В каком году создали первый паровой двигатель

Первый паровой двухцилиндровый двигатель построили в России, а весь мир считает, что в Британии.

1728 г в Екатеринбурге родился известный русский теплотехник и механик Иван Иванович Ползунов разработчик первого
двухцилиндрового парового двигателя в мире. Свое открытие он сделал на 20 лет раньше Д. Уатта, который считается первооткрывателем в этой области, и именно в честь него называется единица мощности «Ватт». Ради справедливости стоит заметить, что паровые машины известны с 17 века, правда они были не совершенны, и использовалась как насосы, но именно на них в своих разработках оперились Ползунов и Уатт. А как вышло, что мощность мериться в Ваттах, попробуем разобраться в этой статье и начнем с самого начала, с юности нашего инженера.
И так в возрасте 10 лет Ползунов идет в школу при местно заводе, и спустя 4 года после ее окончания обучается под руководством главного механика Бахарева, знакомится с имеющимся оборудование и процессами там происходящими.

В 1747 году его отправляют в Барнаул на медеплавильный завод, где он получает должность «смотритель и учётчик при печах», на тот момент Ивану 18 лет. На медеплавильном заводе он не плохо себя зарекомендовал и Ползунову дают задание, исполняя которое он исследует место для пристани и дорогу до рудника. Пройдя весь 90 километровый маршрут пешком проводя замеры, он выделяет колышками маршрут в два раза короче действующего. По окончанию данного задания Ползунова отправляют в Красноярскую пристань, теперь он занят возведением разных объектов. А в 1753 на Змеиногорский руднике его ждет первый серьезный проект, строительство пильной мельницы в близь плотины. Мельница представляла из себя очень сложный механизм для того времени, и для Ползунова это стало хорошей практикой.
В 1755 году Ползунов получает еще одно серьезное задание, узнать причину брака на стекольном заводе, после месяца работы Ползунов заявляет о том, что виной брака посуды является неправильное охлаждение изделий. В 1759 году Иван Иванович дослуживается до обер-офицерского чина.
1763 году Иван Иванович Ползунов разрабатывает проект своего собственного парового двигателя, а на следующий год приступает к конструированию. Это был первый в мире двигатель состоящий из двух цилиндров, поршни которого работали на один вал, двигатель обходился без энергии воды, которая вращала колеса, что позволяло ставить его в любом месте. Это была революция того времени. Проект оценила лично ЕкатеринаII, и пожаловала изобретателю премию и более высокий чин «капитана-поручика».
В 1764-1766 году Ползунов приступает к работе над новым двигателем, предназначенным для дутья металлургической печи, его мощность в первые в мире достигла 32 л.с. Конструкция была исполинского размера, высота с трехэтажный дом, а некоторые детали весели около 3-х тон. Поршня двигали балки, которые в свою очередь приводили в движения меха, дающие дутье металлургической печи.
27 мая 1766 года Ползунов умирает от чахотки не успев запустить свой двигатель, ему было на тот момент всего 38 лет. Двигатель запустили в августе ученики Ползунова, машина работала до ноября и смогла не только окупит себя но и принести прибыль заводу. В ноябре началась течь воды из цилиндра и котла, без Ивана Ивановича проблема оказалась нерешаемой, исполин встал простояв на заводе 14 лет, после чего его демонтировали.

Да разработанная Ползуновым машина уступала показателям машины Уатта, но она была создана на 20 лет раньше и преимущества машины Уатта были не столько революционными. Если бы Ползунов не умер, так рано он мог ее совершенствовать и развивать, так же у Ползунова не было последователей. Продолжать его дело начнут уже в 19 веке отец и сын Черепановы. Да и промышленность России на тот момент не сильно нуждалась в инновации в отличии от Европы.

Источник

Цикл «Паровые машины». Часть первая

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.

Читайте также:  Двигатель газ 406 с карбюратором что это такое

Изобретение паровых машин стало переломным моментом в истории человечества. Где-то на рубеже XVII-XVIII веков началась замена малоэффективного ручного труда, водяных колес и ветряных мельниц на совершенно новые и уникальные механизмы – паровые двигатели. Именно благодаря им стали возможны техническая и промышленная революции, да и весь последующий прогресс человечества.

