изобретение…

История изобретения паровых машин начинает свой отсчет еще с первого столетия нашей эры. Нам становится известно устройство, описанное Героном Александрийским, и приводимое в действие паром. Пар, выходящий из сопл по касательной, закреплённых на шаре, заставлял двигатель вращаться. Настоящая же паровая турбина была изобретена в средневековом Египте гораздо позднее. Ее изобретателем является арабский философ, астроном и инженер 16 века Таги-аль-Диноме. Вертел с лопастями начинал вращаться благодаря потокам пара, направленным на него. В 1629 г. подобное решение было предложено итальянским инженером Джованни Бранка. Главным минусом этих изобретений было то, что потоки пара были рассеивающимися, а это безусловно приводит к большим потерям энергии.

Дальнейшее развитие паровых машин, не могло происходить без подобающих условий. Необходимо было и экономическое благополучие и необходимость данных изобретений. Естественно этих условий не было и не могло быть до 16 века, в виду столь низкого уровня развития. В конце 17 века была создана пара экземпляров сих изобретений, но серьезно воспринята не была. Создателем первой является испанец Аянс де Бомонт. Эдвард Сомерсет — ученый из Англии в 1663 году опубликовал проект и установил приводимое в движение паром устройство для подъёма воды на стену Большой башни в замке Реглан. Но поскольку все новое трудно воспринимается человеком, то финансировать данный проект никто не решился. Создателем парового котла считается француз Дени Папен. В ходе проведения опытов по вытеснению воздуха из цилиндра, посредством взрыва пороха, он выяснил, что полный вакуум можно получить только с помощью кипящей воды. А чтобы цикл был автоматический, необходимо чтобы пар производился отдельно в котле. Папену приписывают изобретение лодки, которое приводилось в движение посредством реактивной силы в комбинации концепций Таги-аль-Дина и Севери; также его изобретением считается предохранительный клапан.

Все описанные устройства не были использованы и признаны практичными. Даже «пожарная установка», которую в 1698 году сконструировал Томас Севери, прослужила не долго. Из-за высокого давления создаваемого паром в емкостях с жидкостями, они часто взрывались. Поэтому его изобретение посчитали небезопасным. В свете всех этих неудач история изобретения паровых машин могла бы прерваться, но нет.

На картинках изображен паровой тягач Куньо. Как можно заметить, он был очень громоздким и неудобным в управлении.

Английским кузнец, Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Он представлял собой усовершенствованную модель парового двигателя Севери. Он получил свое применение в качестве откачки воды из шахт. В шахтном насосе коромысло было связано с тягой, которая спускалась в шахту к камере насоса. Возвратно-поступательные движения тяги передавались поршню насоса, подававшему воду вверх. Двигатель Ньюкомена был популярен и пользовался спросом. Именно с появлением данного двигателя принято связывать начало английской промышленной революции. В России первая вакуумная машина была спроектирована И.И.Ползуновым в 1763 году, а через год проект был воплощен в жизнь. Она приводила в действие воздуходувные меха на Барнаульских Колывано-Воскресенских заводах. Идея Оливера Эванса и Ричарда Тревитика, о использовании паров высокого давления, принесла значительные результаты. Р.Тревитик успешно построил промышленные однотактовые двигатели высокого давления, известные как «корнуэльские двигатели». Не смотря на увеличение эффективности, так же возросло количество случаев взрывов котлов, которые не выдерживали огромного давления. Поэтому принято было использовать предохранительный клапан, для выпуска излишнего давления.

Французский изобретатель Николас-Йозеф Куньо продемонстрировал в 1769 году первое действующее самоходное паровое транспортное средство: «fardier à vapeur» (паровая телега). Его изобретение можно посчитать первым автомобилем. Самоходный паровой трактор используемый в качестве мобильного источника механической энергии показал свою эффективность, он приводил в движение различные СХ машины. В 1788 году был построен, Джоном Фитчем пароход, который осуществлял регулярное сообщение по реке Делавер между Филадельфией и Берлингтоном. Он обладал вместимостью всего 30 человек, а передвигался со скоростью до 12 км/ч. 21 февраля 1804 года на металлургическом заводе Пенидаррен в Мертир-Тидвиле в Южном Уэльсе был продемонстрирован первый самоходный железнодорожный паровой поезд, который был построен Ричардом Тревитиком.

Применение паровых машин на практике.

Машина Ньюкомена вскоре стала известна повсюду и, в частности, была усовершенствована, разработанной Джеймсом Уаттом в 1765 году системой двойного действия. Теперь паровая машина оказалась достаточно завершенной для использования в транспортных средствах, хотя из-за своих размеров лучше подходила для стационарных установок. Уатт предложил свои изобретения и в промышленности; он построил также машины для текстильных фабрик.

