Авиационный паровой двигатель: Паровая машина — Википедия. Что такое Паровая машина

Паровая машина — Википедия. Что такое Паровая машина

Горизонтальная стационарная двухцилиндровая паровая машина для привода заводских трансмиссий. Конец XIX в. Экспонат Музея Индустриальной Культуры. Нюрнберг

Парова́я маши́на — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.

Первая паровая машина построена в XVII в. Папеном и представляла цилиндр с поршнем, который поднимался действием пара, а опускался давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе были построены в 1705 году вакуумные паровые машины Севери и Ньюкомена для выкачивания воды из копей. Значительные усовершенствования в вакуумной паровой машине были сделаны Джеймсом Уаттом в 1769 году. Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году.

Принцип действия

Рис. 4. Схема паровой машины тандем: 1 – поршень, 2 – поршневой шток, 3 – подшипник, 4 – шатун, 5 – кривошип, 6 – движение эксцентрикового клапана, 7 – маховик, 8 – скользящий клапан, 9 – центробежный регулятор Схема работы паровой машины двойного действия

Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям.

Принцип действия паровой машины показан на илл. Работа поршня 1 посредством штока 2, ползуна 3, шатуна 4 и кривошипа 5 передаётся главному валу 6, несущему маховик 7, который служит для снижения неравномерности вращения вала. Эксцентрик, сидящий на главном валу, с помощью эксцентриковой тяги приводит в движение золотник 8, управляющий впуском пара в полости цилиндра. Пар из цилиндра выпускается в атмосферу или поступает в конденсатор. Для поддержания постоянного числа оборотов вала при изменяющейся нагрузке паровые машины снабжаются центробежным регулятором 9, автоматически изменяющим сечение прохода пара, поступающего в паровую машину (

дроссельное регулирование, показано на рисунке), или момент отсечки наполнения (количественное регулирование).

Поршень образует в цилиндре паровой машины одну или две полости переменного объёма, в которых совершаются процессы сжатия и расширения, что показано на рис. кривыми зависимости давления p от объёма V указанных полостей.

Эти кривые образуют замкнутую линию в соответствии с тепловым циклом, по которому работает паровая машина между давлениями

p₁ и p₂, а также объёмами V₁ и V₂. Первичный поршневой двигатель предназначен для преобразования потенциальной тепловой энергии (давления) водяного пара в механическую работу. Рабочий процесс П. м. обусловлен периодическими изменениями упругости пара в полостях её цилиндра, объём которых изменяется в процессе возвратно-поступательного движения поршня. Пар, поступающий в цилиндр паровой машины расширяется и перемещает поршень. Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется с помощью кривошипно-шатунного механизма во вращательное движение вала. Впуск и выпуск пара осуществляются системой парораспределения. Для снижения тепловых потерь цилиндры паровой машины окружаются паровой рубашкой.

Моменты начала и конца процессов расширения и сжатия пара дают четыре основные точки реального цикла паровой машины: объём

V_e, определяемый точкой 1 начала или предварения впуска; объём конца впуска или наполнения Е, определяемый точкой 2 отсечки наполнения; объём предварения выпуска или конца расширения V_a, определяемый точкой 3 предварения выпуска; объём сжатия V_c, определяемый точкой 4 начала сжатия. В реальной паровой машине перечисленные объёмы фиксируются парораспределительными органами.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя может быть определён как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла.
КПД тепловой машины равен

ηth=WoutQin{\displaystyle \eta _{th}={\frac {W_{out}}{Q_{in}}}} ,

где

W_out — механическая работа, Дж;

Q_in — затраченное количество теплоты, Дж.

Тепловой двигатель не может иметь КПД больший, чем у цикла Карно, в котором количество теплоты передается от нагревателя с высокой температурой к холодильнику с низкой температурой. КПД идеальной тепловой машины Карно зависит исключительно от разности температур, причём в расчётах используется абсолютная термодинамическая температура. Следовательно, для паровых двигателей необходимы максимально высокая температура T₁ в начале цикла (достигаемая, например, с помощью пароперегрева) и как можно более низкая температура T₂ в конце цикла (например, с помощью конденсатора):

ηth≤1−T2T1{\displaystyle \eta _{th}\leq 1-{\frac {T_{2}}{T_{1}}}}

Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более.

Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД в 30—42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать КПД в 50—60 %. На ТЭЦ эффективность повышается за счёт использования частично отработавшего пара для отопления и производственных нужд. При этом используется до 90 % энергии топлива и только 10 % рассеивается бесполезно в атмосфере.

Такие различия в эффективности происходят из-за особенностей термодинамического цикла паровых машин. Например, наибольшая отопительная нагрузка приходится на зимний период, поэтому КПД ТЭЦ зимой повышается.

Одна из причин снижения КПД в том, что средняя температура пара в конденсаторе несколько выше, чем температура окружающей среды (образуется т. н. температурный напор). Средний температурный напор может быть уменьшен за счёт применения многоходовых конденсаторов. Повышает КПД также применение экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей и других средств оптимизации парового цикла.

У паровых машин очень важным свойством является то, что изотермическое расширение и сжатие происходят при постоянном давлении, конкретно — при давлении поступающего из котла пара. Поэтому теплообменник может иметь любой размер, а перепад температур между рабочим телом и охладителем или нагревателем составляют чуть ли не 1 градус. В результате тепловые потери могут быть сведены к минимуму. Для сравнения, перепады температур между нагревателем или охладителем и рабочим телом в стирлингах может достигать 100 °C.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом паровых машин, как двигателей внешнего сгорания, в том, что из-за отделения котла от паровой машины можно использовать практически любой вид топлива (источник тепла) — от кизяка до урана. Это отличает их от двигателей внутреннего сгорания, каждый тип которых требует использования определённого вида топлива. Наиболее заметно это преимущество при использовании ядерной энергии, поскольку ядерный реактор не в состоянии генерировать механическую энергию, а производит только тепло, которое используется для выработки пара, приводящего в движение паровые машины (обычно паровые турбины).

Кроме того, есть и другие источники тепла, которые не могут быть использованы в двигателях внутреннего сгорания, например, солнечная энергия. Интересным направлением является использование энергии разности температур Мирового океана на разных глубинах.

Подобными свойствами также обладают другие типы двигателей внешнего сгорания, такие как двигатель Стирлинга, которые могут обеспечить весьма высокую эффективность, но имеют существенно большие вес и размеры, чем современные типы паровых двигателей.

Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает, а, наоборот, возрастает в связи с низким атмосферным давлением. Паровозы до сих пор используются в горных районах Латинской Америки и Китая, несмотря на то, что в равнинной местности они давно были заменены более современными типами локомотивов.

В Швейцарии (Brienz Rothhorn) и в Австрии (Schafberg Bahn) новые паровозы, использующие сухой пар, доказали свою эффективность. Этот тип паровоза был разработан на основе моделей Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) 1930-х годов, со множеством современных усовершенствований, таких как использование роликовых подшипников, современная теплоизоляция, сжигание в качестве топлива лёгких нефтяных фракций, улучшенные паропроводы, и т. д. В результате такие паровозы имеют на 60 % меньшее потребление топлива и значительно меньшие требования к обслуживанию

[уточнить]. Экономические качества таких паровозов сравнимы с современными тепловозами и электровозами^{[уточнить]}.

Кроме того, паровые локомотивы значительно легче, чем дизельные и электрические, что особенно актуально для горных железных дорог. Особенностью паровых двигателей является то, что они не нуждаются в трансмиссии, передавая усилие непосредственно на колёса.

Изобретение и развитие

Первая паровая машина Папена (1690) Паровая машина Папена

Первое известное устройство, приводимое в движение паром, было описано Героном Александрийским в первом столетии. Пар, выходящий по касательной из дюз, закреплённых на шаре, заставлял последний вращаться.

Реальная паровая турбина была изобретена намного позже, в средневековом Египте, турецким астрономом, физиком и инженером XVI века Такиюддином аш-Шами. Он предложил метод вращения вертела посредством потока пара, направляемого на лопасти, закреплённые по ободу колеса.

Подобную машину предложил в 1629 году итальянский инженер Джованни Бранка для вращения цилиндрического анкерного устройства, которое поочерёдно поднимало и отпускало пару пестов в ступах. Паровой поток в этих ранних паровых турбинах был не концентрированным, и большая часть его энергии рассеивалась во всех направлениях, что приводило к значительным потерям энергии.

Паровая машина была создана испанским изобретателем Иеронимо Аянсом де Бомонт, изобретения которого повлияли на патент Т. Севери (см. ниже). Принцип действия и применение паровых машин были описаны также в 1655 году англичанином Эдвардом Сомерсетом. В 1663 году он опубликовал проект и установил приводимое в движение паром устройство для подъёма воды на стену Большой башни в замке Реглан (углубления в стене, где двигатель был установлен, были ещё заметны в 19-м столетии). Однако никто не был готов рисковать деньгами для этой новой революционной концепции, и паровая машина осталась неразработанной.

Одним из опытов французского физика и изобретателя Дени Папена было создание вакуума в закрытом цилиндре. В середине 1670-х в Париже он в сотрудничестве с голландским физиком Гюйгенсом работал над машиной, которая вытесняла воздух из цилиндра путём взрыва пороха в нём. Видя неполноту вакуума, создаваемого при этом, Папен после приезда в Англию в 1680 году создал вариант такого же цилиндра, в котором получил более полный вакуум с помощью кипящей воды, которая конденсировалась в цилиндре. Таким образом, он смог поднять груз, присоединённый к поршню верёвкой, перекинутой через шкив. Система работала только как демонстрационная модель: для повторения процесса весь аппарат должен был быть демонтирован и повторно собран. Папен быстро понял, что для автоматизации цикла пар должен быть произведён отдельно в котле. Поэтому Папен считается изобретателем парового котла, проложив таким образом путь к паровому двигателю Ньюкомена. Однако конструкцию действующей паровой машины он не предложил. Папен также проектировал лодку, приводимую в движение колесом с реактивной силой в комбинации концепций Таки ад-Дина и Севери; ему также приписывают изобретение множества важных устройств, например, предохранительного клапана.

Ни одно из описанных устройств фактически не было применено как средство решения полезных задач. Первым применённым на производстве паровым двигателем была «пожарная установка», сконструированная английским военным инженером Томасом Севери в 1698 году. На своё устройство Севери в 1698 году получил патент. Это был паровой насос без поршня, и, очевидно, не слишком эффективный, так как тепло пара каждый раз терялось во время охлаждения контейнера, и довольно опасный в эксплуатации, так как вследствие высокого давления пара ёмкости и трубопроводы насоса иногда взрывались. Так как это устройство можно было использовать как для вращения колёс водяной мельницы, так и для откачки воды из шахт, изобретатель назвал его «другом рудокопа».

В 1712 году английский кузнец Томас Ньюкомен продемонстрировал свой «атмосферный (вакуумный) двигатель». Это был усовершенствованный паровой двигатель Севери, в котором Ньюкомен применил цилиндр с поршнем и существенно снизил рабочее давление пара. Первым применением двигателя Ньюкомена была откачка воды из глубокой шахты. В шахтном насосе коромысло было связано с тягой, которая спускалась в шахту к камере насоса. Возвратно-поступательные движения тяги передавались поршню насоса, который подавал воду наверх. Именно насос Ньюкомена стал первым паровым двигателем, получившим широкое практическое применение.

В 1720 г. немецкий физик Якоб Лёйпольд^[en] изобрёл двухцилиндровый паровой двигатель высокого давления, в котором рабочий ход совершается не низким давлением вакуума, образующимся после впрыска воды в цилиндр с горячим водяным паром, как в вакуумных двигателях, а высоким давлением горячего водяного пара. Отработанный пар сбрасывается в атмосферу. Но машины высокого давления были построены только через 80 лет, в начале XIX века, американцем Оливером Эвансом и англичанином Ричардом Тревитиком.

В 1763 году механиком И. И. Ползуновым была спроектирована первая в России двухцилиндровая вакуумная паровая машина для приведения в действие воздуходувных мехов на Барнаульских Колывано-Воскресенских заводах, которая была построена в 1764 году.

В 1765 г. Джеймс Уатт, для повышения КПД вакуумного двигателя Ньюкомена, сделал отдельный конденсатор. Двигатель всё ещё оставался вакуумным.

В 1781 году Джеймс Уатт запатентовал вакуумную паровую машину с кривошипношатунным механизмом, которая производила непрерывное вращательное движение вала (в отличие от поступательного движения в вакуумном двигателе водоподъёмного насоса Ньюкомена). Двигатель всё ещё оставался вакуумным, но вакуумный двигатель Уатта с кривошипно-шатунным механизмом, мощностью десять лошадиных сил, стало возможным, при наличии каменного угля и воды, устанавливать и использовать в любом месте для любой цели. С вакуумным двигателем Уатта принято связывать начало промышленной революции в Англии.

Дальнейшим повышением эффективности парового двигателя было применение пара высокого давления американцем Оливером Эвансом и англичанином Ричардом Тревитиком.

В 1786 году Эванс попытался было запатентовать обычный паровой автомобиль, в котором приводом служила паровая машина высокого давления, но патентное управление отказало Эвансу, посчитав его идею нелепой фантазией. Позже Эванс изготовил в общей сложности около полусотни подобных машин, большая часть которых использовалась для привода насосных установок.

Ричард Тревитик, инициатор создания и применения стационарных машин, работающих при высоких давлениях (получил патент на «машину высокого давления» в 1800), освоил на практике цилиндрические паровые (так называемые «корнваллийские») котлы (1815). С 1797 строил модели паровых повозок, а в 1801 начал строить оригиналы повозок, последняя из которых прошла успешные испытания в Корнуэлле и Лондоне (1802—1803).

В 1801 году Ричард Тревитик построил первый в истории паровоз «Puffing Devil», затем в 1802 году паровоз «Coalbrookdale» для одноимённой угольной компании.

Тревитик успешно строил промышленные однотактовые двигатели высокого давления, известные как «корнуэльские двигатели». Они работали с давлением 50 фунтов на квадратный дюйм, или 345 кПа (3,405 атмосферы). Однако с увеличением давления возникала и большая опасность взрывов в машинах и котлах, что приводило вначале к многочисленным авариям. С этой точки зрения наиболее важным элементом машины высокого давления был предохранительный клапан, который выпускал лишнее давление. Надёжная и безопасная эксплуатация началась только с накоплением опыта и стандартизацией процедур сооружения, эксплуатации и обслуживания оборудования. Множество вакуумных двигателей, построенных ранее по схеме Джеймса Уатта, после изобретения Эванса и Тревитика были перестроены по схеме «корнуэльского двигателя» высокого давления.

В 1769 году французский изобретатель Николя-Жозеф Кюньо продемонстрировал первое действующее самоходное паровое транспортное средство: «fardier à vapeur» (паровую телегу). Возможно, его изобретение можно считать первым автомобилем. Самоходный паровой трактор оказался очень полезным в качестве мобильного источника механической энергии, приводившего в движение другие сельскохозяйственные машины: молотилки, прессы и др. В 1788 году пароход, построенный Джоном Фитчем, уже осуществлял регулярное сообщение по реке Делавэр между Филадельфией (штат Пенсильвания) и Берлингтоном (штат Нью-Йорк). Он поднимал на борт 30 пассажиров и шёл со скоростью 7—8 узлов. 21 февраля 1804 года на металлургическом заводе Пенидаррен в городе Мертир-Тидвил в Южном Уэльсе демонстрировался первый самоходный железнодорожный паровой локомотив, построенный Ричардом Тревитиком.

В 1824 году французский учёный и инженер Сади Карно в своём сочинении «О движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» впервые описал цикл работы термодинамической системы, позже названный его именем^[1][2].

Следует отметить, что распространение парового двигателя шло постепенно: механизмы, использующие водную и ветряную энергию, ещё долго конкурировали с паровыми машинами. В частности, до 1870 года в Соединённых Штатах большинство фабрик использовали энергию водяных турбин, а не паровых двигателей^[3].

Классификация

Паровые машины разделяются:

• по способу действия пара на машины с расширением и без него, причем первые считаются наиболее экономичными
• по используемому пару
  • низкого давления (до 12 кг/см²)
  • среднего давления (до 60 кг/см²)
  • высокого давления (свыше 60 кг/см²)
• по числу оборотов вала
  • тихоходные (до 50 об/мин, как на колёсных пароходах)
  • быстроходные.
• по давлению выпускаемого пара
  • на конденсационные (давление в конденсаторе 0,1—0,2 ата)
  • выхлопные (с давлением 1,1—1,2 ата)
  • теплофикационные с отбором пара на нагревательные цели или для паровых турбин давлением от 1,2 ата до 60 ата в зависимости от назначения отбора (отопление, регенерация, технологические процессы, срабатывание высоких перепадов в предвключённых паровых турбинах).
• По расположению цилиндров
  • горизонтальные
  • наклонные
  • вертикальные
• по числу цилиндров
  • одноцилиндровые
  • многоцилиндровые
    • сдвоенные, строенные и т.  д., в которых каждый цилиндр питается свежим паром
    • паровые машины многократного расширения, в которых пар последовательно расширяется в 2, 3, 4 цилиндрах возрастающего объёма, переходя из цилиндра в цилиндр через т. н. ресиверы (коллекторы).

По типу передаточного механизма паровые машины многократного расширения делятся на тандем-машины (рис. 4) и компаунд-машины (рис. 5). Особую группу составляют прямоточные паровые машины, в которых выпуск пара из полости цилиндра осуществляется кромкой поршня.

По их применению: на стационарные машины и нестационарные (в том числе передвижные), устанавливаемые на различные типы транспортных средств.
Стационарные паровые машины могут быть разделены на два типа по режиму использования:

• Машины с переменным режимом, к которым относятся машины металлопрокатных станов, паровые лебёдки и подобные устройства, которые должны часто останавливаться и менять направление вращения.
• Силовые машины, которые редко останавливаются и не должны менять направление вращения. Они включают энергетические двигатели на электростанциях, а также промышленные двигатели, использовавшиеся на заводах, фабриках и на кабельных железных дорогах до широкого распространения электрической тяги. Двигатели малой мощности используются на судовых моделях и в специальных устройствах.