Первые опыты использования пара в механике были предприняты еще на заре нашей эры Героном Александрийским. Его устройство представляло собой шар с двумя закрученными выходными трубками-соплами, выходя из которых пар приводил шар в движение. Машина получила название эолипил или «сфера Герона». Существует предположение, что сам Герон непричастен к созданию данного механизма – он лишь первый его описал в своем труде «Пневматика», а сами лавры изобретателя принадлежат Ктесибию Александрийскому, жившему на 300 лет ранее. Однако в любом случае устройство, в силу своей ненадобности, было забыто более чем на полторы тысячи лет.

Позднее, уже в XVI веке, арабский философ и изобретатель Таги-аль-Диноме усовершенствовал машину Герона, заменив шар на колесо, приводимое в движение струей пара, направленной прямо на лопасти колеса. Нечто похоже предлагал позднее и итальянский инженер Джованни Бранка. Машина, именованная паровой турбиной, имела один очень большой недостаток – огромный расход пара, а соответственно и низкий коэффициент полезного действия. И снова дальнейшего развития работа над паровой машиной не получила – все еще не была ясна сфера применения данных исследований.

В 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.

И вот, наконец, к концу века французский врач Дени Папен изобрел первый паровой котел. В 1674 году медик-изобретатель создал пороховой двигатель. Его работа заключалась в том, что при возгорании пороха в цилиндре перемещался поршень. В цилиндре образовывался слабый вакуум, и атмосферное давление возвращало поршень на место. Образующиеся при этом газообразные элементы выходили через клапан, а оставшиеся охлаждались. К 1698 году Папену удалось создать по такому же принципу агрегат, работающий не на порохе, а на воде. Таким образом, первая паровая машина была создана. Несмотря на существенный прогресс, к которому могла привести идея, существенной выгоды она своему изобретателю не принесла. Связано это было с тем, что ранее другой механик, Сейвери, уже запатентовал паровой насос, а другого применения для подобных агрегатов к этому времени еще не придумали.

Конечно, Папена это не остановило. На свои последние сбережения потратил на приобретение небольшого судна, на котором занялся установкой водоподъемной пароатмосферной машины собственного производства. Механизм действия заключался в том, чтобы, падая с высоты, вода начинала вращать колеса.

Свои испытания изобретатель проводил в 1707 году на реке Фульде. Много народу собралось, чтобы посмотреть на чудо: двигающееся по реке судно без парусов и весел. Однако во время испытаний произошла катастрофа: взорвался двигатель и погибли несколько человек. Власти разозлились на неудачливого изобретателя и запретили ему какие-либо работы и проекты. Судно конфисковали и разрушили, а через несколько лет скончался и сам Папен.

Более удачливым в плане дивидендов оказался англичанин Ньюкомен. Когда Папен создал свою машину, Томасу было 35 лет. Он внимательно изучил работы Сэйвери и Папена и смог понять недостатки обеих конструкций. Из них он взял все лучшие идеи. Уже к 1712 году он создал свою первую модель.

Агрегат Ньюкомена поднимал воду из копей с помощью воздействия атмосферного давления. Машина отличалась солидными размерами и требовала для работы большого количества угля. Несмотря на эти недостатки, модель Ньюкомена использовали в шахтах полвека. Она даже позволила вновь открыть шахты, которые были заброшены из-за подтопления грунтовыми водами. В 1722 году детище Ньюкомена доказало свою эффективность, откачав воду из корабля в Кронштадте всего за две недели. Система с ветряной мельницей смогла бы сделать это за год. Из-за того, что машина была создана на основе ранних вариантов, английский механик не смог получить на нее патент. Конструкторы пытались применить изобретение для движения транспортного средства, но неудачно. На этом история изобретения паровых машин не прекратилась.

Читайте также:  Как влияет расходомер воздуха на запуск двигателя

Годы шли. И промышленная революция накрывала все больше и больше стран. Первенство и лидерство среди других держав доставалось неизменно Англии. К концу восемнадцатого века именно Великобритания стала создательницей крупной промышленности, благодаря чему завоевала титул всемирной монополистки в данной отрасли. Вопрос о механическом двигателе с каждым днем становился все более актуальным. И такой двигатель был создан.