Первая паровая машина, используемая в качестве средства передвижения, был изобретена французом Николя Жозефом Куньо, инженером и военным стратегпм-любителем. В 1763 или 1765 году он создал автомобиль, который мог перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 и максимальной – 9,5 км/час. За первой попыткой последовала вторая – появился автомобиль для транспортировки орудий. Испытывался он, естественно, военными, но из-за невозможности продолжительной эксплуатации (непрерывный цикл работы новой машины не превышал 15 минут) изобретатель не получил поддержки властей и финансистов. Между тем в Англии совершенствовалась паровая машина. После нескольких безуспешных, базировавшихся на машине Уаттa попыток Мура, Вильяма Мердока и Вильяма Саймингтона, появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревисика, созданное по заказу Уэльской угольной шахты. В мир пришел активный изобретатель: из подземных шахт он поднялся на землю и в 1802 году представил человечеству мощный легковой автомобиль, достигавший скорости 15 км/час на ровной местности и 6 км/час на подъеме.

Приводимые в движение паром транспортные средства все чаще использовались и в США: Натан Рид в 1790 году удивил жителей Филадельфии своей моделью парового автомобиля. Однако еще больше прославился его соотечественник Оливер Эванс, который спустя четырнадцать лет изобрел автомобиль-амфибию. После наполеоновских войн, во время которых «автомобильные эксперименты» не проводились, вновь началась работа над изобретением и усовершенствованием паровой машины. В 1821 году ее можно было считать совершенной и достаточно надежной. С тех пор каждый шаг вперед в сфере приводимых в движение паром транспортных средств определенно способствовал развитию будущих автомобилей.

В 1825 году сэр Голдсуорт Гарни на участке длиной 171 км от Лондона до Бата организовал первую пассажирскую линию. При этом он использовал запатентованную им карету, имевшую паровой двигатель. Это стало началом эпохи скоростных дорожных экипажей, которые, однако, исчезли в Англии, но получили широкое распространение в Италии и во Франции. Подобные транспортные средства достигли наивысшего развития с появлением в 1873 году «Реверанса» Амедэ Балле весом 4500 кг и «Манселя» – более компактного, весившего чуть более 2500 кг и достигавшего скорости 35 км/час. Оба были предвестниками той техники исполнения, которая стала характерной для первых «настоящих» автомобилей. Несмотря на большую скорость кпд паровой машины был очень маленький. Болле был тем, кто запатентовал первую хорошо действующую систему рулевого управления, он так удачно расположил управляющие и контрольные элементы, что мы и сегодня это видим на приборном щитке.

Несмотря на грандиозный прогресс в области создания двигателя внутреннего сгорания, сила пара все еще обеспечивала более равномерный и плавный ход машины и, следовательно, имела много сторонников. Как и Болле, который построил и другие легкие автомобили, например Rapide в 1881 году со скоростью движения 60 км/час, Nouvelle в 1873 году, которая имела переднюю ось с независимой подвеской колес, Леон Шевроле в период между 1887 и 1907 годами запустил несколько автомобилей с легким и компактным парогенератором, запатентованным им в 1889 году. Компания De Dion-Bouton, основанная в Париже в 1883 году, первые десять лет своего существования производила автомобили с паровым двигателями и добилась при этом значительного успеха – ее автомобили выиграли гонки Париж-Руан в 1894 году.

Успехи компании Panhard et Levassor в использовании бензина привели, однако, к тому, что и De Dion перешел на двигатели внутреннего сгорания. Когда братья Болле стали управлять компанией своего отца, они сделали то же самое. Затем и компания Chevrolet перестроила свое производство. Автомобили с паровыми двигателями все быстрее и быстрее исчезали с горизонта, хотя в США они использовались еще до 1930 года. На этом самом моменте и прекратилось производство и изобретение паровых машин

Паровая пожарная машина Джорджа Брейтуэйта

Первая построенная паровая пожарная машина – Лондон, 1829, «Novelty» (Новинка). Конструктор – Джордж Брейтуэйт

Первая паровая пожарная машина называлась «Новинка», весила 2¼ тонны и имела мощность в 10 лошадиных сил. Насосы, 6½ дюймов в диаметре, а также паровые цилиндры, 7½, были двойными и располагались горизонтально, поршни и насос были смонтированы на одной оси. Отработанный пар из цилиндров подавался через питающий бак с помощью двух спиральных труб, таким образом, нагревая воду до ее подачи в котел, который был вертикальным, сужающимся к топочной камере внизу.

Топливо сжигалось по принудительному принципу: подаваясь сверху в котел, оно сгорало в закрытой камере, продукты сгорания проходили от камеры до дымохода по длинной змееевидной трубе, которая проходила ниже уровня воды несколько раз, пока не выходила над воздушной камерой насоса.

Насос подавал 200-250 галлонов воды на высоту до 90 футов. Машина была использована на ряде пожаров в Лондоне и убедительно доказала свое огромное значение, но все усилия конструкторов, направленные на то, чтобы обеспечить ее принятие в противопожарную службу столицы оказались напрасными, поскольку обеспокоенная общественность и компании по страхованию от пожаров были против ее использования. Несмотря на отказ англичан принять новый пожарный агрегат, Брэйтуэйту и его партнеру удалось убедить другие общины в полезности их машины и построить еще несколько.