Паровая лебёдка в сущности является стационарным двигателем, но установлена на опорной раме, чтобы её можно было перемещать. Она может быть закреплена тросом за якорь и передвинута собственной тягой на новое место.

Паровые машины с возвратно-поступательным движением

Двигатели с возвратно-поступательным движением используют энергию пара для перемещения поршня в герметичной камере или цилиндре. Возвратно-поступательное действие поршня может быть механически преобразовано в линейное движение поршневых насосов или во вращательное движение для привода вращающихся частей станков или колёс транспортных средств.

Вакуумные машины

Гравюра двигателя Ньюкомена. Это изображение скопировано с рисунка в работе Дезаглирса «курс экспериментальной философии», 1744, которая является изменённой копией гравюры Генри Битона, датированной 1717 годом. Вероятно, изображён второй двигатель Ньюкомена, установленный приблизительно в 1714 в угольной шахте Гриф в Уоркшире.

Ранние паровые машины назывались вначале «огневыми машинами», а также «атмосферными» или «конденсирующими» двигателями Уатта. Они работали на вакуумном принципе и поэтому известны также как «вакуумные двигатели». Такие машины работали для привода поршневых насосов, во всяком случае, нет никаких свидетельств о том, что они использовались в иных целях. При работе паровой машины вакуумного типа в начале такта пар низкого давления впускается в рабочую камеру или цилиндр. Впускной клапан после этого закрывается, и пар охлаждается, конденсируясь. В двигателе Ньюкомена охлаждающая вода распыляется непосредственно в цилиндр, и конденсат сбегает в сборник конденсата. Таким образом создаётся вакуум в цилиндре. Атмосферное давление в верхней части цилиндра давит на поршень, и вызывает его перемещение вниз, то есть рабочий ход.

Поршень связан цепью с концом большого коромысла, вращающегося вокруг своей середины. Насос под нагрузкой связан цепью с противоположным концом коромысла, которое под действием насоса возвращает поршень к верхней части цилиндра силой гравитации. Так происходит обратный ход. Давление пара низкое и не может противодействовать движению поршня.^[4]

Постоянное охлаждение и повторное нагревание рабочего цилиндра машины было очень расточительным и неэффективным, тем не менее, эти паровые машины позволяли откачивать воду с большей глубины, чем это было возможно до их появления. В 1774 году появилась версия паровой машины, созданная Уаттом в сотрудничестве с Мэттью Боултоном, основным нововведением которой стало вынесение процесса конденсации в специальную отдельную камеру (конденсатор). Эта камера помещалась в ванну с холодной водой, и соединялась с цилиндром трубкой, перекрывающейся клапаном. К конденсационной камере была присоединена специальная небольшая вакуумная помпа (прообраз конденсатного насоса), приводимая в движение коромыслом и служащая для удаления конденсата из конденсатора. Образовавшаяся горячая вода подавалась специальным насосом (прообразом питательного насоса) обратно в котёл. Ещё одним радикальным нововведением стало закрытие верхнего конца рабочего цилиндра, в верхней части которого теперь находился пар низкого давления. Этот же пар присутствовал в двойной рубашке цилиндра, поддерживая его постоянную температуру. Во время движения поршня вверх этот пар по специальным трубкам передавался в нижнюю часть цилиндра, для того, чтобы подвергнуться конденсации во время следующего такта. Машина, по сути, перестала быть «атмосферной», и её мощность теперь зависела от разницы давлений между паром низкого давления и тем вакуумом, который удавалось получить.

версия паровой машины, созданная Уаттом

В паровой машине Ньюкомена смазка поршня осуществлялась небольшим количеством налитой на него сверху воды, в машине Уатта это стало невозможным, поскольку в верхней части цилиндра теперь находился пар, пришлось перейти на смазку смесью тавота и нефти. Такая же смазка использовалась в сальнике штока цилиндра. [1]

Вакуумные паровые машины, несмотря на очевидные ограничения их эффективности, были относительно безопасны, использовали пар низкого давления, что вполне соответствовало общему невысокому уровню котельных технологий XVIII века. Мощность машины ограничивалась низким давлением пара, размерами цилиндра, скоростью сгорания топлива и испарения воды в котле, а также размерами конденсатора. Максимальный теоретический КПД был ограничен относительно малой разницей температур по обе стороны поршня; это делало вакуумные машины, предназначенные для промышленного использования, слишком большими и дорогими.

Корнуэльская машина, построенная Тревитиком.

Приблизительно в 1811 году Ричард Тревитик усовершенствовал машину Уатта. Давление пара над поршнем достигло 275 кПа (2,8 атмосферы), и именно оно давало основную мощность для совершения рабочего хода; кроме того, был существенно усовершенствован конденсатор. Такие машины получили название корнуэльских^[en], и строились вплоть до 1890-х годов. Множество старых машин Уатта было реконструировано до этого уровня. Некоторые из корнуэльских машин имели весьма большой размер.

Паровые машины высокого давления

В паровых машинах пар поступает из котла в рабочую камеру цилиндра, где расширяется, оказывая давление на поршень и совершая полезную работу. После этого расширенный пар может выпускаться в атмосферу или поступать в конденсатор. Важное отличие машин высокого давления от вакуумных состоит в том, что давление отработанного пара превышает атмосферное или равно ему, то есть вакуум не создаётся. Отработанный пар обычно имел давление выше атмосферного и часто выбрасывался в дымовую трубу, что позволяло увеличить тягу котла.

Важность увеличения давления пара состоит в том, что при этом он приобретает более высокую температуру. Таким образом, паровая машина высокого давления работает при большей разнице температур чем та, которую можно достичь в вакуумных машинах. После того, как машины высокого давления заменили вакуумные, они стали основой для дальнейшего развития и совершенствования всех возвратно-поступательных паровых машин. Однако то давление, которое считалось в 1800 году высоким (275—345 кПа), сейчас рассматривается как очень низкое — давление в современных паровых котлах в десятки раз выше.

Дополнительное преимущество машин высокого давления состоит в том, что они намного меньше при заданном уровне мощности, и соответственно, существенно менее дорогие. Кроме того, такая паровая машина может быть достаточно лёгкой и компактной, чтобы использоваться на транспортных средствах. Возникший в результате паровой транспорт (паровозы, пароходы) революционизировал коммерческие и пассажирские перевозки, военную стратегию, и вообще затронул практически каждый аспект общественной жизни.

Паровые машины двойного действия

Следующим важным шагом в развитии паровых машин высокого давления стало изобретение в 1782 г. Джеймсом Уаттом машины двойного действия. В машинах одиночного действия поршень перемещался в одну сторону силой расширяющегося пара, но обратно он возвращался или под действием гравитации, или за счёт момента инерции вращающегося маховика, соединённого с паровой машиной.

В паровых машинах двойного действия свежий пар поочередно подается в обе стороны рабочего цилиндра, в то время как отработанный пар с другой стороны цилиндра выходит в атмосферу или в конденсатор. Это потребовало создания достаточно сложного механизма парораспределения. Принцип двойного действия повышает скорость работы машины и улучшает плавность хода.

Поршень такой паровой машины соединён со скользящим штоком, выходящим из цилиндра. К этому штоку крепится качающийся шатун, приводящий в движение кривошип маховика. Система парораспределения приводится в действие другим кривошипным механизмом. Механизм парораспределения может иметь функцию реверса для того, чтобы можно было менять направление вращения маховика машины.

Паровая машина двойного действия примерно вдвое мощнее обычной паровой машины, и кроме того, может работать с намного более лёгким маховиком. Это уменьшает вес и стоимость машин.

Большинство возвратно-поступательных паровых машин использует именно этот принцип работы, что хорошо видно на примере паровозов. Когда такая машина имеет два или более цилиндров, кривошипы устанавливаются со сдвигом в 90 градусов для того, чтобы гарантировать возможность запуска машины при любом положении поршней в цилиндрах. Некоторые колёсные пароходы имели одноцилиндровую паровую машину двойного действия, и на них приходилось следить, чтобы колесо не останавливалось в мёртвой точке, то есть в таком положении, при котором запуск машины невозможен.

В 1832 году впервые в России на заводе была построена паровая машина с кривошипно-шатунным механизмом для военного парохода «Геркулес» (Строитель парохода — английский кораблестроитель на русской службе В. Ф. Стокке.). Это была первая в мире удачная для пароходов паровая машина без балансира в 240 сил^[5]. Англичане дважды, в 1822 и 1826 годах, делали попытку изготовить такие машины для своих пароходов, но они оказались неудачными и их пришлось заменить обычными балансирными машинами. Лишь на пароходе «Горгон» (Gorgon), спущенном на воду в 1837 году, они смогли установить машину прямого действия (без балансира), которая стала работать нормально. ^[6]

Парораспределение

Индикаторная диаграмма, показывающая четырёхфазный цикл поршневой паровой машины двойного действия

В большинстве возвратно-поступательных паровых машин пар изменяет направление движения в каждом такте рабочего цикла, поступая в цилиндр и выходя из него через один и тот же коллектор. Полный цикл двигателя занимает один полный оборот кривошипа и состоит из четырёх фаз — впуска, расширения (рабочая фаза), выпуска и сжатия. Эти фазы контролируются клапанами в «паровой коробке», смежной с цилиндром. Клапаны управляют потоком пара, последовательно соединяя коллекторы каждой стороны рабочего цилиндра с впускным и выпускным коллектором паровой машины. Клапаны приводятся в движение клапанным механизмом какого-либо типа. Простейший клапанный механизм даёт фиксированную продолжительность рабочих фаз и обычно не имеет возможности изменять направление вращения вала машины. Большинство клапанных механизмов более совершенны, имеют механизм реверса, а также позволяют регулировать мощность и крутящий момент машины путём изменения «отсечки пара», то есть изменяя соотношение фаз впуска и расширения. Так как обычно один и тот же скользящий клапан управляет и входным и выходным потоком пара, изменение этих фаз также симметрично влияет на соотношения фаз выпуска и сжатия. И здесь существует проблема, поскольку соотношение этих фаз в идеале не должно меняться: если фаза выпуска станет слишком короткой, то большая часть отработанного пара не успеет покинуть цилиндр, и создаст существенное противодавление на фазе сжатия. В 1840-х и 1850-х годах было совершено множество попыток обойти это ограничение, в основном путём создания схем с дополнительным клапаном отсечки, установленном на основном распределительном клапане, но такие механизмы не показывали удовлетворительной работы, к тому же получались слишком дорогими и сложными. С тех пор обычным компромиссным решением стало удлинение скользящих поверхностей золотниковых клапанов с тем, чтобы впускное окно было перекрыто дольше, чем выпускное. Позже были разработаны схемы с отдельными впускными и выпускными клапанами, которые могли обеспечить практически идеальный цикл работы, но эти схемы редко применялись на практике, особенно на транспорте, из-за своей сложности и возникающих эксплуатационных проблем. ^[7][8]

Сжатие

Выпускное окно цилиндра паровой машины перекрывается несколько раньше, чем поршень доходит до своего крайнего положения, что оставляет в цилиндре некоторое количество отработанного пара. Это означает, что в цикле работы присутствует фаза сжатия, формирующая так называемую «паровую подушку», замедляющую движение поршня в его крайних положениях. Кроме того, это устраняет резкий перепад давления в самом начале фазы впуска, когда в цилиндр поступает свежий пар.

Опережение

Описанный эффект «паровой подушки» усиливается также тем, что впуск свежего пара в цилиндр начинается несколько раньше, чем поршень достигнет крайнего положения, то есть присутствует некоторое опережение впуска. Это опережение необходимо для того, чтобы перед тем, как поршень начнёт свой рабочий ход под действием свежего пара, пар успел бы заполнить то мёртвое пространство, которое возникло в результате предыдущей фазы, то есть каналы впуска-выпуска и неиспользуемый для движения поршня объём цилиндра. ^[9]

Простое расширение

Простое расширение предполагает, что пар работает только при расширении его в цилиндре, а отработанный пар выпускается напрямую в атмосферу или поступает в специальный конденсатор. Остаточное тепло пара при этом может быть использовано, например, для обогрева помещения или транспортного средства, а также для предварительного подогрева воды, поступающей в котёл.

Компаунд

В процессе расширения в цилиндре машины высокого давления температура пара падает пропорционально его расширению. Поскольку теплового обмена при этом не происходит (адиабатический процесс), получается, что пар поступает в цилиндр с большей температурой, чем выходит из него. Подобные перепады температуры в цилиндре приводят к снижению эффективности процесса.

Один из методов борьбы с этим перепадом температур был предложен в 1804 году английским инженером Артуром Вульфом, который запатентовал Компаундную паровую машину высокого давления Вульфа. В этой машине высокотемпературный пар из парового котла поступал в цилиндр высокого давления, а после этого отработанный в нём пар с более низкой температурой и давлением поступал в цилиндр (или цилиндры) низкого давления. Это уменьшало перепад температуры в каждом цилиндре, что в целом снижало температурные потери и улучшало общий коэффициент полезного действия паровой машины. Пар низкого давления имел больший объём, и поэтому требовал большего объёма цилиндра. Поэтому в компаудных машинах цилиндры низкого давления имели больший диаметр (а иногда и большую длину) чем цилиндры высокого давления.

Такая схема также известна под названием «двойное расширение», поскольку расширение пара происходит в две стадии. Иногда один цилиндр высокого давления был связан с двумя цилиндрами низкого давления, что давало три приблизительно одинаковых по размеру цилиндра. Такую схему было легче сбалансировать.

Двухцилиндровые компаундные машины могут быть классифицированы как:

• Перекрёстный компаунд — Цилиндры расположены рядом, их паропроводящие каналы перекрещены.
• Тандемный компаунд — Цилиндры располагаются последовательно, и используют один шток.
• Угловой компаунд — Цилиндры расположены под углом друг к другу, обычно 90 градусов, и работают на один кривошип.

После 1880-х годов компаундные паровые машины получили широкое распространение на производстве и транспорте и стали практически единственным типом, используемым на пароходах. Использование их на паровозах не получило такого широкого распространения, поскольку они оказались слишком сложными, частично из-за того, что сложными были условия работы паровых машин на железнодорожном транспорте. Несмотря на то, что компаундные паровозы так и не стали массовым явлением (особенно в Великобритании, где они были очень мало распространены и вообще не использовались после 1930-х годов), они получили определённую популярность в нескольких странах.^[10]

Тандемные компаунд цилиндры и поршни-клапаны. 1907

Множественное расширение

Упрощённая схема паровой машины с тройным расширением.
Пар высокого давления (красный цвет) от котла проходит через машину, выходя в конденсатор при низком давлении (голубой цвет). Паровой двигатель тройного расширения. 1890-е

Логичным развитием схемы компаунда стало добавление в неё дополнительных стадий расширения, что увеличивало эффективность работы. Результатом стала схема множественного расширения, известная как машины тройного или даже четырёхкратного расширения. Такие паровые машины использовали серии цилиндров двойного действия, объём которых увеличивался с каждой стадией. Иногда вместо увеличения объёма цилиндров низкого давления использовалось увеличение их количества, так же, как и на некоторых компаундных машинах.

Изображение справа показывает работу паровой машины с тройным расширением. Пар проходит через машину слева направо. Блок клапанов каждого цилиндра расположен слева от соответствующего цилиндра.

Появление этого типа паровых машин стало особенно актуальным для флота, поскольку требования к размеру и весу для судовых машин были не очень жёсткими, а главное, такая схема позволяла легко использовать конденсатор, возвращающий отработанный пар в виде пресной воды обратно в котёл (использовать солёную морскую воду для питания котлов было невозможно). Наземные паровые машины обычно не испытывали проблем с питанием водой и потому могли выбрасывать отработанный пар в атмосферу. Поэтому такая схема для них была менее актуальной, особенно с учётом её сложности, размера и веса. Доминирование паровых машин множественного расширения закончилось только с появлением и широким распространением паровых турбин. Однако в современных паровых турбинах используется тот же принцип разделения потока на секции высокого, среднего и низкого давления.

Прямоточные паровые машины

Прямоточная паровая машина

Прямоточные паровые машины возникли в результате попытки преодолеть один недостаток, свойственный паровым машинам с традиционным парораспределением. Дело в том, что пар в обычной паровой машине постоянно меняет направление своего движения, поскольку и для впуска и для выпуска пара применяется одно и то же окно с каждой стороны цилиндра. Когда отработанный пар покидает цилиндр, он охлаждает его стенки и парораспределительные каналы. Свежий пар, соответственно, тратит определённую часть энергии на их нагревание, что приводит к падению эффективности. Прямоточные паровые машины имеют дополнительное окно, которое открывается поршнем в конце каждой фазы, и через которое пар покидает цилиндр. Это повышает эффективность машины, поскольку пар движется в одном направлении, и температурный градиент стенок цилиндра остаётся более или менее постоянным. Прямоточные машины одиночного расширения показывают примерно такую же эффективность, как компаундные машины с обычным парораспределением. Кроме того, они могут работать на более высоких оборотах, и потому до появления паровых турбин часто применялись для привода электрогенераторов, требующих высокой скорости вращения.

Прямоточные паровые машины бывают как одиночного, так и двойного действия.

Паровые турбины

Паровая турбина представляет собой барабан либо серию вращающихся дисков, закреплённых на единой оси, их называют ротором турбины, и серию чередующихся с ними неподвижных дисков, закреплённых на основании, называемых статором. Диски ротора имеют лопатки на внешней стороне, пар подается на эти лопатки и крутит диски. Диски статора имеют аналогичные (в активных, либо подобные в реактивных) лопатки, установленные под противоположным углом, которые служат для перенаправления потока пара на следующие за ними диски ротора. Каждый диск ротора и соответствующий ему диск статора называются ступенью турбины. Количество и размер ступеней каждой турбины подбираются таким образом, чтобы максимально использовать полезную энергию пара той скорости и давления, который в неё подается. Выходящий из турбины отработанный пар поступает в конденсатор. Турбины вращаются с очень высокой скоростью, и поэтому при передаче вращения на другое оборудование обычно используются специальные понижающие трансмиссии. Кроме того, турбины не могут изменять направление своего вращения, и часто требуют дополнительных механизмов реверса (иногда используются дополнительные ступени обратного вращения).