1784 год стал для Англии и для всего мира переломным моментом в промышленной революции. И человеком, ответственным за это, стал английский механик Джеймс Уатт. Паровая машина, которую он создал, стала самым громким открытием века.

На основании предыдущих опытов работ по созданию пароатмосферных машин он сделал вывод, что для эффективности работы двигателя необходимо сравнять температуры воды в цилиндре и пара, который попадает в механизм. Новая паровая машина была сконструирована так, что цилиндр, заключенный в специальную рубашку из пара, постоянно находился в нагретом состоянии. Кроме того, Уатт так же создал специальный сосуд, погруженный в холодную воду – конденсатор. Когда пар отрабатывался в цилиндре, то через трубу попадал в конденсатор и там превращался обратно в воду.

Таким образом, весь пар, попадавший из цилиндра, конденсировался в нем. Благодаря этому нововведению очень сильно увеличивался процесс расширения пара, что в свою очередь позволяло извлекать из того же количества пара намного больше энергии.

Это был венец успеха. Создатель паровой машины также изменил и принцип подачи воздуха. Теперь пар попадал сначала под поршень, тем самым поднимая его, а затем собирался над поршнем, опуская. Таким образом, оба хода поршня в механизме стали рабочими, что ранее даже не представлялось возможным. А расход угля на одну лошадиную силу был в четыре раза меньше, чем, соответственно, у пароатмосферных машин, чего и добивался Джеймс Уатт. Паровая машина очень быстро завоевала сначала Великобританию, ну а затем и целый мир.

Источник

Паровой двигатель создали три века назад — он изменил мир сильнее, чем смартфоны и интернет

Полностью его труд звучит так: «новое изобретение для подъема воды для всех видов мельниц с помощью двигательной силы огня.» Впоследствии механизм нарекли «Машиной Севери» или «огненным двигателем». Патент был выдан сроком на 14 лет, а позже продлен до 21 года.

По словам ученого, это изобретение произошло абсолютно случайно. На самом деле, «Машина Севери» — это всего лишь паровой насос. В основу его конструкции не входили цилиндр с поршнем или какие-либо другие детали, приводимые в движение. Однако пар для работы насоса генерировался в отдельном котле. Именно это открытие впоследствии позволило другим ученым разработать и внедрить в механические устройства реальные паровые двигатели. «Машина Севери», в свою очередь, отличалась низкой эффективностью и прерывистой работой (воду приходилось откачивать разными порциями).

Первый прототип паровоза (поезда, оснащенного паровым двигателем) был построен в 1769 году военным инженером Николя-Жозе Кюньо. Именно паровой двигатель привёл к взрывному росту промышленности в XVIII-XIX веках. Железнодорожные составы, корабли, водяные насосы, станки на заводах и фабриках, котельные, первая моторизированная сельская техника, деревообрабатывающие предприятия, ранние автомобили и грузовики — буквально всё держалось на паровых двигателях, пока их не заменили электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания в конце XIX — начале XX веков. Именно на таких двигателях, примитивных и проблемных по современным меркам, двигателях обработка и логистика материалов постепенно пришли в кондицию, при которой мир стал готов к внедрению цифровых высокотехнологичных продуктов, как интернет и смартфоны. Без «гонки вооружений» в транспорте и технологичных заводах мир бы ещё долго стагнировал. Да что и говорить — до изобретения парового двигателя путешествовать между городами было большой проблемой, а до поездов по железной дороге ездили. лошади, которые были медленными и быстро уставали.

Кстати, немного позже именно Севери впервые использовал такое понятие, как «лошадиная сила».