Машина, привлекшая наибольшее внимания, была построена для короля Пруссии, в 1832 году, для защиты общественных зданий в Берлине. Это была его четвертая машина, которая называлась «Комета». Котел на машине был такого же плана как и на «Новинке», с некоторыми исключениями. Он имел двойные цилиндры и насосы, работающие горизонтально. Паровые цилиндры 12 х 14 и насосы 10½ х 14 работали с частотой от 18 до 25 оборотов в минуту, подавая воду через рукава в количестве от одного до четырех. Пар доводился до давления в 70 фунтов на дюйм в течение 20 минут, и через отверстие диаметров в 1¼ дюйма, пода подавалась на высоту до 115 футов. Машина потребляла три бушеля угля в час. Стоимость машины составляла 1 200 фунтов стерлингов или 6000$.

Четвертая машины Брэйтуэйта – «Comet» (Комета). Построена для короля Пруссии в 1832 году

Успех машины принес Брейтуэйту много положительных отзывов в Пруссии, но лондонцы не хотели слышать об этих новомодных машинах и пользовались старыми ручными насосами.

Пятая и последняя машина Брейтуэйта была построена в 1833 году, в качестве эксперимента. Котел на машине был выполнен по типу локомотивного.

Через семь лет работы, разочарованный и обескураженный, Брэйтуэйт отказался от своего детища. Еще через семь лет американцы взяли дело в свои руки, и, хотя это и было нелегко, в конце концов убедили мир, что сила пара имеет преимущество перед силой мышц.

History of the American Steam Fire-Engine by William T.King, 1896

Конструкция и механизм действия паровой машины

Паровой двигатель сжигает топливо во внешней камере сгорания. В результате тепло превращает воду в сжатый пар, который поступает в цилиндры и поршнем вращает коленчатый вал. Последний приводит в действие зубчатую передачу двигателя. Поскольку мотор не сжигает топливо внутри цилиндра, как это делает обычный двигатель, он может работать на любом топливе с меньшим количеством выхлопов.

Цилиндрический корпус современного парового двигателя сделан из алюминия. Рабочие устанавливают стержни для крепления 6 цилиндров из нержавеющей стали. Так как происходит постоянный контакт с паром, все детали сделаны из нержавеющих материалов.

Рабочий вставляет в каждый цилиндр поршень. Он алюминиевый, а головка и уплотнение, не дающие ему соприкасаться со стенками цилиндра, сделаны из жаростойкого углеродного волокна.  Стойки поршней соединены с коленвалом в центре кожуха с помощью особой детали – крестовины. Она нужна, чтобы скорректировать ход поршня, создавая более ровное вращение вала и сообщая двигателю больше энергии.

В отличие от обычного автомобильного мотора, где цилиндры расположены в ряд, эти цилиндры имеют идеальную конфигурацию и потому равноудалены от центра. Это предотвращает деформацию мотора под действием высокой температуры.

Над крестовиной для еще более ровного хода коленчатого вала помещен противовес. Теперь над каждым поршнем устанавливаются толкатели, которые воздействуют на клапан, позволяющий входить в цилиндр и двигать поршень. Основание каждого толкателя вставляют в направляющее кольцо. Затем закрепляют головки цилиндров. В каждой из них находится паровой клапан. Толкатель вставляют в клапан и в завершение сборки устанавливают эксцентрик, который двигает толкатели при вращении вала.

Собранные на заводе двигатели подвергаются нескольким эксплуатационным испытаниям. Первый пробный пуск с применением сжатого воздуха для поиска утечек и проверки, все ли детали работают как нужно. Если все в порядке, то уже процесс повторяют уже с паром.

Такой паровой двигатель может давать энергию разным механизмам. От автомобилей и кораблей до электрогенераторов. В автомобиле ему не нужна трансмиссия. Он производит большое количество энергии вращения.

Теперь теплообменник – компонент, превращающий воду в пар, который и создает энергию. При помощи колеса стальную трубку превращают в спираль. Спираль скрепляют стальной проволокой, оставляя зазоры. Когда топливо сгорает, жар распространяется с внешней стороны витков и между ними, нагревая воду внутри трубки быстрее и эффективнее, чем при контакте только с верхней и нижней поверхностями. Результат – перегретый пар всего за 5 секунд.

Нужны 6 таких спиралей, каждая для питания одного цилиндра. Стопка спиралей образует первичный теплообменник двигателя. Для проверки используют любые виды топлива. Даже отходы, такие как отработанное моторное масло и использованное растительное масло из фритюрниц в ресторанах. Подойдет практически все, что горит. Топливо сгорает при низком давлении, а не высоком, как в бензиновом или дизельном двигателе. Это означает, что горение идет на производство пара, создавая гораздо меньше парниковых газов. Большинство углеводородов полностью и не нужно доливать воду, потому что конденсатор снова превращает пар в воду, реализуя повторное использование.

Вода также действует в качестве смазки для двигателя. Паровой машине не нужно моторное масло. Помимо сгорания топлива она способна работать на других источниках тепла, таких как солнечный жар и выбросы тепла из топок и двигателей. Круто или нет? Решайте сами.

Можно сделать из простой банки двигатель, об этом в отдельной статье. Готовые китайские генераторы и другие изобретения в этом китайском магазине.