Турбины превращают энергию пара непосредственно во вращение и не требуют дополнительных механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращение. Кроме того, турбины компактнее возвратно-поступательных машин и имеют постоянное усилие на выходном валу. Поскольку турбины имеют более простую конструкцию, они, как правило, требуют меньшего обслуживания.

Основной сферой применения паровых турбин является выработка электроэнергии (около 86 % мирового производства электроэнергии производится турбогенераторами, которые приводятся во вращение паровыми турбинами), кроме того, они часто используются в качестве судовых двигателей (в том числе на атомных кораблях и подводных лодках). Было также построено некоторое количество паротурбовозов, но они не получили широкого распространения и были быстро вытеснены тепловозами и электровозами.

Другие типы паровых двигателей

Кроме поршневых паровых машин, в XIX веке активно использовались роторные паровые машины. В России, во второй половине XIX века они назывались «коловратные машины». Их было несколько типов, но наиболее успешной и эффективной была «коловратная машина» петербургского инженера-механика Н.  Н. Тверского^[11]. Машина представляла собой цилиндрический корпус, в котором вращался ротор-крыльчатка, а запирали камеры расширения особые запорные барабанчики. «Коловратная машина» Н. Н. Тверского не имела ни одной детали, которая бы совершала возвратно-поступательные движения и была идеально уравновешена.

Двигатель Тверского создавался и эксплуатировался преимущественно на энтузиазме его автора, однако он использовался во многих экземплярах на малых судах, на фабриках и для привода динамо-машин. Один из двигателей даже установили на императорской яхте «Штандарт», а в качестве расширительной машины — с приводом от баллона со сжатым аммиаком, этот двигатель приводил в движение в подводном положении одну из первых экспериментальных подводных лодок — «подводную миноноску», которая испытывалась Н. Н. Тверским в 1880-х годах в водах Финского залива.

Однако, со временем, когда паровые машины были вытеснены двигателями внутреннего сгорания и электромоторами, «коловратная машина» Н.  Н. Тверского была практически забыта. Однако эти «коловратные машины» можно считать прообразами сегодняшних роторных двигателей внутреннего сгорания.

Применение

Паровой молот

Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла — Энергетика и промышленность России — № 09 (365) май 2019 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 09 (365) май 2019 года

В известных паровых установках для судов с химическим источником тепловой энергии или ядерным, осуществляется замкнутый цикл генерации водяного пара и многократный цикл преобразования его потенциальной энергии в механическую в паровой турбине, механической энергии паровой турбины – в электрическую в электрогенераторе, электрической электрогенератора – в механическую в электродвигателе, которая затем через понижающий редуктор используется для вращения винта, создающего пропульсивную энергию для движения судна.

Идея для торпеды

Многие специалисты считают, что подводные и надводные корабли с электродвижением, наиболее распространенные сегодня, в дальнейшем будут лишь совершенствоваться, особенно с учетом все более широкого применения винто-рулевых комплексов, при этом в будущем электродвижение на кораблях военно-морского флота во всех странах мира будет приобретать все больший размах, так как никакую другую энергетическую установку невозможно сделать менее шумной, чем установку с электродвигателем.

Возможность создания менее шумного и более эффективного судового двигателя прямой реакции без подвижных частей и многократного преобразования видов энергии впервые была высказана академиком А. Д. Сахаровым для торпеды: «…Я фантазировал, что можно разработать для такой торпеды прямоточный водопаровой атомный реактивный двигатель…»

Эта идея реализована в изобретенном бесконтурном, прямоточном паровом двигателе с ядерным источником тепловой энергии и может быть использована не только для торпеды, но и для подводных и надводных судов различного назначения.

Двигатель обеспечивает создание пропульсивной реактивной тяги без преобразования энергии одного вида в другой и без подвижных частей.

Он характеризуется простой конструкцией и содержит менее радиационно опасный упрощенный ядерный источник тепловой энергии – тепловыделяющую сборку (ТВС) с тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ).

В качестве рабочего тела для генерации пара и создания реактивной силы в прямоточном паровом двигателе используется только забортная вода, в которой движется судно и которая в рабочем цикле лишь один раз меняет свое физическое состояние, поступая по каналу в парогенератор в жидком состоянии, в парогенераторе испаряется, образуя пар высокого давления, совершающий максимально эффективное объемное расширение и, контактируя с забортной водой, находящейся в канале после парогенератора, конденсируется, возвращаясь снова в жидкое состояние.

Используемый в двигателе ядерный источник тепловой энергии резко упрощен по конструкции и при меньшей вырабатываемой мощности, чем используемые на судах атомные энергетические установки с атомным реактором, обеспечивает создание требуемой тяги с максимальной эффективностью, так как при его работе отсутствуют этапы многократного преобразования энергии из одного вида в другой и сопровождающие их потери, снижающие эффективность пропульсивной тяги.

Принцип работы

Двигатель содержит заборник воды, канал подачи воды в парогенератор и сам парогенератор, выполненные соосно и расположенные ниже ватерлинии судна.

Прямоточный паровой двигатель для судов выполнен в виде двух сообщающихся труб круглого или прямоугольного сечения, разделенных между собой плоской стенкой, у которой установлен ядерный источник тепла – тепловыделяющая сборка (ТВС) и которая является поверхностью, на которой давлением пара создается реактивная тяга, двигающая судно.

Забортная вода, поступающая через заборник по каналу в полость парогенератора, испаряясь тепловой энергией ядерного источника тепла, переходит в состояние насыщенного пара и затем конденсируется.

При движении судна через двигатель проходит скоростной поток воды, при этом генерируемый в парогенераторе пар визуально воспринимается как стоп-кадр.

Преимущества

В прямоточном паровом двигателе отсутствуют источники вибрации и шума для появления их в гидростатическом поле, окружающем судно, что снижает вероятность его обнаружения, что особенно важно для атомных подводных лодок.

Для разворота судна на месте не требуются получившие распространение винто-рулевые комплексы (ВРК) с погруженным гребным двигателем, установленные вне корпуса судна и увеличивающие гидросопротивление при основном ходе.

Изменение направления движения судна – задний ход (реверс) или разворот на месте – обеспечиваются поворотом рулевой насадки с приводом или перекрытием главного осевого канала и переключением потока воды в ответвления – дополнительные боковые каналы, обеспечивающие движение судна в требуемом направлении при отталкивании водой, выходящей из двигателя, от забортной воды, – что более эффективно, чем создание усилия вращением винта.

Атомные подводные лодки с прямоточным паровым двигателем получат дополнительные возможности скрытности и более эффективного маневрирования – изменения курса, разворота на месте, погружения, подъема или всплытия, недоступные при создании пропульсивной тяги винтом.

Экологические нюансы

Вода является замедлителем нейтронов, кроме того, масса ядерного топлива, содержащегося в ТВС двигателя, минимальна, при этом количество нейтронов при делении ядра, поступающих в воду, проходящую через проточную часть двигателя при движении судна, также минимальна, что обеспечивает низкую степень ее радиационного загрязнения.

Для речных и озерных судов, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне (реки, озера), двигатель выполняется с одноконтурным ядерным источником тепла, полностью исключающим радиационное загрязнение проходящей через двигатель воды.

Увеличится полезный объем двигателя, уменьшится водоизмещение – объем воды, вытесняемый корпусом при его погружении по конструктивной ватерлинии, – и уменьшится осадка и массовое (весовое) водоизмещение, что позволит проходить участки с меньшей глубиной.

Эффективность двигателя нетрудно проверить на простейших моделях, имеющихся в НИИ и КБ, производящих работы по совершенствованию судовых энергетических установок.

Паровые машины — фантастические технологии!

Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.

 

 

Сегодня общественность введена в заблуждение, когда речь заходит, почему не развиваются паровые технологии. Среднее мнение такое, что паровые технологии устарели и их заменили на более развитые. На самом деле это не так, ведь все атомные электростанции, подводные лодки — это и есть паровые технологии. То есть, никуда они не исчезли, их просто выдрали из рук общественности в угоду властьимущих.

 

Помните фильм «Гибридные технологии»

 

 

где было доведено, что мощь паровых изобретений в тысячу раз занижена и вообще нисколько не освещена? Так вот, те, кто пытался ознакомится с данной темой, могут заметить поразительную вещь, что в публикациях «первый паровой трактор» многие авторы противоречат друг другу, в каждой публикации указывая разных изобретателей, кто был первым и какая была первой модель парового трактора. Самые правдивые, это те, которые констатируют «когда был первый паровик, доподлинно неизвестно». А откуда это может быть известно, если патентное право, введенное в Великобритании и весьма ревностно охраняемое британскими законами, до 1800 года не позволяло никому строить самодвижущиеся экипажи с паровой силовой установкой. Также вспоминаем, что 1700-тые и 1800-тые года… это время, когда не то, что горели библиотеки и архивы по всему Миру, но также и целые каменные города с античными высотками.

 

Во-вторых, нам по традиции подпихивают под видом первого трактора, дескать непрактичного, неприспособленного, слаботехнологичного и некрасивого такое изображение:

 

 

И мало где пишется, что это не именно паровой трактор. Это перевозной паровой двигатель домашнего завода! От него работать могла лесопилка, мельница, домашняя ткацкая фабрика, можно использовать как генератор для добывания электричества и вообще можно модернизировать под любой вид производства на дому. То есть, в позднем средневековье люди могли себе позволить такую механическую роскошь, которой нам остается лишь завидовать. За то людям смотрящим в свои ладошки внушают что не работать на дядю, а иметь свое дело и свою собственную промышленность, это примитивность.

 

Хотя всё обстоит с точностью да наоборот. Экономист Брайян Артур писал «В 1890 было три способа двигать автомобили — с помощью пара, бензина и электричества. И один из них самый плохой — бензин». Но капиталисты начали развивать что? Правильно, самую беЗполезную технологию и вытеснять самое нужное.

 

В толпу вложили, что паровой транспорт медленный, что является полной дезинформацией, ведь мало кто в курсе, что паровые автомобили с успехом конкурировали с машинами с ДВС вплоть до 1930-х годов.В 1800-тых паровые автомобили вовсю носились по городским улицам, развивая приличные даже по сегодняшним меркам скорости. В январе 1906 года Фред Мариотт на паровичке с удивительно скромным названием «Ракета», разгонялся до 205,4 км/ч. «Ракета» обгоняла не только любой автомобиль того времени, но и даже самолет. В следующем году прославленный гонщик разбился — опять же на паровом автомобиле. Как показало расследование, на скорости 240 км/ч. В это время транспорт на бензине ползал черепашьей скоростью.

 

От бензиновых собратьев они отличались чрезвычайной долговечностью и надежностью. Что и говорить, если до сих пор в Великобритании паровые двигатели широкоиспользются. Могли работать на всем, что горит, — угле, дровах, соломе. Плюс не забываем котел можно разогревать и электроэнергией, которую можно получать от аккумулятора, от солнца, да и от движения самого транспорта.

 

Инженеры того времени рассуждали, что ДВС для транспорта не пригоден: его нельзя запустить, не размыкая трансмиссию, достаточно его притормозить, и он глохнет. ДВС не развивает достаточную тягу во всем диапазоне скоростей, и его приходится дополнять коробкой передач. А теперь посмотрите на паровую машину. Она обладает способностью автоматически приспосабливаться к дорожным условиям. Если сопротивление движению возрастает, она замедляет вращение и увеличивает крутящий момент. Если же сопротивление движению уменьшается, она вращается все быстрее и быстрее.

 

Основным преимуществом паровых машин является то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает в связи с низким атмосферным давлением. Другим преимуществом является низкое загрязнении окружающей среды.

 

Во-времена Союза на Московском автозаводе выпускался паравой автомобиль — обычный поворот ключа зажигания — и через 45 секунд автомобиль трогается с места. Еще пара минут — и он готов начать разгон до скорости 150 км/ч с ускорением 2,7 м/с2. Езда на паровом автомобиле — одно удовольствие. Он движется бесшумно и плавно. Однажды в кабину такого паровичка, сели Малинин и профессор Чудаков. Сели и сидят в полной тишине. Только профессор кнопки нажимает и на приборы поглядывает. Инженер поскучал и спрашивает: «Не пора ли в путь?» «А мы давно уже едем», — отвечает профессор. Спидометр показывал 20 км/ч — величину по тем временам приличную. По нашим понятиям улицы тогда были пустынны. Но чтобы услышать шум работы парового автомобиля даже на такой улице, приходилось прикладывать ухо к выхлопной трубе парогенератора. Тут тоже требуется пояснение. Двигатель автомобиля «Добль-Беслер» работал по замкнутому циклу с конденсацией пара. 70 л воды хватало на 500 км езды. Выпускать пар на улицу приходилось лишь в редких случаях. Поэтому при хорошо сделанных механизмах в автомобиле просто ничего не могло шуметь, а из парогенератора доносился лишь шум пламени.

 

Смотрим на дореволюционный мощный царский паровой трактор «Путиловец»:

 

 

 

А вот паровой кран в Гизборне (Новая Зеландия), 1889 год:

 

 

Напоминаю, что по-мимо транспорта парового, широкоразвит был и электротранспорт — совмести эти две технологии, как в прошлом делали, и мы получаем абсолютно беЗтопливные безлошадники! Давайте еще немножко почитаем литературы из сети от людей, которые изучали паровые технологии, чтоб понять — все кто не поверхностно наслышан о паровых технологиях, а изучали, все эти люди в один голос говорят, что убийство паровых технологий и не развитие их, это притупление.

 

 

По нашим понятиям улицы тогда были пустынны. Но чтобы услышать шум работы парового автомобиля даже на такой улице, приходилось прикладывать ухо к выхлопной трубе парогенератора. Тут тоже требуется пояснение. Двигатель автомобиля «Добл-Беслер» работал по замкнутому циклу с конденсацией пара. Семидесяти литров воды хватало на 500 км езды. Выпускать пар на улицу приходилось лишь в редких случаях. Поэтому при хорошо сделанных механизмах в автомобиле просто ничего не могло шуметь, а из парогенератора доносился лишь шум пламени.

 

Вы представьте эту картину — машина не шумит, не гудит, Вы сидите за ней, как с книжкой у комина или как у костра, жаря шашлык

 

В отличие от паровых технологий, сгорание топлива в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) протекает при постоянно меняющихся количестве кислорода и температуре, что приводит к образованию огромного объема токсичных веществ. Легковой автомобиль за час работы вырабатывает их достаточно для гибели не одного человека. В горелке же парогенератора все процессы протекают при постоянных и наилучших условиях, поэтому токсичность выхлопа парового автомобиля в сотни раз ниже, чем у автомобиля с ДВС.

 

Парогенератор, превративший локомобиль в поистине уникальное транспортное средство, был разработан американскими изобретателями братьями Добл в 1914 г. Он состоял из 10 соединённых последовательно плоских змеевиков в корпусе из жаропрочной стали – типа усложнённого варианта самогонного аппарата. Холодная вода из конденсатора при помощи насоса подавалась в трубку, обвивающую стенки корпуса, где немного подогревалась, а дальше поступала в змеевики, закипала и превращалась в перегретый пар. Двигатель Добла запускался всего за полторы минуты!

 

 

Возникает вопрос: если паровые машины так хороши, почему их не ставить на трактора или, например, на самолёты? Да и вообще на все транспортные средства? Почему они не вытеснили двигатели внутреннего сгорания? Ответ так же прост, как и горек: паровые автомобили и трактора были ликвидированы в результате сговора нефтяных компаний и крупнейших автопроизводителей – другой причины для победы более сложного, менее мощного и менее долговечного, к тому же загрязняющего воздух ДВС над паровым двигателем не было.

 

Всё просто: производство автомобилей с ДВС к 1920-м годам превратилось в колоссальный промышленный сектор, тесно связанный с нефтедобычей и нефтепереработкой. Автомобилестроение и нефтянка были способны задавить кого угодно, а локомобили «давить» было из-за чего: паровой двигатель работает не несколько лет, как ДВС, а все сто лет и больше. До сих пор есть аппараты, которым два века, а их можно о сих пор завести и ехать. И бензина ему не надо, и моторного масла; так, глядишь, вся нефтянка могла сойти на нет. И на рубеже 1920-1930-х годов с локомобилями начались неприятности. В 1933 г. английские законодатели ввели налог на грузовой транспорт, основанный на массе машины, что поставило тяжёлые паровые грузовики в невыгодное положение по сравнению с карбюраторными машинами, а в 1934 г. уменьшили тарифы на импортные нефтепродукты. «Странным образом исчезали доступные источники необходимой для котлов воды (придорожные колонки и резервуары), начались проблемы с поставщиками комплектующих деталей. Это вызвало проблемы со сбытом и производством – и, как следствие, финансовые затруднения. Локомобильных производителей медленно доводили до разорения, после чего их дело выкупали автомобильные компании. Затем цеха тут же закрывались, оборудование вывозили, а чертежи локомобилей прятали в архивы»

 

А теперь вспоминаем, что такая же история была и с трамваями:

 

В докладе советника Сената США Брэдфорда Снелла 1974 года были приведены доказательства того, что с 1936 по 1950 годы General Motors совместно с Firestone Tire, Standard Oil of California и Phillips Petroleum создавали подставные холдинговые компании, через которые скупали трамвайные линии и ликвидировали их. Применялись прямые угрозы, шантаж, обман и подкуп чиновников, использовались обширные связи руководства в правящих и банковских кругах. В итоге на смену трамваям постепенно пришли вонючие, медленные автобусы. Производителем этих автобусов были все те же General Motors.

 

Точно так же велась борьба и с электромобилями. Так, в 2006 г. в США вышел документальный фильм «Кто убил электромобиль?», рассказывающий о появлении, использовании, и провале электромобиля в США. Фильм раскрывает роли автопроизводителей, нефтяной промышленности и правительства США в ограничении разработок и распространения электромобилей. Эта история поразительна тем, что электромобили, изымавшиеся разными средствами у владельцев (выкуп, рекламации и т.д.) уничтожались – в частности, на заводах GM.