Читайте также:  Что будет с двигателем если выбрасывает масло из турбины

Источник

История парового двигателя

Первая паровая машина была построена в 1698 году английским военным инженером Томасом Савери (ок. 1650-1715). Его изобретение, предназначенное для откачки воды из угольных шахт, было известно как друг Шахтера. Машина, не имевшая подвижных частей, состояла из простого котла — паровой камеры, клапаны которой были расположены на поверхности — и трубы, ведущей к воде в шахте внизу. Вода нагревалась в камере котла до тех пор, пока ее пар не заполнял камеру, вытесняя любую оставшуюся воду или воздух. Затем клапаны были закрыты, и холодная вода была распылена по камере. Это охладило и сконденсировало пар внутрь для того чтобы сформировать вакуум. Когда клапаны были открыты, вакуум всасывал воду из шахты,и процесс мог быть повторен.

Несколько лет спустя английский инженер Томас Ньюкомен (1663-1729) усовершенствовал паровой насос. Он увеличил эффективность, установив движущийся поршень внутри цилиндра. Эта техника все еще используется и сегодня. Цилиндр — длинная, тонкая, закрытая камера, отделенная от котла. Цилиндр заменил большую, открытую камеру котла. Поршень — скользящая деталь, которая помещается в цилиндр. Он использовался для создания движения вместо вакуума. Пар заполнял цилиндр из открытого клапана. При заполнении вода в цилиндре распылялась, в результате чего пар внутри конденсировался в воду и создавал частичный вакуум. Давление наружного воздуха после этого двигало поршень вниз, что являлось достаточной силой для движения. Поршень был соединен с балкой, которая была соединена с водяным насосом на дне шахты насосной штангой. Через эти соединения движение поршня заставило водяной насос всасывать воду.

Наиболее важное усовершенствование конструкции парового двигателя было достигнуто шотландским инженером Джеймсом Уаттом (1736-1819). Он решил улучшить работу двигателя Ньюкомена и к 1769 году пришел к выводу: если пар конденсируется отдельно от цилиндра, цилиндр всегда можно держать горячим. В том же году он представил конструкцию парового двигателя, который имел отдельный конденсатор и герметичные цилиндры. Так как это поддерживало раздельные процессы нагрева и охлаждения, его машина могла работать постоянно, без какой-либо длительной паузы в каждом цикле для повторного нагрева цилиндра. Усовершенствованная конструкция парового двигателя Уатта (Watt) использует на треть меньше топлива, чем сопоставимый двигатель Ньюкомена.

В течение следующих 15 лет, Уатт продолжал совершенствовать свой двигатель и сделал три значительных дополнений. Он ввел центробежный регулятор, устройство, которое могло контролировать выход пара и скорости двигателя. Он сделал двигатель двойного действия, позволив пару входить поочередно с обеих сторон поршня. Это позволило двигателю работать быстро и доставлять мощность на нисходящий и восходящий ход поршня. Самое главное, он прикрепил маховик к двигателю.

Маховики позволяют двигателю работать более плавно, создавая более постоянную нагрузку, и они преобразуют обычный ход назад и вперед в круговое (вращательное) движение, которое может быть легко адаптировано к Силовым машинам. К 1790 году усовершенствованный паровой двигатель Ватта стал мощным и надежным источником энергии, который можно было найти практически в любом месте. Он использовался для накачки сильфонов для доменных печей, для приведения в действие огромных молотков для формования и упрочнения кованых металлов, а также для поворота машин на текстильных заводах. Более того, именно паровой двигатель Уотта ускорил промышленную революцию как в Англии, так и во всем остальном мире.

Пар был успешно адаптирован к моторным лодкам в 1802 году и железным дорогам в 1829 году. Позже некоторые из первых автомобилей были приведены в действие паром. В 1880-х годах английский инженер Чарльз А. Парсонс (1854-1931) создал первую паровую турбину, новую паровую технологию, которая была более эффективной и которая позволила паровому двигателю развиться в очень сложный и мощный двигатель, который приводил в движение огромные корабли и управлял турбогенераторами, которые поставляли электричество.

Как доминирующий источник энергии, паровые двигатели в конечном счете стали менее популярны, поскольку другие источники энергии стали доступными. Хотя между 1897 и 1927 годами в Соединенных Штатах было произведено более 60 000 паровых автомобилей, паровой двигатель в конечном итоге уступил место двигателю внутреннего сгорания в качестве источника питания для транспортных средств.

Источник

Adblock
detector