 

Между прочим, и паровой автомобиль конкуренты «убивали» не один раз. Появление всё более совершенных локомобилей в середине XIX в. В Англии очень встревожило извозчичьи компании, железнодорожников и владельцев грузовых барж (значительная часть грузов в этой стране перевозилась по рекам и каналам). Уже в 1831 г. под их прямым давлением пользование локомобилями было обложено высокими пошлинами и введено ограничение на их передвижение по общественным дорогам. А в 1865 г. парламент принял «Locomotive Act» — закон, ограничивающий скорость движения шестью милями в час (в городах – тремя) и требующий, чтобы перед самоходными машинами шёл человек, размахивающий красным флагом и дующий в сигнальную дудку. Аргументация противников автотранспорта была железной: машины, мол, слишком быстрые и представляют угрозу для пешеходов. Закон был отменён в 1896 г. – после появления автомашин с ДВС: бороться с ними железнодорожникам и речникам было не под силу. Но паровики сопротивлялись и даже в той же Англии пережили своего рода ренессанс популярности в 1920-е годы – в связи с удорожанием бензина. Однако набравшие силу конкуренты – уже не речники с железнодорожниками, а автоконцерны и нефтяные компании – не дремали, и в середине 1930-х звезда локомобилей закатилась.

 

В США братья Бесслер поставили паровой двигатель на самолёт. «12 апреля 1933 г. американские изобретатели братья Джордж и Уильям Бесслер совместно с инженером Натаном Прайсом продемонстрировали широкой публике вполне обычный с виду самолёт под названием Airspeed 2000. Хотя самолёт представлял собой просто переделанную классическую модель биплана, «начинка» его была весьма необычной, потому что пропеллер приводился в движение паровым двигателем. Двухцилиндровый V-образный паровой двигатель «выдавал» 150 л.с. Десяти галлонов воды хватало примерно на 600 км полета. Самолет имел огромное количество преимуществ перед машинами с ДВС. Во-первых, мощность двигателя не зависела от высоты полёта и степени разреженности воздуха — это было вечной проблемой бензиновых или дизельных двигателей. Если на небольшой высоте паровой двигатель и уступал в мощности двигателю внутреннего сгорания, то на высоте свыше 2000 м давал последнему немалую фору. Во-вторых, самолёт был совершенно бесшумным — только свист пропеллера. Это было неоценимым плюсом с точки зрения незаметности самолета во время боевых действий. Во всех газетах того времени промелькнула фраза о том, что, когда пилот разговаривает с пассажиром, их беседу можно услышать на земле! А ещё — простота конструкции, отсутствие необходимости в дорогостоящем топливе и маслах, экономичность, большой ресурс…

 

Особенно была отмечена способность самолёта к реверсивному ходу и быстрому торможению. Когда Airspeed 2000 приземлялся, пилот включал реверс – и пропеллер, вращаясь в обратную сторону, почти мгновенно и мягко, в отличие от тормозов на шасси, останавливал машину. Самолёты с ДВС на тот момент на такие «трюки» были не способны. Airspeed 2000 вполне успешно эксплуатировался (на службе в почтовом ведомстве США), но продолжения идея не получила. Самолет Бесслеров летал до 1936 г., после чего следы его теряются. Н. Прайс впоследствии предлагал свои идеи паровых авиадвигателей фирме «Локхид», но был отвергнут. Кроме братьев Бесслер, паровой самолет примерно в те же годы сделал Харольд Джонстон.

 

Статья в сборнике работ «Развитие паровых автомобилей и летательных аппаратов»: «По полученной из надежных источников информации, в пригороде Берлина в обстановке особой секретности на протяжении многих месяцев строится самолет, приводимый в движение паровым двигателем. Руководителем проекта является герр Хюттнер, ведущий инженер электростанции Клингенберг.

.
После опубликования технико-тактических характеристик летательного аппарата в газете The Daily Telegraph, чешский корреспондент, получивший доступ этой информации, был арестован в Берлине.

 

Казалось бы, где, как не в Советском Союзе, свободном от диктата нефтяных и автомобильных магнатов, стране с плановой экономикой, наладить выпуск машин с паровым двигателем?

 

Ведущие специалисты НАМИ, знакомые, естественно, с разработками Добла, в 1935 г. предложили советскому правительству начать работы по разработке паровых автомобилей, тракторов и бронетехники. Однако их призыв остался без ответа. В 1938 г. НАМИ всё-таки получил задание начать разработку таких машин, но… не получил финансирования. В 1949 г. Ярославский автозавод выпустил пробную партию грузовика НАМИ-012, паровой двигатель которого работал на дровах – для отдалённых лесодобывающих районов. Машина показала довольно высокие характеристики, но в серийное производство её отчего-то не пустили. Разработанные в начале 1950-х грузовики НАМИ-0125, работавший как на твёрдом, так и на жидком топливе, и НАМИ-012Б, работавший только на жидком топливе так и остались проектами, хотя были весьма перспективны. Объяснения этому решению найти трудно.

 

В СССР занимались и разработкой установки паровых машин на самолёты – тоже крайне перспективным направлением, не получившим развития в мире из-за противодействия авиастроительных и нефтяных компаний. Кстати, ещё в 1934 г. группа студентов Московского авиационного техникума — спроектировала (в качестве дипломной работы) паровой авиационный двигатель для учебного самолёта У-2. В 1939 г. авиаинженер-двигателист П. Дузь даже выпустил книгу «Паровой двигатель в авиации», но советское руководство этой темой не заинтересовалось, хотя самолёт с таким двигателем летал бы совершенно бесшумно и имел бы огромный потолок. То есть СССР мог бы получить бесшумные высотные истребители, бомбардировщики и транспортники – и получить громадное преимущество над авиацией противника в грядущей войне.

 

Почему же в не зависимом от «проклятых империалистов» СССР не начали серьёзно работать над паровыми двигателями (хотя локомобили малыми серями делали в Брянске, на дореволюционном заводе Мальцова, с 1873 по 1957 г.)? Тут мы вступаем в сферу догадок, доказательств никаких нет. Но всё же можно предположить: потому же, почему и на Западе. Советская экономика 1930-х годов зависела от поставок западной техники и оборудования, и советским начальникам иностранные партнёры наверняка объяснили: не надо никаких локомобилей. Тем более что в 1930-40-х годах в Москве жил знаменитый «красный миллионер», американец А. Хаммер, связанный как с нефтяной, так и с автомобильной промышленностью США (он создал нефтяную компанию Occidental Petroleum, а также лоббировал строительство Горьковского автозавода фирмой Ford). Ему, «другу» Ленина и Сталина, было легко объяснить «красным директорам», что ДВС куда лучше парового двигателя.

 

После «нефтяного шока» 1974 г. локомобили начала было выпускать шведская фирма SAAB, но что-то у неё не заладилось. В Великобритании сейчас паровыми автомобилями занимается маленькая компания Britain Steam Car Challenge: её Inspiration, кстати, — рекордный автомобиль, его максимальная скорость составляет 273,6 км/ч. Ещё Mercedes-Benz производит малыми сериями маневровые локомобили Unimog. Да в Башкортостане, в селе Михайловка, фермер сам смастерил паровой трактор «Орлик» и выложил рекламный ролик в интернете. А в Великобритании ежегодно проводят соревнования старинных локомобилей. И всё.

 

А ведь история мирового машиностроения в случае развития паровой техники могла бы пойти совершенно другим путём – в частности, человечество было бы избавлено от диктата нефтяных гигантов. И с экологией в городах дело обстояло бы несравненно лучше.

 

Конец публикации «Детективная история паровой машины». Как Вы уже убедились — тема обширная, интересная и как раз служит для того, для чего человечество вообще живет — это созидать, изобретать, развиваться. Но вместо этого нас заставляют день за днем, год за годом, крутится как белка в колесе тратя свое время на пустоту.

 

Пули Снегопада

Как устроен и работает паровоз. Часть 1

Коснемся прародителя всей славной семьи локомотивов – Паровоза. Итак, если вы думаете, что этот экземпляр уже далеко в прошлом, то вы ошибаетесь.

В настоящее время паровозы еще активно работают на многих железных дорогах мира, даже в таких передовых странах, как США, Китай, Канада. Встречаются они и у нас во главе ретро-поездов. Много паровозов стоит и на базах запаса в законсервированном состоянии на случай непредвиденных обстоятельств.  

паровоз

Устройство паровоза

Паровоз – это мобильный локомотив, приводимый в движение силой пара. А где же его берут? Пар образуется в паровом котле, а для этого в котел подается вода, разогреваемая огнем, горящим внизу в топке. Это основа паровоза. Котел имеет в своем составе топку, в верхней части которой греется вода, дымогарные трубы, жаровые трубы, сухопарники, дымовую коробку. 

Котел опирается на экипажную часть. Пар, получаемый в котле направляется по паропроводам в паровую машину. Паровая машина через кривошипно-шатунный механизм соединена с ведущими колесами, закрепленными на оси. Ведущие колеса, через кривошип, соединены с паровой машиной главным дышлом, а остальные колеса соединяются с ведущими колесами системой прицепных дышел, чтобы также участвовать в тяге.

Управление паровозом осуществляется из будки машиниста. Для хранения запасов угля и воды к паровозу прицеплен тендер.

Итак, уголь поступил в топку из тендера (на ранних моделях уголь закидывался в топку вручную, помощником машиниста, кочегар отвечал за тендер и подачу угля к лотку, откуда помощник брал его лопатой). На более поздних конструкциях устанавливались автоматические углеподатчики (стокеры), вал которых приводился в движение силой пара. Уголь хорошо горит, вода, поступившая из тендера, путем перекачки инжекторами, закипела, что дальше?

Чтобы пар с полной силой двигал поршни паровой машины он должен быть перегретым, т.е., вода должна закипеть не при 100 градусах Цельсия, как обычно, а при 200 и даже более. Это достигается путем создания в котле избыточного давления. Топка обмуровывается огнестойким кирпичом, уголь подается на колосниковую решетку, на которой и происходит горение. 

Непосредственно топка (огневая коробка) имеет стальной кожух, тем самым между топкой и кожухом есть пространство, заполненное водой, где она и греется. Топка с кожухом соединены посредством стальных стержней – топочных связей по всему своему периметру. Конструкция топки опирается на раму паровоза.  Все продукты сгорания уходят через дымогарные трубы в дымовую коробку, а оттуда через трубу в атмосферу. 

Для перегревания пара существуют трубы жаровые, они также находятся в котле, но дополнительно подогревают пар, эти устройства называются пароперегревателями. Топка работает в очень тяжелом режиме: температура сгорания топлива может составлять до 1600 градусов, вода закипает при температуре 200 и более градусов, давление пара достигает десятков атмосфер.

Топка паровоза — ШУРОВОЧНОЕ отверстие

В топке имеется шуровочное отверстие, через которое происходит загрузка угля и контроль за состоянием горения топлива и внутренних узлов топки. Данное отверстие закрыто створками, которые открываются вручную посредством рычага и автоматически (силой пара или воздуха).  Пар из котла поступает в сухопарники (эти устройства можно видеть на крыше котла, в виде таких больших, как бы сказать, кастрюль). В сухопарниках пар оставляет излишнюю влагу, а оттуда по паропроводам поступает в цилиндры паровой машины, к ее поршням, через цилиндр золотников. 

Паровая машина

Паровая машина имеет цилиндры силовых поршней и над ними расположены цилиндры поменьше – для золотников. Из цилиндров золотниковых, пар, через два канала, поступает в цилиндр главного поршня, с одного или другого торца, двигая тем самым поршень, в ту или другую стороны.

Паровая машина

А как это достигается?

Конечно, посредством расположенных в верхнем цилиндре золотников. Золотник представляет из себя два небольших поршня, расположенных на одном штоке, с обоих его сторон, скажем так, в виде гантели. Золотники передвигаются взад и вперед, перекрывая своим поршнем один канал для подачи пара и открывая другой, обеспечивая тем самым, возвратно-поступательные движения главного поршня. Как это происходит мы рассмотрим далее.

Поршень также располагается на штоке, один конец которого входит в зацепление с ведущим дышлом. Цилиндры паровой машины расположены с обоих сторон паровоза. Отработанный в цилиндрах пар выпускается через специальные клапаны, расположенные снизу с обоих концов цилиндра в атмосферу. 

Движение паровоза

Теперь нам остается подать пар в цилиндры и ехать. Но ехать еще рано. Необходимо выбрать направление движения нашего паровоза, так сказать, отреверсировать. Как это достигается?

Мы уже коснулись такого понятия, как, кривошипно-шатунный механизм, так вот, все это его работа. Для изменения направления движения паровоза включается в работу кулисный механизм с сервомотором. Сервомотор представляет из себя обычный цилиндр, в нем находится поршень со штоком. Сервомотор переводится силой сжатого воздуха или силой пара, располагается, как правило, с правой стороны над экипажной частью. Управляет им машинист, посредством рычага реверса. Шток сервомотора соединен с верхней частью кулисы, согнутой в виде полумесяца деталью, с прорезью.

Сама кулиса закрепляется посредине к раме паровоза. В этой прорези находится устройство, называемое, кулисный камень. Кулисный камень передвигается в пазах кулисы, он соединен тягой со штоком золотников. Нижняя часть кулисы тягой соединяется с кривошипом главного ведущего колеса, на котором расположен эксцентрик. Таким образом шток сервомотора разворачивает кулису, в ней, вверх или вниз, перемещается кулисный камень, который своей тягой переводит золотники в одно из положений, необходимое для движения в ту или другую сторону, открывая тем самым нужный паропроводный канал над одной из сторон главного поршня. Другой тягой, расположенной в нижней части кулисы, переводится кривошип с эксцентриком, в сторону нужного направления движения. 

Но это еще не все функции кулисного механизма, он очень важен, далее мы рассмотрим еще одну главную его функцию. 

Ну теперь-то можно ехать? Попробуем. На торце котла, со стороны машиниста расположен регулятор, именно им регулируется подача пара в цилиндры. Это рычаг с рукояткой, имеющей фиксатор, расположенный на зубчатом секторе. Верхняя его часть тягой соединена со специальной заслонкой, расположенной в сухопарнике, которая регулирует величину подачи пара. Итак, паровоз отреверсирован, пар у нас есть, все, можно ехать.

Машинист переводит регулятор в первое положение, заслонка в сухопарнике открывается и пар пошел в цилиндры, через золотники, к главным поршням. Паровоз двинулся в нужную нам сторону.  

Так вот, теперь уже кривошип главного колеса, вращаясь передвигает нижнюю часть кулисы, а эта нижняя часть, как нам уже известно, соединена со штоком золотников, посредством кулисного камня с тягой. Система парораспределения работает, золотники, соединенные тягой с кривошипом, двигаются взад и вперед, подавая пар то в один, то в другой канал цилиндра главного поршня, он перемещается и посредством штока перемещает главное (ведущее) дышло.

Так паровоз и движется. Главные колеса соединены с другими прицепными дышлами, таким образом работают на движение все колеса паровоза. Необходимо отметить, что шток поршня соединяется с ведущим дышлом посредством специального механизма – крейцкопфа.

Крейцкопф

Крейцкопф (ползун) – это деталь вышеописанного кривошипно-шатунного механизма, который совершает по неподвижным направляющим возвратно-поступательное движение. Применение крейцкопфа позволяет разгрузить поршень со штоком от действия силы нагрузки, в этом случае ее действие переносится на крейцкопф. Дополнительно создается вторая рабочая полость в цилиндре под поршнем. Таким образом один конец ведущего дышла закреплен в крейцкопфе, а второй посажен на кривошип. 

Все ведущие колеса паровоза исполняются для облегчения веса с вырезами в виде спиц или отверстий. Обязательно эти колеса имеют противовесы.

Как правило бандажи главных колес не имеют гребней (безгребневые), это сделано для улучшения прохождения (вписывания) паровозом кривых.

На верхней части цилиндров паровой машины установлены пресс-масленки, для смазывания трущихся частей кривошипно-шатунного механизма. Сжатый воздух, необходимый для работы автотормозов состава и нужд самого паровоза получается в паровоздушном насосе, типа тандем компаунд. Расположен данный насос, как правило, в передней части паровоза, в зависимости от конструкции паровоза. Из насоса сжатый воздух поступает в главные резервуары, расположенные под котлом паровоза. Перед троганием с места цилиндры паровоза продуваются паром, для удаления влаги, во избежание гидравлического удара.  

Далее часть 2

Похожее

Детективная история паровой машины

Трифонов Е.

Все, кто учился в школе, знают: паровые двигатели уступают двигателям внутреннего сгорания (ДВС) по мощности, экономичности и по всем прочим параметрам. Однако мало кто в курсе, что паровые автомобили с успехом конкурировали с  машинами с ДВС вплоть до 1930-х годов. В январе 1906 г. на парижских гонках автомобилей некий Ф. Мариотт на локомобиле «Ракета» компании «Stanley Steamer» впервые в мире преодолел 200-километровую отметку, развив скорость в 205,4 км/ч. «Ракета»  – а это 1906 г. (!) –  была не просто быстрее любого автомобиля, но и самолёта того времени. В 1907 г. году Ф. Мариотт на этом же локомобиле разбился – на скорости 240 км/ч.

 

Локомобиль пр-ва Stanley «Ракета», 1906 г. 

 

В начале XX века в мире использовались десятки тысяч локомобилей. От машин с ДВС они отличались чрезвычайной долговечностью (в Англии и сейчас ещё ездят машины, изготовленные в конце XIX века!) и надёжностью, они могли работать на всем, что горит, – угле, дровах, соломе. В Великобритании, где работали крупные компании по выпуску машин на паровом ходу Stanley и Sentinel, паровые машины, всё уменьшающимися сериями, выпускались до 1960-х годов. 

Локомобили на твёрдом топливе (уголь, дрова) имели серьёзные недостатки: они выбрасывали золу, шлак, копоть и серу. Растопка котла длилась час или два. Но в 1920-е годы этот вопрос был решён: появились локомобили на жидком топливе: бензине, керосине, мазуте, непереработанной нефти, скипидаре и спирте. Кроме «всеядности», паровая машина обладала и другими особенностями, делающими её более эффективной, чем ДВС. Она автоматически приспосабливается к дорожным условиям: если сопротивление движению возрастает, она замедляет вращение и увеличивает крутящий момент. Если сопротивление движению уменьшается, она вращается быстрее. Локомобили на жидком топливе стартовали через 23 минуты после заведения двигателя – меньше, чем после начала разогрева ДВС того времени.

 

 

«В 1935 г. на Московском автозаводе им. Сталина (ныне ЗИЛ) появился легковой автомобиль высшего класса с кузовом из красного дерева на шасси «Паккард» из хромоникелевой стали. Этот автомобиль, сделанный американской фирмой «Беслер» по лицензии компании «Добл» в 1924 г., был паровым. Под его капотом размещались парогенератор и два (один за другим) радиатора. На заднем мосту стояла небольшая паровая машина, выполненная в едином блоке с дифференциалом. Сцепления, коробки передач и карданного вала на автомобиле не было. Управление двигателем осуществлялось педалью подачи пара. Изредка приходилось изменять отсечку – фазу прекращения впуска пара в цилиндр. Обычный поворот ключа зажигания – и через 45 секунд автомобиль трогается с места. Еще пара минут – и он готов начать разгон до скорости 150 км/ч с ускорением 2,7 м/с². 

Езда на паровом автомобиле – одно удовольствие. Он движется бесшумно и плавно. Тот самый «Добл-Беслер» продолжали испытывать и после войны. Вот что рассказывал инженер-испытатель автомобиля А.Малинин. <…> Однажды в кабину паровичка <…> сели Малинин и профессор Чудаков (мировая величина в области теории автомобиля). Сели и сидят в полной тишине. Только профессор кнопки нажимает и на приборы поглядывает. Инженер поскучал и спрашивает: «Не пора ли в путь?» «А мы давно уже едем», – отвечает профессор. Спидометр показывал 20 км/ч – величину по тем временам приличную. 

По нашим понятиям улицы тогда были пустынны. Но чтобы услышать шум работы парового автомобиля даже на такой улице, приходилось прикладывать ухо к выхлопной трубе парогенератора. Тут тоже требуется пояснение. Двигатель автомобиля «Добл-Беслер» работал по замкнутому циклу с конденсацией пара. 

Семидесяти литров воды хватало на 500 км езды. Выпускать пар на улицу приходилось лишь в редких случаях. Поэтому при хорошо сделанных механизмах в автомобиле просто ничего не могло шуметь, а из парогенератора доносился лишь шум пламени.

Сгорание топлива в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) протекает при постоянно меняющихся количестве кислорода и температуре, что приводит к образованию огромного объема токсичных веществ. Легковой автомобиль за час работы вырабатывает их достаточно для гибели не одного человека.

В горелке парогенератора все процессы протекают при постоянных и наилучших условиях, поэтому токсичность выхлопа парового автомобиля в сотни раз ниже, чем у автомобиля с ДВС. Проще говоря, сгорание топлива в парогенераторе – длительный непрерывный процесс, как в кухонной газовой горелке. В нем успевают полностью завершиться почти все реакции, чего не удается сделать в цилиндре ДВС» (auto-olds.by, «Автомобиль для миллионеров»).

Парогенератор, превративший локомобиль в поистине уникальное транспортное средство, был разработан американскими изобретателями братьями Добл в 1914 г. Он состоял из 10 соединённых последовательно плоских змеевиков в корпусе из жаропрочной стали – типа усложнённого варианта самогонного аппарата. Холодная вода из конденсатора при помощи насоса подавалась в трубку, обвивающую стенки корпуса, где немного подогревалась, а дальше поступала в змеевики, закипала и превращалась в перегретый пар. Двигатель Добла запускался всего за полторы минуты!

 

 

Парогенератор Добла в разрезе 

 

Возникает вопрос: если паровые машины так хороши, почему их не ставить на трактора или, например, на самолёты? Да и вообще на все транспортные средства? Почему они не вытеснили двигатели внутреннего сгорания? Ответ так же прост, как и горек: паровые автомобили и трактора были ликвидированы в результате сговора нефтяных компаний и крупнейших автопроизводителей – другой причины для победы более сложного, менее мощного и менее долговечного, к тому же загрязняющего воздух ДВС над паровым двигателем не было. 

Всё просто: производство автомобилей с ДВС к 1920-м годам превратилось в колоссальный промышленный сектор, тесно связанный с нефтедобычей и нефтепереработкой. Автомобилестроение и нефтянка были способны задавить кого угодно, а локомобили «давить» было из-за чего: паровой двигатель работает не несколько лет, как ДВС, а все сто лет и больше. И бензина ему не надо, и моторного масла; так, глядишь, вся нефтянка могла сойти на нет. И на рубеже 1920-1930-х годов с локомобилями начались неприятности. В 1933 г. английские законодатели ввели налог на грузовой транспорт, основанный на массе машины, что поставило тяжёлые паровые грузовики в невыгодное положение по сравнению с карбюраторными машинами, а в 1934 г. уменьшили тарифы на импортные нефтепродукты (паровые грузовики тогда Sentinel работали на недорогом местном угле). «Странным образом исчезали доступные источники необходимой для котлов воды (придорожные колонки и резервуары), начались проблемы с поставщиками комплектующих деталей. Это вызвало проблемы со сбытом и производством – и, как следствие, финансовые затруднения. Локомобильных производителей медленно доводили до разорения, после чего их дело выкупали автомобильные компании. Затем цеха тут же закрывались, оборудование вывозили, а чертежи локомобилей прятали в архивы». 

Конспирология, клевета на свободный рынок? Ничуть. Точно так же велась борьба и с электромобилями, работающими от батарей (https://www.koleso-russia.ru/catalog/batteries/). Так, в 2006 г. в США вышел документальный фильм Who Killed The Electric Car («Кто убил электромобиль?»), рассказывающий о появлении, использовании, и провале электромобиля в США. Фильм раскрывает роли автопроизводителей, нефтяной промышленности и правительства США в ограничении разработок и распространения электромобилей. Эта история поразительна тем, что электромобили, изымавшиеся разными средствами у владельцев (выкуп, рекламации и т.д.) уничтожались – в частности, на заводах GM. 

 

 

Между прочим, и паровой автомобиль конкуренты «убивали» не один раз. Появление всё более совершенных локомобилей в середине XIX в. В Англии очень встревожило извозчичьи компании, железнодорожников и владельцев грузовых барж (значительная часть грузов в этой стране перевозилась по рекам и каналам). Уже в 1831 г. под их прямым давлением пользование локомобилями было обложено высокими пошлинами и введено ограничение на их передвижение по общественным дорогам. А в 1865 г. парламент принял «Locomotive Act» — закон, ограничивающий скорость движения шестью милями в час (в городах – тремя) и требующий, чтобы перед самоходными машинами шёл человек, размахивающий красным флагом и дующий в сигнальную дудку. Аргументация противников автотранспорта была железной: машины, мол, слишком быстрые и представляют угрозу для пешеходов. Закон был отменён в 1896 г. – после появления автомашин с ДВС: бороться с ними железнодорожникам и речникам было не под силу. Но паровики сопротивлялись и даже в той же Англии пережили своего рода ренессанс популярности в 1920-е годы – в связи с удорожанием бензина. Однако набравшие силу конкуренты – уже не речники с железнодорожниками, а автоконцерны и нефтяные компании – не дремали, и в середине 1930-х звезда локомобилей закатилась.

В США братья Бесслер поставили паровой двигатель на самолёт. «12 апреля 1933 г. американские изобретатели братья Джордж и Уильям Бесслер совместно с инженером Натаном Прайсом продемонстрировали широкой публике вполне обычный с виду самолёт под названием Airspeed 2000. Хотя самолёт представлял собой просто переделанную классическую модель биплана Travel Air 2000, «начинка» его была весьма необычной, потому что пропеллер приводился в движение паровым двигателем. Двухцилиндровый V-образный паровой двигатель «выдавал» 150 л.с. Десяти галлонов воды хватало примерно на 600 км полета. Самолет имел огромное количество преимуществ перед машинами с ДВС. Во-первых, мощность двигателя не зависела от высоты полёта и степени разреженности воздуха — это было вечной проблемой бензиновых или дизельных двигателей. Если на небольшой высоте паровой двигатель и уступал в мощности двигателю внутреннего сгорания, то на высоте свыше 2000 м давал последнему немалую фору. Во-вторых, самолёт был совершенно бесшумным — только свист пропеллера. Это было неоценимым плюсом с точки зрения незаметности самолета во время боевых действий. Во всех газетах того времени промелькнула фраза о том, что, когда пилот разговаривает с пассажиром, их беседу можно услышать на земле! А ещё — простота конструкции, отсутствие необходимости в дорогостоящем топливе и маслах, экономичность, большой ресурс… Кроме того, как ни странно, паровая машина имела даже меньшую массу, нежели аналоги на жидком топливе (80 кг). Правда, была еще и масса котла – 220 кг. 

 

 

Уильям Бесслер рядом с Airspeed 2000 

 

Особенно была отмечена способность самолёта к реверсивному ходу и быстрому торможению. Когда Airspeed 2000 приземлялся, пилот включал реверс – и пропеллер, вращаясь в обратную сторону, почти мгновенно и мягко, в отличие от тормозов на шасси, останавливал машину. Самолёты с ДВС на тот момент на такие «трюки» были не способны. Airspeed 2000 вполне успешно эксплуатировался (на службе в почтовом ведомстве США), но продолжения идея не получила. Самолет Бесслеров летал до 1936 г., после чего следы его теряются. Н. Прайс впоследствии предлагал свои идеи паровых авиадвигателей фирме «Локхид», но был отвергнут. Кроме братьев Бесслер, паровой самолет примерно в те же годы сделал Харольд Джонстон. Так что в историю можно записать не один, а целых два паровых самолета. Правда, о последнем мало что известно» (www.reaa.ru: «Паролет братьев Бесслер»). 

Даже не два, а как минимум три. «Информация из заметки в The Daily Telegraph от апреля 1934 г., которая позже, в июне того же года была перепечатана в сборнике работ «Развитие паровых автомобилей и летательных аппаратов» («Steam car development and Steam aviation»). «По полученной из надежных источников информации, в пригороде Берлина в обстановке особой секретности на протяжении многих месяцев строится самолет, приводимый в движение паровым двигателем. Руководителем проекта является герр Хюттнер, ведущий инженер электростанции Клингенберг. 

Строительство летательного аппарата еще не завершено, однако его чертежи и расчеты прошли проверку у серьезных экспертов и признаны теоретически верными. <…>

Залог успеха аппарата Хюттнера лежит в нахождении оптимального сочетания веса и мощности. Конструкция, разработанная инженером, представляет собой вращающийся паровой котел, соединенный с паровой турбиной. При успешном прохождении летных испытаний ноу-хау будет также перенесено в конструкцию автомобильных паровых двигателей. 

В качестве топлива используется природный газ, и в соответствии с получаемым высоким КПД, аппарат оснащен двумя пропеллерами, вращающимися в противоположных направлениях. 

После опубликования технико-тактических характеристик летательного аппарата в газете The Daily Telegraph (перепечатка из чехословацкой газеты Prager Tagblatt от 31 марта 1934 г.), чешский корреспондент, получивший доступ этой информации, был арестован в Берлине. 

Незавидная судьба чешского журналиста была предопределена тем, что пришедший к власти в 1933-м году канцлер Германии Адольф Гитлер возлагал большие надежды на паровую авиацию для нужд военно-воздушных сил Рейха. 

Дальнейшая судьба летательного аппарата инженера Хюттнера неизвестна, и по указанным выше причинам никаких открытых свидетельств подобных разработок найти не удалось» («Huettner: самолет с паровым двигателем (1934)», german-ufo.com). 

Интересно отметить: в Германии, лишённой нефти и готовившейся к новой мировой войне, с паровыми двигателями, как это ни странно, ничего не вышло. По необъяснимым причинам не удались попытки компании «Юнкерс» в конце 1930-х наладить производство паровых самолётов. В 1944 г. немцы всё-таки спохватились, и В. Мессершмитт спроектировал ­ сверхдальний бомбардировщик Ме-264 с четырьмя паровыми двигателями. Тогда же вермахт заказал промышленникам паровой танк, но «мудрецы» из немецкого начальства умудрились заказать проект Алексею Сурину – жившему в Праге русскому эмигранту, выдающемуся танковому конструктору, не желавшему иметь с нацистами ничего общего. Он достал себе справку о тяжёлой болезни – и паровой танк так и не был создан. 

 

 

Me 264 

 

 

И Англия, блокированная германскими подлодками, во Вторую Мировую отчего-то не использовала во всю мощь возможности компании Sentinel – крупнейшего производителя локомобилей того времени; компании было велено производить запчасти к танкам вместо того, чтобы снабжать Великобританию машинами (грузовиками, тракторами, самолётами), которым не нужен дорогостоящий привозной бензин. 

Казалось бы, где, как не в Советском Союзе, свободном от диктата нефтяных и автомобильных магнатов, стране с плановой экономикой, наладить выпуск машин с паровым двигателем?

Ведущие специалисты НАМИ, знакомые, естественно, с разработками Добла,  в 1935 г. предложили советскому правительству начать работы по разработке паровых автомобилей, тракторов и бронетехники. Однако их призыв остался без ответа. В 1938 г. НАМИ всё-таки получил задание начать разработку таких машин, но… не получил финансирования. В 1949 г. Ярославский автозавод выпустил пробную партию грузовика НАМИ-012, паровой двигатель которого работал на дровах – для отдалённых лесодобывающих районов. Машина показала довольно высокие характеристики, но в серийное производство её отчего-то не пустили. Разработанные в начале 1950-х грузовики НАМИ-0125, работавший как на твёрдом, так и на жидком топливе, и НАМИ-012Б, работавший только на жидком топливе так и остались проектами, хотя были весьма перспективны (Д. Дашко «Паромобили НАМИ-012, НАМИ-018, НАМИ-0125», «Грузовик-пресс», № 11,2011). Объяснения этому решению найти трудно.

 

 

НАМИ-012 

 

В СССР занимались и разработкой установки паровых машин на самолёты – тоже крайне перспективным направлением, не получившим развития в мире из-за противодействия авиастроительных и нефтяных  компаний. Кстати, ещё в 1934 г. группа студентов Московского авиационного техникума — Б. Алексеев, О. Дьячкова, П. Коньков под руководством инженера А. Голубкова спроектировала (в качестве дипломной работы) паровой авиационный двигатель для учебного самолёта У-2. В 1939 г. авиаинженер-двигателист П. Дузь даже выпустил книгу «Паровой двигатель в авиации» (П. Д. Дузь «Паровой двигатель в авиации», стр. 273, М., 1939), но советское руководство этой темой не заинтересовалось, хотя самолёт с таким двигателем летал бы совершенно бесшумно и имел бы огромный потолок. То есть СССР мог бы получить бесшумные высотные истребители, бомбардировщики и транспортники – и получить громадное преимущество над авиацией противника в грядущей войне.

Почему же в не зависимом от «проклятых империалистов» СССР не начали серьёзно работать над паровыми двигателями (хотя локомобили малыми серями делали в Брянске, на дореволюционном заводе Мальцова, с 1873 по 1957 г.)? Тут мы вступаем в сферу догадок, доказательств никаких нет. Но всё же можно предположить: потому же, почему и на Западе. Советская экономика 1930-х годов зависела от поставок западной техники и оборудования, и советским начальникам иностранные партнёры наверняка объяснили: не надо никаких локомобилей. Тем более что в 1930-40-х годах в Москве жил знаменитый «красный миллионер», американец А. Хаммер, связанный как с нефтяной, так и с автомобильной промышленностью США (он создал нефтяную компанию Occidental Petroleum, а также лоббировал строительство Горьковского автозавода фирмой Ford). Ему, «другу» Ленина и Сталина, было легко объяснить «красным директорам», что ДВС куда лучше парового двигателя.

…После «нефтяного шока» 1974 г. локомобили начала было выпускать шведская фирма SAAB, но что-то у неё не заладилось. В Великобритании сейчас паровыми автомобилями занимается маленькая компания Britain Steam Car Challenge: её Inspiration, кстати, — рекордный автомобиль, его максимальная скорость составляет 273,6 км/ч. Ещё Mercedes-Benz производит малыми сериями маневровые локомобили Unimog. Да в Башкортостане, в селе Михайловка, фермер сам смастерил паровой трактор «Орлик» и выложил рекламный ролик в интернете. А в Великобритании ежегодно проводят соревнования старинных локомобилей. И всё. 

 

 

Локомобиль Unimog, пр-ва Mercedes-Benz 

 

А ведь история мирового машиностроения в случае развития паровой техники могла бы пойти совершенно другим путём – в частности, человечество было бы избавлено от диктата нефтяных гигантов. И с экологией в городах дело обстояло бы несравненно лучше.

 

 

паровой трактор  

 

 

 

Автор: Трифонов Е.

 

 

 

Движимые паром. История паровых машин / Аналитика

Поставить пар на службу человечеству люди смогли лишь в самом конце XVII века. Но еще в начале нашей эры древнегреческий математик и механик Герон Александрийский наглядно показал, что с паром можно и нужно дружить. Наглядным подтверждением тому стал Героновский эолипил, фактически, первая паровая турбина — шар, который вращался силой струй водяного пара.

Эолипил Герона.

К великому сожалению, многие удивительные изобретения древних греков на долгие столетия были прочно забыты. Лишь к XVII столетию относится описание чего-то, похожего на паровую машину. Француз Соломон де Ко (Salomon de Caus), бывший одно время строителем и инженером у Фридриха V Пфальцского, в своем сочинении от 1615 года описал полый железный шар с двумя трубками: принимающей и выводящей жидкость. Если наполнить шар водой и подогреть, то по второй трубке вода начнет подниматься наверх, повинуясь воздействию паров. В 1663 году уже англичанин Эдвард Сомерсет (Edward Somerset), маркиз Уорчестерский, написал брошюру, в которой рассказал о машине, могущей поднимать воду наверх. Тогда же Сомерсет получил патент («привилегию») на описанную машину. Как видим, все мысли изобретателей Нового времени вращались вокруг выкачивания воды из шахт и копей, что, надо отметить, проистекало из насущной задачи. Поэтому неудивительно, что следующие три изобретателя, о которых пойдет речь ниже, также были в первую очередь озабочены созданием паровой машины для откачки воды. Ближе к самому завершению XVII века два человека в Европе результативнее других работали над укрощением пара — Дени Папен (Denis Papin) и Томас Сэйвери (Thomas Savery).

«Огненная» машина Сэйвери.

Англичанин Сэйвери 2 июля 1698 года получил патент на машину для откачки воды из шахт. В патенте говорилось: «Жалуется привилегия Томасу Сэйвери за проведенное им одним испытания нового изобретения для подъема воды, вращения любых видов мельниц путем сил огня, что будет очень важно для осушения шахт, снабжения городов водой и вращения всех видов мельниц». Опытный образец под названием «Огненный мотор» (Fire engine) в 1699 году был выставлен напоказ в Королевском Научном обществе в Лондоне. Машина Сэйвери функционировала таким образом: герметичный резервуар наполнялся паром, а после внешнюю поверхность резервуара охлаждали холодной водой, из-за чего пар конденсировался, создавая в резервуаре частичный вакуум. Затем вода со дна со дна шахты через заборную трубу засасывалась в резервуар и, после впуска новой порции пара, выталкивалась наружу через выпускную трубу. Стоит отметить, что изобретение Сэйвери походило на машину Сомерсета, и многие полагают, что Сэйвери напрямую отталкивался от последней. К сожалению, у «огненной» машины Сэйвери нашлись недостатки. Самый главный из них — невозможность поднимать воду с глубины более 15 метров, хотя в то время уже существовали шахты, чья глубина превышала 100 метров. Кроме того, машина потребляла очень много топлива, что не было оправдано даже близостью большого количества угля на шахте. Француз Дени Папен, медик по образованию, в 1675 году переехал в Лондон. Папен сделал несколько открытий, которые навечно вписали его имя в историю. Для начала Папен изобретает скороварку — «Папенов котел». Бывший медик смог установить зависимость между давлением и температурой кипения воды. Герметичный котел с предохранительным клапаном благодаря повышенному давлению внутри доводил воду до кипения гораздо позже, поэтому температура обработки продуктов повышалась и последние готовились в разы быстрее. В 1674 году Папен создал пороховой двигатель: в цилиндре воспламенялся порох, отчего поршень внутри цилиндра перемещался. Одна «партия» газов выпускалась из цилиндра через специальный клапан, а другая — охлаждалась. В цилиндре образовывался вакуум (пусть и слабенький), и атмосферное давление опускало поршень вниз.

Поршневая паровая машина Папена.

В 1698 году Папен изобретает паровую машину с применением воды, которая нагревалась внутри вертикального цилиндра — образовавшийся пар двигал поршень вверх. Затем цилиндр охлаждали водой, пар конденсировался и возникал вакуум. Все то же атмосферное давление заставляло поршень опускаться. Несмотря на прогрессивность своей машины (наличие поршня), Папен не смог извлечь из нее каких-либо значимых дивидендов, поскольку Сэйвери запатентовал паровой насос, а других способов применения для паровых машин на тот момент не наблюдалось (хотя в патенте Сэйвери и указывалась возможность «вращения мельниц»). В 1714 году, в столице Британской империи, Папен скончался в нужде и одиночестве. Гораздо более удачливым оказался другой англичанин — Томас Ньюкомен (Thomas Newcomen), родившийся в 1663 году. Ньюкомен внимательно ознакомился с работами и Сэйвери, и Папена, отчего смог понять слабые места прежних машин, одновременно взяв от них самое лучшее. В 1712 году вместе со стекольщиком и водопроводчиком Джоном Калли (John Calley) он строит свою первую паровую машину. В ней использовался вертикальный цилиндр с поршнем, как у машины Папена. Однако пар образовывался в отдельном паровом котле, что было схоже с принципом действия «огненной» машины Сэйвери. Герметичность внутри парового цилиндра была повышена за счет кожи, которая закреплялась вокруг поршня.

Паровая машина Ньюкомена.

Машина Ньюкомена тоже являлась пароатмосферной, т.е. подъем воды из шахты осуществлялся при воздействии атмосферного давления. Она была довольно громоздкой и «поедала» много угля. Тем не менее, практической пользы машина Ньюкомена приносила несравненно больше, отчего ее почти полстолетия применяли в шахтах. В Англии, например, она позволила вновь открыть заброшенные шахты, которые затопило грунтовыми водами. И еще один яркий пример эффективности машины Ньюкомена — в 1722 году в Кронштадте в сухом доке воду из корабля откачали в течение двух недель, в то время как с устаревшей системой откачки с помощью ветряных мельниц на это ушел бы год. Несмотря на все это, Томас Ньюкомен не получил патент на свою паровую машину из-за патента Сэйвери. Возможность применения паровой машины Ньюкомена с целью приведения в движение транспортного средства конструкторами рассматривалась, в частности, для привода гребного колеса на судне. Однако попытки успехом не увенчались. Изобрести компактную, но мощную паровую машину довелось Джеймсу Уатту (James Watt). В 1763 году Уатту, механику университета Глазго, дали задание починить паровую машину Ньюкомена. В процессе ремонта Уатт приходит к следующей идее — цилиндр паровой машины нужно держать постоянно нагретым, что резко сократит расход топлива. Оставалось лишь понять, как в таком случае конденсировать пар.

Модель паровой машины Уатта.

Осенило Уатта, когда он совершал вечерний моцион возле прачечных. При виде облаков пара, стремящихся выбраться из-под крышек котлов, изобретатель вдруг осознал, что пар является газом, и он должен перемещаться в цилиндр с пониженным давлением. Уатт решительно берется за дело. Он применяет водяной насос и металлические трубки, из которых насос станет откачивать воду и пар, создавая в последних пониженное давление, а оно, из трубок, начнет передаваться в рабочий цилиндр паровой машины. Для рабочего хода Уатт применяет давление пара, отказываясь тем самым от атмосферного давления, что стало большим шагом вперед. Для этой цели, чтобы пар не проходил между цилиндром и поршнем, пеньковой веревкой, пропитанной маслом, обматывали поршень вдоль специальных бороздок. Такой способ позволял добиться достаточно высокой герметичности внутри парового цилиндра. В 1769 году Уатт получил патент на «создание парового двигателя, в котором температура двигателя всегда будет равна температуре пара, несмотря на то, что пар будет охлаждаться до температуры ниже ста градусов». В 1772 году Джеймс Уатт свел знакомство с промышленником Мэтью Болтоном (Mathew Bolton). Этот богатый господин выкупил и возвратил Уатту все его патенты, которые незадачливый изобретатель вынужден был заложить за долги. При поддержке Болтона работа Уатта ускорилась. Уже в 1773-м Уатт испытывает свою паровую машину; она выполняла все ту же функцию парового насоса, но угля требовала гораздо меньше. Видя очевидные преимущества машины Уатта, Болтон открывает совместную с изобретателем компанию по производству паровых машин, и в 1774 году в Англии начинается их выпуск. Реализация паровых машин шла настолько хорошо, что Болтон захотел построить новый прокатный цех, для чего попросил Уатта создать специальную паровую машину — для привода прокатных станков. Уатт блестяще справился с задачей, и в 1781 году запатентовал паровую машину «для осуществления движения вокруг оси с целью приведения в действие других машин». Таким образом, на свет появилась первая паровая машина не для поднятия воды со дна шахт, а для приведения в движение машин. Новая машина Уатта обладала рядом усовершенствований. Например, регулятором для равномерного вращения главного вала паровой машины, а также планетарным механизмом для создания кругового движения. Последний Уатт изобретает потому, что применить кривошипно-шатунный механизм ему не позволяет действующий патент. Но в 1784 году Уатту все же удалось добиться разрешения на использование в паровой машине кривошипно-шатунного механизма. Таким образом, созданная Уаттом первая в мире универсальная паровая машина стала приводить в движение промышленные станки, возвещая о приходе эры паровых машин. Очень скоро пар станет двигать пароходы и поезда, благодаря чему жизнь человека в корне изменится. Огромные заслуги Джеймса Уатта не прошли незамеченными для потомков — в 1819 году приказом английского парламента в Вестминстерском аббатстве великому изобретателю поставили мраморный памятник.

Первый пароход.

Считается, что первый пароход построил американец Роберт Фултон (Robert Fulton) в 1807 году — его корабль с гребным колесом назывался «Клермонт». Поначалу Фултон пытался с помощью пара приводить в движение весла, но затем обратился к более удачной идее колеса. Первое плавание на «Клермонте» Фултон совершил один, поскольку жители окрестностей наотрез отказались сесть в «дьявольски» дымящую посудину. Зато на обратном пути к Фултону все-таки подсел один смелый человек, за что и получил от изобретателя право на пожизненный бесплатный проезд на «Клермонте». Затем рейсы судна Фултона стали обыденностью — «Клермонт» перевозил людей по реке Гудзон от Нью-Йорка до Олбани, развивая скоростью около 5 узлов (9 км/ч). Первый винтовой пароход построил в 1838 году англичанин Френсис Смит (Francis Smith). Использование гребных винтов вместо гребных колес позволило значительно улучшить ходовые качества пароходов. На пароходах постепенно исчезают вспомогательные паруса (вспомним, что в 1819 году американский пароход «Саванна» пересек Атлантический океан по большей части с помощью парусов), а к началу ХХ века в историю уходят и сами парусные корабли.

Первый паровоз.

Первый паровоз построил британец Ричард Тревитик (Richard Trevithick). Это была повозка с паровым двигателем, двигающаяся по рельсам со скоростью 7 км/ч и перевозившая состав весом 7 тонн. В 1804 году для испытания паровоза Тревитика в Лондоне построили небольшую рельсовую дорогу. В наше время и пароходы, и паровозы уже давно стали исторической диковинкой, которую, правда, можно встретить в самых разных странах. Так, в Норвегии на озере Мьёс до сих пор функционирует самый старый колесный пароход в мире — «Скибладнер», построенный еще в 1856 году. В свою очередь, паровозы активно эксплуатируются в странах третьего мира, а это значит, что пар по-прежнему верой и правдой служит человечеству.

«Паровая телега» Кюньо.

Отдельная веха в истории пара — паровые автомобили. Первую действовавшую паровую автомашину («паровую телегу») построил француз Никола-Жозеф Кюньо (Cugot) в 1769 году. Это была очень тяжелая, весившая более тонны повозка, с управлением которой едва могли справиться два человека. Эстетически машина выглядела не слишком красиво — котел, словно горшок на ухвате, размещался впереди транспорта. «Телега» Кюньо развивала скорость около 2-4 км/ч и могла перевозить до 3 тонн груза. Эксплуатировать ее было сложно — для поддержки давления пара, которое быстро падало, приходилось каждые четверть часа останавливаться и зажигать топку. В конце концов, в очередной испытательной поездке Кюньо и кочегар (между прочим, кочегар по-французски звучит как «шоффер», откуда и произошло затем слово «шофер») потерпели аварию на крутом повороте, отчего котел взорвался, наведя шуму на весь Париж. Кюньо построил новую «телегу», но в массы она не пошла. В 1794 году ее сдали в музей. Значительный вклад в развитие паровых автомашин внес еще один француз — Леон Эммануэль Серполле (Leon Serpollet). В 1875 году он создал небольшую, но мощную автомашину на пару. Леон решил, что воде лучше нагреваться не в котле, а в разогретых трубках, где она превращается в пар очень быстро. Первой работающей машиной Серполле стал двухместный трехколесный экипаж из дерева. Поначалу полиция запрещала французу ездить даже по ночам, но в 1888 году все же сдалась и выдала официальную бумагу с разрешением на поездки. На этом Серполле не остановился. Вместо угля он начинает использовать жидкое топливо, которое подавалось на две горелки. В 1900 году он открывает фирму совместно с американцем Фрэнком Гарднером (Frank Gardner) — Gardner- Serpollet.

Гоночный паровой автомобиль Серполле.

В 1902 году Серполле создал гоночный паровой автомобиль и установил на нем в Ницце мировой рекорд скорости на суше — 120,77 км/ч. Неудивительно, что на тот момент паровые автомобили вполне удачно конкурировали с бензиновыми и электрическими собратьями. Особенно процветали первые в США, где, например, в 1900 году выпустили 1690 паровых, 1585 электрических и всего 936 бензиновых автомобилей. Паровые авто использовались в США вплоть до 30-х годов ХХ века. В первой половине XIX века также строились паровые тракторы, в частности, с гусеничным ходом. Однако коэффициент полезного действия паровых двигателей равнялся лишь 5%. По этой причине в начале ХХ века паровые двигатели на автомашинах были заменены двигателями внутреннего сгорания. С их помощью автомобили стали более экономичными, легкими и скоростными. Нельзя не упомянуть и о других, менее удачных применениях пара в конце ХIХ — начале ХХ веков. Широкое распространение пароходов, паровозов и паровых автомашин подтолкнуло изобретателей к мысли, что пар можно использовать в авиации и в армии.

Паровой аэроплан Хенсона.

Увы, пар в этих областях пригодится не смог. Хотя уже к середине ХIХ века насчитывалось несколько попыток создания аэропланов с паровым двигателем. Англичанин Уильям Хенсон (William Henson) построил аппарат «Эриел Стим Кэрридж», обладавший паровым двигателем мощностью 25-30 л.с., который приводил в действие воздушные винты диаметром 3,05 м. Чтобы уменьшить вес машины, обычный котел был заменен системой сосудов конической формы с использованием воздушного конденсатора. В 1844-1847 годах Хенсон безуспешно испытывал свои аэропланы. Все они закончились неудачно. Но уже в 1848 году Джон Стрингфеллоу (John Stringfellow) все-таки построил аэроплан, который оторвался от земли, хотя и не надолго. Апофеозом «паромании» в авиастроении стал аэроплан Хайрема Стивенса Максима (Hayrem Stivens Maxim), который обладал паровой машиной мощностью в 360 л.с., а размерами мог сравниться с двухэтажным домом. Неудивительно, что аэроплан Максима рухнул в одночасье, как и все мечты человека покорить воздух с помощью пара. Хотя, отметим, что в 1896 году американец Сэмюэл Пирпонт Ленгли (Samuel Pierpont Langley) все-таки построил аэроплан с паровым двигателем, который без пилота пролетел примерно километр, пока не израсходовал топливо. Свое творение Ленгли назвал «аэродромом» (в переводе с древнегреческого — «бегущий в воздухе»). Однако к началу ХХ века всем было понятно, что громоздкие паровые двигатели не годятся для воздухоплавания, тем более, что к этому времени на аэропланах отлично себя зарекомендовали бензиновые двигатели — 17 декабря 1903 года в небе появился знаменитый самолет братьев Райт, снабженный бензиновым двигателем. Не лучше обстояли дела с паром в армии. А ведь еще сам Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci) описал пушку, выстреливающую снарядами силой только огня и воды. Великий флорентиец предположил, что длинный медный ствол с ядром, положенный в печь одним концом, сможет выбросить снаряд, если в отсек за ядром впрыснуть немного воды, когда труба сильно разогреется. Леонардо полагал, что вода при такой высокой температуре испарится очень быстро и, став аналогом пороха, вытолкнет ядро на огромной скорости. Стоит отметить, что идея паровой пушки приписывается Архимеду. В рукописях древних упоминается о том, что во время осады Сиракуз в 212 году до нашей эры римские корабли обстреляли из пушек. Но ведь пороха тогда в Европе не было! И Леонардо да Винчи предположил наличие у Архимеда, чьи устройства обороняли Сиракузы, паровых пушек.

Паровая пушка (реконструкция).

Проверить эту идею да Винчи решил греческий инженер Иоанис Саккас (Ionis Sakkas). Он построил деревянную пушку, к тыльной части которой закреплялся котел, нагреваемый до 400°С. Как и предлагал Леонардо да Винчи, в специальный клапан подавалась вода, которая, испаряясь мгновенно, врывалась паром в дуло, отчего бетонное ядро в опытах Саккаса улетало на расстояние 30-40 м. Проверить «быль» о пушках Архимеда брались также студенты университета MIT и участники телесериала «Разрушители легенд», правда, без успеха, подобного достижению Саккаса. В XIX веке к пару вновь вернулись, но создать реально боеспособное оружие (пушку либо пулемет) не удалось. В 1826-1829 годах российский инженер-полковник корпуса путей сообщения А. Карелин изготовил медную 7-линейную (17,5 мм) опытную паровую пушку. Стрельба велась шаровыми пулями при помощи водяного пара, скорострельность достигала 50 выстрелов в минуту. Но испытания, проведенные в 1829-м, не впечатлили «приемную комиссию», которая сочла пушку излишне сложной для использования в полевых условиях.

Модель паровой пушки Карелина.

В завершение данной статьи нельзя не упомянуть о стимпанке (англ. «steampunk», от «steam» — «пар» и «punk» — «протест»). Это направление научной фантастики описывает эпоху пара времен Викторианской Англии (вторая половина XIX века) и раннего капитализма (начало ХХ века). Соответственно описываются городские пейзажи, персонажи, общественные настроения и т.д. Сам термин появился в 1987 году. Популярность жанр стимпанк приобрел после появления романа «Разностная машина» Уильяма Гибсона и Брюса Стерлинга (1990). Предтечами стимпанка можно назвать Жюля Верна и Григория Адамова. В последние годы появилось много кинофильмов в стиле стимпанк, самые известные из них — «Дикий, Дикий Запад» (1999), «Машина времени» (2002), «Лига выдающихся джентльменов» (2003) и «Ван Хельсинг» (2004). К стимпанку хронологически примыкает дизельпанк — жанр, описывающий технологический мир 20-50-х годов XX века, весьма близкий, надо отметить, к техномиру начала ХХ века.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Сообщество Steam :: Microsoft Flight Simulator

Опубликовано: 21 января

Я, как и большая часть сим-сообщества, какое-то время с нетерпением ждал MSFS2020. Я хотел отложить написание обзора до тех пор, пока у меня не будет вложено как минимум 100 часов в игру, и пока у студии не появится время исправить ошибки, которые преследовали сима при запуске. По состоянию на январь 21 года я могу с уверенностью и от всей души рекомендовать эту невероятную, хотя и несовершенную игру. Полное раскрытие: я довольно серьезный пилот с более чем 20-летним опытом.Я летаю с установкой HOTAS, отслеживанием головы и педалями полета — просто чтобы вы понимали, откуда я.

Начнем с минусов. Asobo подвергся сильной критике с момента выпуска, не зря, из-за ошибок, которые преследовали игру при выпуске. Проще говоря, игра вышла как минимум на 6 месяцев раньше срока. Когда я участвовал в альфа- и бета-тестировании, мне было ясно, что они не смогут исправить и отполировать все до выпуска. За последние месяцы ситуация значительно улучшилась, хотя игра по-прежнему страдает некоторыми серьезными ошибками, особенно в системах автопилота больших реактивных лайнеров.Я вообще не летаю на этих самолетах, поэтому знаю это из вторых рук. Вещи значительно улучшились, но похоже, что некоторые серьезные ошибки все еще остаются. Я думаю, что оптимизация производительности все еще требует доработки. Игра определенно работает лучше, чем при запуске, но все же ставит системы на колени. Игра, безусловно, красивая и новаторская, но когда люди, использующие самое лучшее оборудование, не могут получить стабильные 60 кадров в секунду, что-то не так.

Помимо технических проблем и ошибок, на данный момент моя самая большая проблема с игрой — это ее летная модель.Это может показаться проблемой, из-за которой я не рекомендую игру (будучи авиасимулятором!), Но позвольте мне объяснить. Модель полета игры кажется ОТЛИЧНОЙ, пока вы не выходите за рамки. Я летаю на винтовых самолетах (с одним и двумя двигателями), и они отлично себя чувствуют при взлете, посадке и в условиях турбулентности. Проблема возникает, когда вы пытаетесь довести их до предела: поведение сваливания не такое серьезное, как должно быть, и слишком легко оправиться от маневров, которые должны вас убить.Это устраняет серьезное чувство опасности из игры и мешает погружению в воду. К счастью, их следующее крупное обновление 2021 года будет сосредоточено на улучшении аэродинамики, но я бы хотел, чтобы они внесли эти исправления до выпуска.

Когда дело доходит до сравнения MSFS2020 с предыдущими играми франшизы, также не хватает глубины возможностей. Например, функциональность AI ATC довольно упрощена, вы не можете привлекать к себе вторых пилотов или пассажиров, и еще нет игрового процесса с участием людей ATC. Тем не менее, FSX добавляла эти функции в течение многих лет, и ясно, что Asobo имеет такой же долгосрочный план поддержки для этой игры.Я уверен, что со временем мы увидим, что эти функции будут добавлены, и это очень интересно.

Хорошо, пора перестать говорить о негативе. Положительным моментом является то, что у нас есть невероятный, новаторский симулятор, который предлагает отличную отдачу «из коробки» и видит безумную поддержку сторонних разработчиков и модов. Это станет одной из тех игр, которые со временем становятся все лучше и лучше. Я купил Deluxe Edition, которая включает в себя несколько дополнительных самолетов и стоит на 20 долларов больше стандартной.Но даже в стандартной версии есть потрясающая линейка чрезвычайно детализированных самолетов. У каждого самолета есть интерактивные кабины, в которых можно использовать почти все переключатели и кнопки. Хотя самолет не является симулятором профессионального уровня, скажем так, они не за горами. Количество любви, вложенной в самолеты внутри и снаружи, а также их звуковое оформление, действительно замечательно. А для людей вроде меня, которые действительно хотят управлять версиями самолетов профессионального уровня, есть множество компаний, работающих над дополнительными самолетами прямо сейчас.В следующем году к этой игре будет добавлено безумное количество платных и бесплатных дополнений.

Графика, как вы уже знаете, может быть поистине потрясающей. Пройдет некоторое время, прежде чем мы увидим, как другие симуляторы догонят удивительные облачные технологии MSFS2020 и динамическую погоду. Тот факт, что вы можете упасть в любую точку на земле и летать с действительно убедительными текстурами земли и графикой, не перестает меня удивлять. Это правда, что искусственный интеллект автогенератора, который населяет города и пейзажи, не идеален, и есть определенно странные сбои (особенно вокруг мостов), общий результат действительно впечатляет и вышибает других подобных симов из воды.

Другая важная особенность, которую я ценю, — это доступность: независимо от того, являетесь ли вы хардкорным авиасиммером или просто хотите расслабиться с контроллером и небрежно летать, эта игра для вас. Варианты сложности позволяют использовать широкий спектр вариантов, от полной симуляции до казуальной аркадной игры. И что самое приятное, вы можете летать со своими друзьями независимо от того, на какой сложности они настроены в игре — нет необходимости присоединяться к специальному серверу со специальными настройками, поскольку в игре есть одна большая массовая онлайн-среда (если вы решите присоединиться к ней ).

Еще одна замечательная особенность: каждый самолет снабжен встроенным цифровым контрольным списком, в котором рассказывается, как запускать и останавливать каждый самолет. Для людей вроде меня, которые хотят изучить все тонкости каждого самолета, это потрясающая функция, которой отчаянно не хватает в других играх с интерактивной кабиной, таких как DCS. Это экономит многие часы чтения руководств и избавляет от разочарований методом проб и ошибок. Каждый раз, когда я загружаю DCS, я думаю о том, насколько ему нужна такая функция.

И последнее замечание: мне стало скучно, не имея тонны направления и просто выбирая случайные места для полета, поэтому я установил потрясающий бесплатный мод под названием NeoFly. Этот мод создает динамичную однопользовательскую пилотную кампанию и работает в тандеме с игрой. Вы можете выполнять грузовые, транспортные, аварийные и незаконные миссии по обычным взлетно-посадочным полосам или взлетно-посадочным полосам по всему миру, обслуживая свои самолеты, нанимая пилотов ИИ для выполнения миссий и зарабатывая деньги на покупке больших и лучших самолетов. Это фантастика и добавила игре столь необходимое измерение.

В любом случае, этот обзор лишь поверхностный взгляд на игру, но я хотел остановиться на основных моментах. TL; DR: игру стоит покупать, и с каждым месяцем она становится все лучше и лучше. Возьми!

Попытки совместить паровой двигатель с самолетом

Ariel Transit Company Плакат

В последнее время паровой двигатель был самым распространенным источником энергии на планете. Паровые машины устанавливались на наземные транспортные средства — прототипы первых вагонов, приводили в движение поезда и корабли, обеспечивали работу насосов и станков.Паровая энергия и паровые машины широко использовались в промышленности XNUMX века. Неудивительно, что со временем идея построить самолет с паровым двигателем проникла в головы конструкторов. Однако процесс создания пароля оказался сложным и тернистым.

Aerial Steam Crew

Генезис приходится на авиацию начала XIX века. Именно на рубеже XVIII-XIX веков был предложен первый концепт самолета. Эту концепцию разработал английский натуралист Джордж Кейли.Именно Кейли считается одним из первых в мире исследователей и теоретиков в области создания самолетов тяжелее воздуха. Первые исследования и эксперименты по изучению аэродинамических характеристик крыла Кайли начались в 1804 году, в этом же году он изготовил модель планера собственной конструкции. По его словам, планер мог преодолеть по воздуху не более 27 метров. В период с 1809 по 1810 год первый ежемесячный научный журнал Великобритании Nicolson’s Journal of Natural Philosophy публиковал работу Джорджа Кейли «Об аэронавигации».Это была первая в мире опубликованная научная работа, в которой были изложены основные положения теории полета планеров и самолетов.

Неслучайно именно в Великобритании ближе к середине XNUMX века попытались построить первый самолет, а точнее пароль, ведь паровой двигатель планировалось установить на модель в качестве силовой установки. . Идея создания необычного летательного аппарата принадлежала британскому изобретателю и пионеру в области авиации Уильяму Самуэлю Хенсону.Вместе с другим британским изобретателем Джоном Стрингфеллоу Хенсон разработал первый в мире проект самолета, в котором были учтены все основные элементы классического винтового самолета.

Свое детище конструкторы назвали «Воздушная паровая карета» (Aerial Steam Carriage). Патент на изобретение был получен в 1843 году, в том же году изобретатели и их партнеры зарегистрировали акционерное общество под названием Aeriel Transit Company. Первую модель своего «паровоздушного экипажа» конструкторы создали в 1843 году.Это был шестиметровый самолет, на котором была установлена ​​паровая машина мощностью всего 1 л.с.

Модель, которую тестировали Хенсон и Стрингфеллоу

Конструкция крыла пароля, которую представили Хенсон и Стрингфеллоу, содержала элементы, которые в будущем будут использоваться в авиации: лонжероны, нервюры, распорки со скобами. Крыло их пароля, как и у современных самолетов, имело толщину. При этом лонжероны крыла проектировались держателями, которые должны были облегчить конструкцию самолета.Само крыло прикреплялось к корпусу самолета сверху; В корпусе планировалось разместить двигатель, экипаж и пассажиров. Силовая установка должна была приводить в движение два толкающих винта. Шасси самолета планировалось трехколесное, с одним носовым колесом.

В то же время замысел дизайнеров был слишком смелым не только по меркам середины XIX века. Технические характеристики паровоздушной бригады были на высоте. Рейс предполагалось перевезти по воздуху до 12 человек на расстояние до 1600 км.При этом размах крыла модели оценивался в 46 метров, площадь крыла — 424 м², диаметр винтов — 6 метров. Мощность установленной силовой машины оценивалась в 30 л.с. Считалось, что этого было достаточно, чтобы обеспечить самолету максимальную взлетную массу 1360 кг при крейсерской скорости полета 80 км / ч.

По сути, все закончилось испытаниями модели меньшего размера, которые продолжались с переменным успехом с 1844 по 1847 год. Все это время конструкторы внесли большое количество изменений в проект, изменили параметры, переделали планер и также искал все более мощный паровой двигатель.Несмотря на усилия британских натуралистов, они снова и снова терпели неудачу. В основном это произошло из-за comp

Самолеты с паровым двигателем | Размышления от Chiefio

Да, пара…

Чтобы «убрать с дороги», Тесла разработал план создания самолета с паровым двигателем и разработал турбину Тесла для его питания. Насколько мне известно, ни один действующий самолет так и не был построен, но были турбины. Были некоторые проблемы при высоких настройках мощности (низкая эффективность, хотя эффективность была хорошей на более низких мощностях и склонность роторов к деформации и отказу при высоких настройках), но работоспособное судно все еще могло быть возможно.

Но я говорю о настоящих летающих самолетах.

Одно отступление

Есть еще один интересный нелетный обход пара и самолетов. Интегрированный роторный котел и турбина.

Паровая турбина / котел Huettner

Это было предназначено для использования в самолете. Гюттнер.

http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/POWER/rotaryboil/rotaryboil.htm#hu

и

http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/TRANSPORT/steamplane/steamplane.htm

Сайт с довольно экстремальным списком интересных старинных технологий и отличным чувством юмора…

Утверждается, что целевой самолет должен был иметь потолок 43000 футов, скорость 230 миль в час, мощность двигателя 2500 л.с.

Путем объединения всех частей может быть достигнуто высокое соотношение мощности и веса. Однако я должен задаться вопросом о проблемах баланса и уплотнения в такой интегрированной конструкции. КПД котла тоже может быть немного неоптимальным. Тем не менее, интересная идея.

Вики о Steam Airplanes

В вики есть неплохой список, но в основном в нем есть нелетающие вещи:

http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_aircraft

1842: Воздушная паровая повозка Уильяма Сэмюэля Хенсона и Джона Стрингфеллоу была запатентована, но так и не увенчалась успехом, хотя паровая модель была запущена в 1848 году.
1852: Анри Жиффар пролетает над дирижаблем с паровым двигателем мощностью 3 лошадиных силы (2 кВт). Париж; это был первый самолет с двигателем.
1874: Феликс дю Темпл спускает под гору алюминиевый моноплан с паровым двигателем. Хотя самолет не достиг горизонтального полета, это был первый пилотируемый полет с двигателем тяжелее воздуха.
1894: Сэр Хайрам Стивенс Максим (изобретатель пистолета Максим) построил и испытал большой паровой самолет. Машина создавала достаточную подъемную силу и тягу, чтобы вырваться из испытательного трека и взлететь, но никогда не эксплуатировалась как пилотируемый самолет.
1899: Гюстав Уайтхед построил и пилотировал паровой самолет в Питтсбурге, штат Пенсильвания.Стокер / пассажир Луи Дарварич был ранен, когда самолет врезался в верхний этаж жилого дома. Позже он управлял паровым самолетом в Хартфорде, штат Коннектикут, и его посетил один из братьев Райт задолго до 1903 года. Однако этот полет так и не получил удовлетворительной проверки; нет фотографий, новостей или других средств массовой информации с 1899 года, подтверждающих это. Точно так же предполагаемый визит братьев Райт к Уайтхеду апокрифичен; кроме письменных показаний под присягой, полученных более чем через тридцать лет после факта, нет никаких доказательств того, что визит когда-либо имел место.Основные историки авиации по-прежнему не убеждены в утверждениях Уайтхеда.
1902: Луи Ганьон управлял паровым вертолетом в Россленде, Британская Колумбия, под названием «Летающая паровая лопата». Проблемы с управлением вызвали сбой.
1920 Bristol Tramp мог бы быть паровым самолетом, но турбина была перегружена, и создание надежного контура котла и конденсатора было проблематичным.
1933: Прототип парового биплана Джорджа Д. Беслера и Уильяма Дж. Беслера, основанный на Travel Air 2000, несколько раз пролетел в аэропорту Окленда.Он был оснащен двухцилиндровым поршневым двигателем мощностью 150 л.с. (110 кВт), разработанным Doble Steam Motors Company и Besler, и весил около 500 фунтов. и был способен работать в режиме STOL из-за легкости реверсирования тяги.
1944: Версия Messerschmitt Me 264a с паровым двигателем была выдвинута, но так и не построена. Он должен был приводиться в действие паровой турбиной, развивающей более 6000 лошадиных сил (4500 кВт), при движении пропеллера диаметром 5,3 метра (17 футов 6 дюймов). В качестве топлива использовалась смесь порошкообразного угля и нефти.Кажется, что паровые турбины имели бы SFC 190 г / л.с. / час. Основными преимуществами этой силовой установки были стабильная мощность на всех высотах и ​​низкие эксплуатационные расходы.
1960-е: для Дона Джонсона из Thermodynamic Systems Inc. были созданы концептуальные чертежи двигателя. Он должен был быть установлен на вертолет Hughes 300. Паровой двигатель представлял собой компактный цилиндрический однопоточный двигатель двустороннего действия [похожий по компоновке на двигатель Dyna-Cam Aero], но никогда не был прототипирован Controlled Steam Dynamics, Inc.

За исключением полуапокрифического полета Уайтхеда, все они либо не самолеты, либо никогда не летали… за исключением того, что Doble приводил в движение Беслера…

меня больше всего интересует; настоящий летающий паровоз…

Что такое добл?

Они делали не так много машин, но те, которые они делали, были очень хорошими. У Джея Лено есть один.

Двойной парад

Исходное изображение

Итак, некоторые люди смотрели на этот очень хорошо сделанный, довольно легкий (для того времени) и очень надежный паровой двигатель с небольшим газовым котлом и думали, что он будет работать в самолете.И построил. И он полетел… А у нас есть фильмы, например «Фильм на 11»

Самолет:
\

Мне особенно нравится бит после приземления, когда, возвращаясь к камере, они используют функцию реверсивного двигателя, чтобы внезапно замедлиться без момента тангажа вперед из-за медленного торможения колес.

Так что, если бы мы могли сделать двигатель, который работал бы со старым автомобильным двигателем, я уверен, что сегодня мы могли бы добиться большего. Я всегда хотел относительно спокойный самолет…

Двигатель

Двигатель хорошо продуман, имеет довольно компактную конструкцию.

Doble Чертеж двигателя

Двойной двигатель сбоку

Из Doble Wiki:

Модель E

К 1923 году была разработана модель E; можно сказать, что это «классический» Doble, большинство примеров которого сохранилось. Первоначальная конструкция однотрубного котла была доведена до «американского» типа. При этом производился пар под давлением 750 фунтов на квадратный дюйм (52 бара) и температурой 750 ° F (400 ° C). Трубка была сформирована из бесшовной холоднотянутой стали общей длиной 575 футов 9 дюймов (175 м), диаметром 22 дюйма (560 мм) и высотой 33 дюйма (840 мм) в бухте и сборке.Котел был испытан холодной водой под давлением 7000 фунтов на квадратный дюйм (480 бар). Фактически, два двухцилиндровых комбинированных блока цилиндров были размещены вплотную друг к другу в качестве основы для четырехцилиндрового составного блока Woolf с цилиндрами высокого давления, расположенными снаружи. Поршневой клапан с передаточными отверстиями был установлен между каждым цилиндром высокого и низкого давления в устройстве, аналогичном сбалансированной составной системе Vauclain, использовавшейся на ряде железнодорожных локомотивов около 1900 года. Клапанный механизм Стивенсона заменил предыдущее движение Joy.Этот двигатель использовался на всех транспортных средствах, разработанных впоследствии. Опять же, автомобиль не имел и не нуждался ни в сцеплении, ни в трансмиссии, а из-за того, что двигатель был встроен непосредственно в задний мост, ему также не требовался приводной вал. Как и все паровые транспортные средства, он мог сжигать различные виды жидкого топлива с минимальной модификацией и был заметно чистым движущимся транспортным средством, его топливо сжигалось при высоких температурах и низких давлениях, что приводило к очень низкому уровню загрязнения.
[…]
Типовая производительность

Паровоз модели Doble Series E 1924 года мог проехать 1 500 миль (2400 км) до того, как его 24-галлонный резервуар для воды потребовался пополнить; даже в морозную погоду его можно было запустить с холода и уехать в течение 30 секунд, а после полного прогрева можно было рассчитывать, что он достигнет скорости, превышающей 90 миль в час (140 км / ч).В последние годы автомобили Doble развиваются со скоростью, приближающейся к 120 миль в час (190 км / ч), без преимуществ оптимизации, а более легкая версия серии E разгоняется от 0 до 75 миль в час (121 км / ч) за 10 секунд. . Его расход топлива, сжигающий различные виды топлива (часто керосин), был конкурентоспособным с автомобилями того времени, а его способность двигаться в жуткой тишине, не считая шума ветра, дала ему явное преимущество. При скорости 70 миль в час (110 км / ч) вибрация была незначительной, двигатель вращался со скоростью около 900 оборотов в минуту.

В рекламе

Contemporary Doble упоминается легкость двигателя, что побуждает покупателей выгодно сравнивать его с более тяжелыми бензиновыми двигателями, но «двигатель» в паровой машине обычно относится только к блоку расширения и не учитывает всю силовую установку. включая котельное и вспомогательное оборудование; с другой стороны сцепление и коробка были не нужны.

Двойной котел

Заключение

В целом, симпатичная маленькая упаковка.

Хорошая галерея Dobles в Великобритании:

http://www.steamcar.net/dobles.html

Научно-популярная статья о «Добле Джея Лено»:

http://www.popularmechanics.com/cars/jay-leno/vintage/jay-leno-and-his-doble-steam-cars

Внизу есть интересная записка:

Однако плавность и сила ускорения не перестают меня удивлять — это как Рука Бога, толкающая вас вперед. На днях я бежал со скоростью 85 миль в час, и мне было еще кое-что.На дороге мертвая тишина, просто у-у-у-у-у-у-у-у !!! В свое время Хьюз разгонялся до 132,5 миль в час на шоссе в Техасе, быстрее, чем что-либо с двигателем внутреннего сгорания. Это доказывает то, во что я всегда верил: последние дни старой технологии почти всегда лучше, чем первые дни новой.

Интересно, откуда у них тогда шины с рейтингом H 😉

Somewhere (ссылка, которую я потерял) — это история о том, как кто-то проехал более 100 000 миль с одним из них, и он до сих пор остается сильным.

У этого сайта немного больше истории и летающая модель самолета с использованием пара!

http://www.flysteam.co.uk/history.htm

http://www.flysteam.co.uk/recent.htm

Я, должно быть, сумасшедший… Теперь я хочу сделать «сверхлегкий» с паровым двигателем… Я бы хотел иметь сверхлегкий, но из-за некоторых повреждений слуха я стал очень чувствительным к шуму, особенно к гудению, которое так многие издают. Идея почти бесшумного сверхлегкого света очень привлекательна. Я знаю, вероятно, это не совсем возможно… с учетом ограничения по весу… но… Корпус из углеродного волокна, современные легкие материалы для всех вспомогательных деталей.Облегчите котел за счет использования большого соотношения между горелками и трубами с распылением воды, когда она распыляется внутри котла на горячие точки, чтобы вспыхнуть, и уменьшите вес воды с помощью очень эффективного конденсатора и 100% рециркуляции. Думаю, это возможно…

Ведь в 30-е годы на парах летали…

Подписаться на ленту

Чертежи паровых двигателей

от Джона Томлинсона

Обновлено июль 2018- новые планы

Добавлены новые страницы Страница 2 и Страница 3 и LBSC

Эти планы паровых машин модели были получены и бесплатно загружены из общедоступных Интернет-ресурсов и из распечатанных журналов / книг

Свяжитесь со мной, если у вас есть какие-либо вопросы, или , если вы хотите поделиться своими планами на этой странице — будет предоставлено полное кредитование и ссылки на соответствующие веб-сайты

Все планы можно загрузить бесплатно.- Новые планы добавлены в июле 2018 — Теперь более 140 бесплатных планов паровых двигателей для загрузки на 3 страницах

Ознакомьтесь с полноразмерными паровыми двигателями в Таиланде — фотографии и места

Превосходная коллекция моделей паровых двигателей, сделанных из прутковой заготовки — легко для новичка, но все же некоторые планы являются сложными даже для более продвинутого моделиста. Планы Elmer’s Engine на сегодняшний день являются наиболее востребованными проектами для простых моделей паровых двигателей без литья.

Новая страница бесплатных планов Steam Engine для загрузки — Более 140 бесплатных планов Steam Engine на трех страницах

Самая большая коллекция бесплатных планов Steam Engine в Интернете — Постройте паровой двигатель дома или сделайте небольшой парогенератор

4 страницы качественных планов паровых двигателей — загрузить бесплатно

Большинство из приведенных ниже планов паровых двигателей представлены в формате PDF,

Создайте свою собственную модель Steam Engine дома с нашими бесплатными планами для Live Steam Models

Первый паровой двигатель, который я построил, вот здесь — первый хороший самодельный паровой двигатель

Чертежи парового двигателя Мишеля Ниггеля

Boiler — 284kb Планы / чертежи для создания парового котла с работающим паром
Single — 229kb — Чертежи для создания одноцилиндрового парового двигателя
Twin — 220kb Двухцилиндровый живой паровой двигатель

План Дэйва Уоткинса — Паровой двигатель ДеВинтона –197kb — Планы парового двигателя

План Джорджа М. Карлсона — Двойной скотч –111 КБ Дизайн скотч-ярма

План Дюваля JP — Паровоз — 1.4Mb Отличные планы на паровозик

План 4-цилиндрового воблера — 635 КБ — четырехцилиндровый воблер проекта

Чертежи паровозов старой книги

Паровоз из обрезков — 2,7Мб Сделать паровоз из металлолома

Двигатели Стирлинга — чертежи двигателей горячего воздуха

Двигатель 1 — планы Sterling Heat Engine для домашнего инженера-хобби

Engine 2 — Sterling Engine Plan для новичков

Двигатель 3 — Создайте свой собственный зеленый паровой двигатель для сохранения окружающей среды

FizGig AutoCad — Компьютерный двигатель Sterling — Материал 3D-модели

Большинство планов на этой странице требуют использования обычного оборудования и электроинструментов, которые можно найти в домашней мастерской — к ним относятся токарный мини-станок или небольшой токарный станок, сверлильный станок и сверла.

Другое полезное оборудование для модельного инженера — нониусный датчик, небольшая стальная линейка, кернер и щуп.

Планы

доступны для бесплатной загрузки, нажав здесь

Чертежи паровых двигателей — рабочая модель Живые паровые двигатели

Ayesha 2,5-дюймовый паровоз — планы паровоза для инженера-любителя

Горизонтальный паровой двигатель — Планы по созданию горизонтального парового двигателя без отливок

Вертикальный паровой двигатель — создайте свой собственный вертикальный паровой двигатель и продавайте его на eBay

Двигатель с поворотным клапаном

— необычный дизайн, который станет отличным экспонатом

Планы конструктора моделей 1932 г. — Настоящий винтажный проект, на этом плане отсутствуют метрические единицы

Деревянный паровоз деревянный паровой двигатель, но не деревянный котел

Лодочный двигатель, идеальный для изготовителя модельной лодки — живой паровой двигатель для модельного корабля

Elbow Engine — вероятно, самый загружаемый план, установленный на John-Tom и самом сложном

Маленький хаски — ничего общего с маленькой инуитской собакой

Паровой кран для инженеров-моделистов — создайте свой собственный паровой модельный кран

Pop Mechanics 1963 Engine — Классическая старинная сборка для моделистов

Model Engineer Whistle — раздражайте соседей паровым свистком — пока можете!

Ajax Model Eng — Модель паровоза: планы можно скачать бесплатно

FizzWhizz Steam Car Настоящая зеленая паровая машина — создайте игрушечную паровую машинку

Судовой двигатель

(видеоролик здесь) Судовой двигатель — Модель судостроителя принимает к сведению

Mod Eng.Горизонтальный двигатель

Французский живой паровой локомотив Паровоз с чертежами на французском языке

Steam Loco Файлы AutoCAD DXF Чертежи AutoCAD для Steam Engine — прогресс?

Французский двухцилиндровый двигатель планирует сделать из Франции двухцилиндровый двигатель

Французский воблер не имеет ничего общего с вышедшим из-под контроля парижским

Pop Mechanics Boiler 1963 — создайте котел для своей паровой машины модели

Pop Science Boiler 1947 — Отличный дизайн для модели котла с паровой машиной

Планы модели парохода

Коллекция чертежей парохода для ваших судовых двигателей — нет ничего лучше парохода, который вы сделали с нуля.

— Постройте небольшой паровой двигатель дома

добавит новое измерение вашему паровому хобби и расширится до постройки лодок — вам это понравится — я сделал!

Планы Steam Boat Pinasse в формате .pdf

LaMouette Steam Boat Планы в формате .pdf

Создание модели паровой лодки может быть очень интересным проектом, некоторые строители никогда не отправляются в плавание на своей модели паровой лодки — они сразу же начинают новый проект парового корабля

Малый Парник Пароход Планы в.pdf формат

Паровой радиоуправляемый катер может быть построен с этими подробными планами парового катера. Планы парохода RC.

Схема двигателя с горизонтальным золотником

Отличный проект для любого энтузиаста — Горизонтальный золотниковый двигатель и водяной насос в полном объеме без литья — это большая модель двигателя с потрясающим крутящим моментом

Паровой двигатель с горизонтальным золотниковым клапаном чертежи с инструкциями в формате .pdf

Схема простого поршневого парового двигателя

Простые схемы поршневого парового двигателя Размер 144кб и дюйм.pdf с инструкциями по сборке и запуску

Это проект парового двигателя, который может быть выполнен без литья и легко выполнен в мастерской инженеров домашних моделей.

Двухцилиндровый воблер со смазкой — чертежи парового двигателя

Полный план с инструкциями и списком деталей / материалов для двухцилиндрового парового двигателя воблера с автоматической смазкой

Идеальный проект с двумя цилиндрами для машиниста домашних моделей двигателей и инженеров-любителей.Мини-токарный станок и сверлильный станок — полезные инструменты для домашней мастерской.

Чертежи вакуумного двигателя

Вакуумный двигатель с инструкциями на немецком языке — 1,3 Мб в формате pdf

Подобно двигателю «пламегаситель», этот проект является отличным средством визуального отображения, что делает его идеальным проектом для создателей кружков.

Чертежи двухцилиндрового парового двигателя

Двухцилиндровый паровой двигатель с планами на французском языке — 771 kb in.pdf формат

создаст двухцилиндровый паровой двигатель и увидит огромную разницу в крутящем моменте — этот тип двигателя рекомендуется для модельных судов и лодок.

Планы двух двигателей

V от Герольда Поша

Планы V-твин с более чем 40 страницами чертежей, инструкций и фотографий — отличные планы в формате .pdf

Чертежи 4-цилиндрового воблера от Гельмута Пиркера

Планы и 3d-чертежи 4-цилиндрового парового двигателя на 17 страниц в формате pdf — размер 504кб

Чертежи двигателя Пожирателя

Пожарный двигатель Чертежи дюйм.pdf — размер 1,04 МБ — хорошие, простые в использовании планы для потрясающего движка

Чертежи вертикального двигателя с рамой

A из 1870 г.

A Frame Steam Engine в формате Auto Cad dwg — 350 КБ размером

Планы котлов с паровым двигателем

Подборка котлов с паровым двигателем в формате pdf — 551кб в размере

Все самодельные котлы должны быть надлежащим образом испытаны и сертифицированы, чтобы избежать серьезных аварий с паром под давлением — скрытое тепло пара вызывает серьезные ожоги.

Candle Engine Планы и инструкции

Candle Engine в формате pdf — 3.9mb размером

Запустите свой двигатель от свечи — не самый зеленый из двигателей, но тем не менее очень интересный проект

Двигатель с поворотным клапаном — Паровой двигатель модели с поворотным клапаном — Может работать от острого пара или сжатого воздуха

Двигатель горячего воздуха — Чертежи двигателя Стирлинга

Двигатель горячего воздуха в формате pdf — размером 237 КБ

Простая сборка Sterling Engine

Чертежи парового насоса

Steam Pump в формате pdf — 201 КБ на

Водяной насос с паровым приводом, масштабируемый для кемпингов Tree Hugging

Чертежи паровых турбин

Паровая турбина в формате pdf — 299кб в размере

Вероятно, один из лучших проектов для быстрой отдачи от удовлетворенности по сравнению с затраченными усилиями — настоящий увлекательный проект, который обеспечит час высокочастотного завывания турбины.

Это проект, который очищается от пыли и подключается к воздушному шлангу каждый раз, когда парни приходят за пивом — сделайте это, и вы не пожалеете!

Вертикальный паровой двигатель с 1947 года

Вертикальный паровой двигатель

от Model Engineer 1947 в формате pdf — размер 113 КБ

Вертикальный паровой двигатель для лодок

Чертежи водяных турбин

Водяной мотор в формате pdf — 167 КБ, размером

Проект расстроить вашу жену или мать, когда вы подключаете это устройство к кухонной раковине

Планы локомотивов с седельными цистернами с колеей 3 1/2 дюйма Conway

59 страниц в формате Adobe PDF для живого паровоза, представленного в Model Engineer Мартина Эванса — 1.2 МБ размером

Нажмите здесь, чтобы загрузить бесплатный Live Steam Train Plan Set

Паровой вертолет проекта

Проект создания нелетной модели вертолета с паровым двигателем и паровым котлом

Это продолжающийся проект, на который было потрачено очень мало времени — я заново собрал вертолет, чтобы сделать этот видеоклип, и для удобства запустил двигатель на сжатом воздухе.

Двигатель представляет собой одноцилиндровый воблер двойного действия, который вращает роторы со скоростью 10 фунтов на квадратный дюйм и имеет удивительный крутящий момент при запуске. У меня не было давления выше 25 фунтов на квадратный дюйм с включенными роторами, но двигатель был испытан при давлении 90 фунтов на квадратный дюйм. …. Подробнее и планы на паровой вертолет здесь

D Скотч

видеоклип о моей первой попытке создать двигатель Стирлинга — после нескольких изменений этот двигатель теперь работает в течение 10 минут на нагреве чашки с горячей водой.

Планы моделей паровозов — создавайте паровые двигатели дома

Другие планы двигателей

Двухцилиндровый двигатель накаливания, Двухцилиндровый двигатель накаливания — любители нитрометана смотрите здесь!

4-тактный бензиновый двигатель, самодельный радиоуправляемый авиационный двигатель с бензиновым двигателем, планы

RC Tank Machine Gun, холостая стрельба .22 Gatling Gun Plan Set — скачать бесплатно

. Крупномасштабный паровой локомотив с живым паром 2,5 дюйма — Премиум планы

Ayesha — 2 1/2 «4-4-2 Живой паровоз Планы LBSC

«LBSC» было псевдонимом одного из самых плодовитых авторов модельной инженерии.Лилиан «Кудрявый» Лоуренс родилась в 1882 году и умерла в 1967 году.

Аиша (имя Аиша происходит от персонажа из романа Х. Райдера Хаггарда «Она») — одна из самых известных моделей локомотивов от LBSC, которая использовалась в испытании, чтобы доказать, что модель Live Паровозы, способные буксировать людей. LBSC разработал котел для своей модели и решил доказать это.

Набор планов PDF состоит из

4 чертежа размером 11.69 дюймов x 24,8 дюйма

2 чертежа размером 16,53 x 23,39 дюйма

3 чертежа размером 11,69 x 16,53 дюйма

1 Размер чертежа 8,26 x 23,9 дюйма

LBSCR — Краткая история в формате PDF

Ayesha Boiler Challenge — Краткое описание в формате PDF

Технические характеристики модели:

Рамы — 17 5/8 «

Сцепные колеса — диаметр 3 5/16 дюйма

Цилиндры диаметром 13/16 дюйма, ход 1 1/8 дюйма — внутренние золотниковые клапаны, приводимые в действие эксцентриками скольжения

Бочка котла 3 1/4 «о.d.

Топка угольная

Все детали детализированы, включая предохранительные клапаны и клапаны котла — планы представляют собой полный набор, который поможет вам создать старинный паровоз колеи 2 1/2 дюйма, способный буксировать пассажиров.

В планах предполагается, что строитель имеет доступ к обычным инструментам мастерской.

Этот набор чертежей предназначен для опытных конструкторов моделей двигателей, хотя новичок сможет построить этот двигатель.

Стоимость набора планов составляет 8 долларов США — Нажмите здесь, чтобы получить подробную информацию о загрузке планов

Дорожный каток с подвижным паром

Короткий видеоролик о моем паровом дорожном катке Wilesco в действии — я купил эту модель в Хамере, Германия, 20 лет назад, и с тех пор не видел особого применения и с тех пор следил за мной.

Новая страница бесплатных планов Steam Engine для загрузки — Более 140 бесплатных планов Steam Engine на трех страницах.Эти планы — ценный ресурс для создания паровой машины дома.

Планы Striling Engine и другие бесплатные планы на паровые двигатели. Планы по созданию экологически чистых паровых двигателей, которые могут приводить в действие генераторы и насосы. Недавно добавленные планы паровозов AutoCAD

Видеоклип «Судовой двигатель» от «The Engine Maker» — Хеннинг Зайдель

Планета минигана M134 Inert Replica

Movie Prop M134 Minigun plan set — сделайте свой собственный кинопушку сегодня

Котлы с паровым двигателем модели

и малые паровые двигатели с живым двигателем — ищите бесплатные планы в John-Tom.com

Оборудование для домашней мастерской, которое рекомендуется для создания паровозов для хобби, включает мини-токарный станок, сверлильный станок и небольшой фрезерный станок.

Самодельные котлы с паровым двигателем необходимо испытать перед использованием. Очень важно использовать серебряный припой или припой для всех соединений модели Live Steam Boiler.

Припой

нормальный свинец / олово не подходит для значительного давления, создаваемого в модельном паровом котле.

Котлы с паровым двигателем модели

могут работать на спирте, твердом топливе в таблетках, древесине или даже угле.При выборе бесплатных схем котлов необходимо учитывать, какой вид топлива будет использоваться.

Чертежи морской 18-фунтовой пушки

Щелкните здесь, чтобы перейти к наборам планов AutoCAD и PDF для морской пушки

http://www.replicaplans.